Помехами называют напряжение (ток) постороннего происхождения появляющееся в каналах связи и ограничивающее дальность передачи полезных сигналов. Помехи, частоты которых лежат в полосе звуковых частот, создают слышимый в телефоне или громкоговорителе шум, снижающий качество связи или вещания. Такие помехи называют шумами. Высокочастотные помехи, проходя через аппаратуру канала связи, также могут проявляться виде шумов. Помехи в полосе видеочастот ухудшают изображение на экране кинескопа телевизора.
В зависимости от источника возникновения и от характера их воздействия помехи делятся на собственные помехи канала связи, взаимные, создаваемые влиянием каналов друг на друга, и внешние (наводки) от посторонних электромагнитных полей.
Собственные помехи или шумы возникают от источников находящихся в данном канале связи. Они существуют независимо от передачи информации по другим каналам связи и в основном определяются следующими причинами: флуктуационными шумами; пульсацией выпрямленного напряжения источников питания; контактными шумами, вызываемыми недоброкачественными контактами в аппаратуре и на линиях, кратковременными короткими замыканиями, тресками, создаваемыми токами разряда конденсаторов, микрофонными шумами и акустическими, попадающими в микрофоны продуктами нелинейных искажений в аппаратуре тракта передачи.
Особое значение имеют флуктуационных помехи, вызываемые случайными колебаниями (флуктуациями) некоторых физических величин около их среднего значения. К ним относятся: тепловые флуктуации в резисторах, дробовый эффект в электронных лампах, флуктуации контактных разностей потенциалов и магнитных параметров. Тепловые флуктуации в резисторах, обусловленные движением свободных электронов в веществе, создают переменное напряжение, которое определяется формулой Найквиста:
Т — температура, К;
R — сопротивление резистора, Ом, при Т=290оК.
∆fэ — эквивалентная полоса пропускания, Гц;
Спектральная плотность флуктуационных помех постоянна во всем используемом в технике связи диапазоне частот. Это усложняет борьбу с их влиянием на работу каналов и аппаратуры связи, т.к. эти помехи невозможно устранить без потери информационного сигнала.
Взаимные помехи возникающие при передаче информации по соседним каналам, появляются в результате: недостаточного переходного затухания между данным каналом и влияющими каналами, незначительного затухания фильтров, предназначенных для разделения каналов или для подавления частот, различных повреждений в аппаратуре влияющих каналов (выход из строя ламп, разбалансировка преобразователя частоты, нарушение заземления и экранирования аппаратуры, повреждения фильтров, появление асимметрии в аппаратуре).
Внешние помехи делятся на промышленные, радиопомехи, атмосферные и космические. Промышленные помехи создаются в результате влияния электромагнитных полей различных электрических устройств: линий электропередач, электрооборудования промышленных предприятий, медицинских установок, контактных сетей электрифицированного транспорта (трамвая, троллейбуса и т.п.), световой рекламы на газоразрядных лампах и т.п.
Радиопомехи возникают от излучения радиостанций различного назначения, спектр которых по каким-либо причинам накладывается на спектр полезных сигналов тракта связи. К атмосферным помехам относятся помехи, вызванные различными атмосферными явлениями: магнитными бурями, северными сияниями, грозовыми разрядами и т.д. К космическим помехам относятся электромагнитные помехи, создаваемые излучениями Солнца, видимых и невидимых звезд, туманностей в соответствующих диапазонах частот.
Чтобы шумы заметно не снижали качества передачи их влияние необходимо ограничивать. Значительного ослабления помех всех видов можно добиться рациональным конструированием аппаратуры.
Мешающее действие шумов в проводных каналах связи определяется отношением напряжения шумов к напряжению полезного сигнала. Это отношение оценивается разностью между уровнями полезного сигнала и шумов, называемой защищенностью канала от шума. Иногда измеряют напряжение шумов в точке тракта с известным полезным уровнем и получают защищенность в данной точке.
В радиотехнике особое внимание уделяется шумам, определяющим предельную чувствительность устройства – радиоприемника или усилителя, поэтому последние характеризуются коэффициентом шума. Коэффициент шума показывает, как ухудшается отношение сигнал/шум на выходе некоторого линейного 4х-полюсника при прохождении через него сигнала с некоторым отношением сигнал/шум на входе.
Исследования показали, что при воспроизведении речи и музыки необходимо иметь вполне определенные соотношения сигнал/шум . Так, предел понимания речи составляет 10 дБ (1,15 Нп), нормальный прием речевого сигнала обеспечивается при 20 дБ (2,3 Нп). Хорошее воспроизведение радиовещания возможно при 40 дБ (4,6 Нп), а высококачественная передача музыки – при 60 дБ (6,9 Нп).
В телефонных и вещательных каналах мешающее действие шумов определяется наличием в их частотном спектре составляющих, которые наиболее сильно воздействуют на слух человека.
Известно, что не все частоты одинаково воспроизводятся телефоном или громкоговорителем и воспринимаются ухом. Поэтому при определении действия шумов на речевые и музыкальные сигналы необходимо учитывать частотную зависимость чувствительности слуха и частотные характеристики телефона и громкоговорителя. Доказано что наибольшая чувствительность системы «телефон-ухо» лежит в области 800 Гц, а «громкоговоритель-ухо» — в области 1000 Гц. Это положение легло в основу оценки шумов в каналах связи и вещания, рекомендованной МККТТ.