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.
1. За сеанс требуется передать по информационному каналу не менее 105 символов при вероятности ошибки на символ не больше 10-3.
1. В сеансе требуется измерить дальность с ошибкой не более 20 м при точности прогноза 50 км.
1. Энергетический потенциал (отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума) на входе приемника — 104 Гц.
1. Несущая частота радиолинии — 103 МГц.
1. Занимаемый радиолинией диапазон частот не более 0,5 МГц.
1. 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
[pic]
Рис. 1. Спектр ПШС
[pic]
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 [pic]. 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:[pic]. Для надежного
захвата сигнала при такой скорости требуется ФАПЧ с достаточно малой
инерционностью (широкой шумовой полосой). Шумовая полоса будет определяться
по формуле:
[pic]
Необходимая мощность гармоники на несущей частоте
из условия нормальной работы ФАПЧ в режиме слежения
Дисперсия шумовой ошибки определяется по формуле:
[pic] где: GШ — спектральная плотность шума на входе ФАПЧ (Вт/Гц), РСН — мощность гармоники на несущей частоте. Положим [pic], тогда необходимо иметь:
[pic]
В техническом задании указан полный энергетический потенциал
радиолинии — 104 Гц. Следовательно, на гармонику с несущей частотой следует
выделить [pic] от полной мощности сигнала. Мощность гармоники на несущей:
[pic]. Учитывая, что полная мощность сигнала КИМ-ФМн-ФМ будет [pic], имеем
[pic].
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.
[pic]
Выбор девиации фазы в фазовом модуляторе передатчика
Из предыдущих расчетов имеем:
[pic]
[pic]
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:
[pic]
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:
[pic]
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