МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ФАКУЛЬТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ЛА
КАФЕДРА 402
ОТЧЕТ ПО ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО КУРСУ
«РАДИОСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ»
НА ТЕМУ
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ
КОМАНДНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ РАДИОЛИНИИ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ»
Выполнил: О. А. ЛЕВИН и др.,
гр. 04-517
Преподаватель: В. В. ЗАИКИН
МОСКВА
1997
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Спроектировать командно-измерительную линию, взяв в качестве основы функциональную схему, изображенную на рис. 1 при следующих исходных данных:
1. Время сеанса связи не более 10 минут.
2. За сеанс требуется передать по информационному каналу не менее 105 символов при вероятности ошибки на символ не больше 10-3.
3. В сеансе требуется измерить дальность с ошибкой не более 20 м при точности прогноза 50 км.
4. Энергетический потенциал (отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума) на входе приемника — 104 Гц.
5. Несущая частота радиолинии — 103 МГц.
6. Занимаемый радиолинией диапазон частот не более 0,5 МГц.
7. Априорная неизвестность частот в сигнале до 10-5 от номинала.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ
Точность и достоверность измерений и передачи информации определяются в основном шумом.
Шумовые ошибки в запросной и ответной линии дальномера можно считать одинаковыми.
Дальномер должен выдавать независимые отсчеты дальности с интервалом в 1 секунду.
В результате расчета должны быть выбраны следующие основные параметры подсистем передающего и приемного трактов:
частота задающего генератора в передающем тракте;
скорость передачи информационных символов;
параметры фазового модулятора передатчика;
число каскадов в генераторах ПС-кода;
параметры системы ФАПЧ в приемнике;
полоса пропускания ВЧ-преобразователя в приемнике;
полосы пропускания полосового ограничителя и ФНЧ в аппаратуре разделения каналов;
параметры системы тактовой синхронизации в аппаратуре декодирования.
СПЕКТРЫ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СИГНАЛОВ
Рис. 1. Спектр ПШС
Рис. 2. Спектр сигнала тактовой синхронизации
UПШСх2F(f)
Рис. 3. Правая половина спектра сигнала в радиолинии
Рис. 4. Спектр сигнала на несущей
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
ШУМОВАЯ ПОЛОСА ФАПЧ
Положим, что на режим захвата можно выделить 10% времени сеанса (1 мин.). Диапазон неизвестности частоты задан, как 10-5 от номинала 1 ГГц, т. е. поиск надо вести в полосе . Для надежности этот диапазон надо пройти 5-6 раз, поэтому один проход будет совершаться за время Тп=10 с. Отсюда получим требуемую скорость перестройки частоты: . Для надежного захвата сигнала при такой скорости требуется ФАПЧ с достаточно малой инерционностью (широкой шумовой полосой). Шумовая полоса будет опре¬де¬лять¬ся по формуле:
НЕОБХОДИМАЯ МОЩНОСТЬ ГАРМОНИКИ НА НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЕ
ИЗ УСЛОВИЯ НОРМАЛЬНОЙ РАБОТЫ ФАПЧ В РЕЖИМЕ СЛЕЖЕНИЯ
Дисперсия шумовой ошибки определяется по формуле:
где: GШ — спектральная плотность шума на входе ФАПЧ (Вт/Гц), РСН — мощность гармоники на несущей частоте. Положим , тогда необходимо иметь:
В техническом задании указан полный энергетический потенциал радиолинии — 104 Гц. Следовательно, на гармонику с несущей частотой следует выделить от полной мощности сигнала. Мощность гармоники на несущей: . Учитывая, что полная мощность сигнала КИМ-ФМн-ФМ будет , имеем .
ОЦЕНКА НЕОБХОДИМОЙ МОЩНОСТИ СИГНАЛА В ИНФОРМАЦИОННОМ КАНАЛЕ
На режим приема в сеансе остается 9 минут. За это время надо передать 105 символов. Значит длительность одного символа ТПС890 Гц.
ВЫБОР ДЕВИАЦИИ ФАЗЫ В ФАЗОВОМ МОДУЛЯТОРЕ ПЕРЕДАТЧИКА
Из предыдущих расчетов имеем:
Решив эти трансцендентные уравнения, получим: mC=1,085 рад., mИ=1 рад.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ МЕЖДУ КОМПОНЕНТАМИ СИГНАЛА
Выше было найдено, что на несущую приходится 0,13, а на информацию — 0,089 полной мощности сигнала. Мощность сигнала синхронизации будет определяться по формуле:
ВЫБОР ТАКТОВОЙ ЧАСТОТЫ,
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ЗАДАННУЮ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ
Дальность измеряется по сигналу символьной синхронизации, имеющему остроугольную сигнальную функцию. Максимальная ошибка по дальности будет определяться по формуле:
где с — скорость распространения радиоволн; k2=10 — коэффициент запаса; =3/И – крутизна наклона главного пика сигнальной функции; Q0=РссТизм — энергия сигнала (время измерения — 1 с). Общая ошибка по дальности (20 м) поровну распределена между запросной и ответной радиолинией, следовательно, Rmax=10 м. Зная это, найдем, что И