Реферат: Проектирование командно-измерительной радиолинии системы управления летательным аппаратом (WinWord&Equation 3.0)
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:
Время сеанса связи не более 10 минут.
За сеанс требуется передать по информационному каналу не менее 105
символов при вероятности ошибки на символ не больше 10-3.
В сеансе требуется измерить дальность с ошибкой не более 20 м при
точности прогноза 50 км.
Энергетический потенциал (отношение мощности сигнала к спектральной
плотности шума) на входе приемника — 104 Гц.
Несущая частота радиолинии — 103 МГц.
Занимаемый радиолинией диапазон частот не более 0,5 МГц.
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
. Спектр ПШС
. 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
. Для надежного захвата сигнала при такой скорости требуется ФАПЧ с
достаточно малой инерционностью (широкой шумовой полосой). Шумовая
полоса будет определяться по формуле:
Необходимая мощность гармоники на несущей частоте
из условия нормальной работы ФАПЧ в режиме слежения
Дисперсия шумовой ошибки определяется по формуле:
, тогда необходимо иметь:
.
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 ТПС<540·10-5 с.
Информация передается третьим членом в спектре сигнала. Соответствующая
мощность:
где (и — часть мощности, затрачиваемая на передачу информации.
Вероятность ошибки не должна превышать 10-3, поэтому (из интеграла
вероятности): РСИ/GШИ>890 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<4,4·10-5 с.
Следовательно, тактовая частота 2Fт должна быть меньше величины
1/(И=22,7 кГц
Выбор параметров задающего генератора и генератора ПШС
Выберем необходимое число символов в ПШС (nпс):
Ближайшее целое число, удовлетворяющее этому условию — 127.
Пересчитанное значение длительности импульса составит 42,5 мкс и
тактовая частота 2Fт=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.
Полоса частот, связанная с модуляцией несущей сигналом КИМ-ФМн, отстоит
на частоту 4Fт=(47,06 кГц и в полосу поиска не попадает.
В режиме слежения за несущей сигнал выделяется полосой ФАПЧ (40 кГц.
Ближайшая гармоника синхросигнала отстоит на частоту 1/Тпс=185 Гц и в
полосу ФАП не попадает.
Проверим, не может ли произойти ложный захват ФАПЧ гармоникой, связанной
с модуляцией несущей синхросигналом. Они находятся в полосе ФАПЧ и могут
селектироваться только по амплитуде. Амплитуда Аmax наибольшей из
гармоник синхросигнала, попадающей в полосу поиска:
где Аm — амплитуда максимальной гармоники в синхросигнале. Полезная
гармоника имеет амплитуду 0,362UН, т. е. почти в 100 раз больше по
мощности, что обеспечивает легкую селекцию.
Определение необходимых полос пропускания фильтров в приемном тракте
Полосовой ограничитель должен пропускать сигнал КИМ-ФМн. В спектре
сигнала UД(t) после синхронного детектора сигнал расположен вблизи
частоты 47,06 кГц и занимает полосу примерно (4… 5)/ТПС=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.
ФНЧ канала синхронизации выделяет синхросигнал. Считая, что полоса
занимаемых частот соответствует примерно 12FТ, находим необходимую
полосу фильтра в 142 кГц.
Высокочастотный преобразователь приемного тракта должен пропустить
достаточное число полезных компонент сигнала, т.е. иметь полосу не менее
(12FТ, 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 Тпс=5,4·10-3 с, а
(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/nпс. Надежные измерения обеспечиваются только при условии:
Зная, что в данном случае
видим, что это условие выполняется с большим запасом. Таким образом,
заданная точность прогноза при выбранных параметрах сигнала надежно
обеспечивает однозначное определение дальности.
