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.   

2.    ⁵ символов при вероятности ошибки на символ не больше 10^-3.

3.   

4.    ⁴ Гц.

5.    ³ МГц.

6.   

7.    ^-5 от номинала.

Дополнительные условия

¾   

¾   

¾   

В результате расчета должны быть выбраны следующие основные параметры подсистем передающего и приемного трактов:

¾      

¾      

¾      

¾      

¾      

¾      

¾      

¾      

Спектры используемых сигналов

Рис.  SEQ Рисунок * ARABIC 1. Спектр ПШС

Рис.  SEQ Рисунок * ARABIC 2. Спектр сигнала тактовой синхронизации

                            U_ПШСх2F(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   этот диапазон надо пройти 5-6 раз, поэтому один проход будет совершаться за время Т_п=10 с. Отсюда получим требуемую скорость перестройки частоты:

Необходимая мощность гармоники на несущей частоте
из условия нормальной работы ФАПЧ в режиме слежения

Дисперсия шумовой ошибки определяется по формуле:

где: G_Ш — спектральная плотность шума на входе ФАПЧ (Вт/Гц), Р_СН — мощность гармоники на несущей частоте. Положим

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:

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 Т_ПС<540·10^-5 с. Информация передается третьим членом в спектре сигнала. Соответствующая мощность:

где h_и — часть мощности, затрачиваемая на передачу информации. Вероятность ошибки не должна превышать 10^-3, поэтому (из интеграла вероятности): Р_СИ/G_ШИ>890 Гц.

Выбор девиации фазы в фазовом модуляторе передатчика

Из предыдущих расчетов имеем:

Решив эти трансцендентные уравнения, получим: m_C=1,085 рад., m_И=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; b=3/t_И – крутизна наклона главного пика сигнальной функции; Q₀=Р_ссТ_изм — энергия сигнала (время измерения — 1 с). Общая ошибка по дальности (20 м) поровну распределена между запросной и ответной радиолинией, следовательно, DR_max=10 м. Зная это, найдем, что t_И<4,4·10^-5 с. Следовательно, тактовая частота 2F_т должна быть меньше величины 1/t_И=22,7 кГц

Выбор параметров задающего генератора и генератора ПШС

Выберем необходимое число символов в ПШС (n_пс):

Ближайшее целое число, удовлетворяющее этому условию — 127. Пересчитанное значение длительности импульса составит 42,5 мкс и тактовая частота 2F_т=23,53 кГц.

Проверка надежности работы ФАПЧ в режиме захвата и выделения несущей

Проверим, не будут ли мешать гармоники сигнала, лежащие рядом с несущей частотой. Полоса ФАПЧ выбрана шириной 80 Гц и в процессе поиска просматривается диапазон ±10 кГц около несущей.

·      F_т=±47,06 кГц и в полосу поиска не попадает.

·      ±40 кГц. Ближайшая гармоника синхросигнала отстоит на частоту 1/Т_пс=185 Гц и в полосу ФАП не попадает.

·      А_max наибольшей из гармоник синхросигнала, попадающей в полосу поиска:

где А_m — амплитуда максимальной гармоники в синхросигнале. Полезная гармоника имеет амплитуду 0,362U_Н, т. е. почти в 100 раз больше по мощности, что обеспечивает легкую селекцию.

Определение необходимых полос пропускания фильтров в приемном тракте

·      U_Д(t) после синхронного детектора сигнал расположен вблизи частоты 47,06 кГц и занимает полосу примерно (4… 5)/Т_ПС=1 кГц. При нестабильности частоты 10^-5 от номинала частотный сдвиг не превысит 500 Гц. Следовательно, полосовой ограничитель должен быть настроен на частоту 47,06 кГц и иметь полосу пропускания около 1 кГц.

·      F_Т, находим необходимую полосу фильтра в 142 кГц.

·      ±12F_Т, к этому надо добавить нестабильность несущей (±10 кГц). Следовательно, полоса должна быть порядка 2(142+±10) кГц= =300 кГц. Эта же величина определяет занимаемый радиолинией диапазон частот.

Проверка выполнения требований ТЗ
по необходимой точности прогноза дальности

Рис. 5. Сигнальная функция синхросигнал

В задании указана точность прогноза дальности 50 км. Это обеспечивает прогноз по задержке ±0,333·10^-3 с. Поскольку Т_пс=5,4·10^-3 с, а t_и=4,25·10^-5 с, в диапазон исследуемых задержек может попасть только один большой пик сигнальной функ­ции и большое число малых пиков высотой 1/n_пс. Надежные измерения обеспечиваются только при условии:

Зная, что в данном случае

Кодирующее устройство

Задающий генератор

Фазовый модулятор

Фазовый модулятор

Сумматор

Команды от ЭВМ

UДШ(t)

U4F(t)

UКИМ(t)

UМ(t)

S(t)

Делитель частоты  на 2

Перемно­житель

Генератор несущей частоты

Генератор ПШС

Дешифратор

U2F(t)

Uсс(t)

UПШС(t)

На измеритель дальности

		Рис. 6. Структурная схема передающего тракта

Декодирующее устройство

Полосовой фильтр

Фазовый детектор поднесущей

Интегратор

Решающее устройство

Преобразователь частоты

УВЧ

УПЧ

Фазовый детектор несущей

УВС по частоте

ФАПЧ

Устройство контроля синхронизации

ФНЧ

Система слежения за задержкой

Устройство контроля символьной синхронизации

УВС по задержке

к БЗУ

Uд(t)

Uг(t)

Схема распознавания сигналов

Sг(t)

Uоп(t)

Uсс(t)

Uз(t)

U´F(t)

Uдш(t)

К передатчику линии «Борт — Земля»

Блокировка

		Рис. 7. Структурная схема передающего тракта

московский государственный ордена ленина И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ авиационный институт имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ (технический университет) факультет радиоэлектроники ла Кафедра 402 О

 

• 14:21 05 Июля 2016
  Российско-китайский медуниверситет откроет магистерскую программу по TCM
• 01:21 05 Июля 2016
  На форуме МГУ Россия и Китай обсудят научно-образовательное сотрудничество
• 11:00 04 Июля 2016
  Реморенко: "ЕГЭ-туризм" в России сходит на нет
• 10:52 04 Июля 2016
  Летняя российско-австрийская школа откроется в Москве
• 15:31 01 Июля 2016
  В СПбГУ могут воссоздать географический факультет

Заказать уникальную работу