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

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 определяться 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