Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования РФ
РГРТУ
Кафедра РУС
Курсовой проект на тему:
"Цифровая радиолиния КИМ(m)-ФМ-ФМ"
Выполнил: ст. гр. 916
Миш.
Проверил:
Паршин В.С.
Рязань 2013 г.
Содержание
1. Общая характеристика системы управления
2. Расчет и выбор основных технических характеристик системы
2.1 Определение частоты дискретизации
2.2 Определение разрядности квантования
2.3 Выбор несущей частоты передатчика
2.4 Структура группового сигнала, спектр сигнала
3. Расчет энергетического потенциала радиолинии
4. Принцип работы системы тактовой синхронизации
5.1 Принцип работы передатчика
5.2 Принцип работы приемника.
6. Конструкция бортового приемника
7. Заключение
8. Список литературы
1. Общая характеристика системы управления
Под управлением в самом общем случае понимается осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования некоторого объекта в соответствии с заданной целью.
Контролем называется получение и обработка информации о состоянии объекта и внешних условиях с целью обнаружения событий, определяющих управляющие воздействия, которые должны быть оказаны на объект. Обработка информации при контроле заключается в сравнении с установками одного или нескольких параметров, характеризующих состояние объекта, формировании и выдаче заключения о результате.
Под командным радиоуправлением понимается такое радиоуправление при котором команды формируются на пункте управления, на борт они передаются по специальной радиолинии. В состав командной радиолинии входят система выработки команд, система приема команд на борту и среда распространения. Основными требованиями к КРЛ:
высокая помехозащищенность
криптостойкость
имитостойкость
На борт летательного аппарата передается несколько команд, поэтому радиолиния является многоканальной.
В процессе управления на борт ракеты, по командной радиолинии, передаются множество различных команд, чтобы осуществить передачу по командной радиолинии нескольких независимых команд одновременно, необходимо сделать ее многоканальной.
При создании современных систем передачи используются как сложные сигналы (ШПС), так и сигналы с многоступенчатой модуляцией. На первой ступени используется, как правило, кодово-импульсная модуляция (КИМ), а на последующих – амплитудная модуляция (АМ), частотная (ЧМ), фазовая (ФМ). Наиболее часто встречаются сочетания КИМ-ЧМн-ФМ, КИМ-ЧМ-АМ, КИМ-АМ-ФМ, КИМ-ФМ-ФМ.
В данной работе разрабатывалась космическая система связи с КИМ(m)-ФМ-ФМ. Характер спектра сигнала с многоступенчатой модуляцией в значительной степени определяется спектром сигнала КИМ. Кодово-импульсная модуляция является наиболее распространенным методом цифрового преобразования аналоговых сигналов. Сформированные при дискретизации отсчеты преобразуются в группы кодовых символов. При формировании сигнала с трехступенчатой модуляцией сигналом КИМ манипулируется по фазе поднесущее колебание, которым в свою очередь по фазе, моделируется несущее колебание.
2. Расчёт и выбор основных технических характеристик системы
2.1 Определение частоты дискретизации квантование сигнал приемник
Под дискретизацией понимается процесс представления непрерывного сообщения U(t), заданного на интервале (0,Tc), совокупностью его значений (отсчетов) U(ti) в дискретные моменты (моменты дискретизации). При равномерной дискретизации отсчеты формируются через равные промежутки времени Тд - интервалы дискретизации. Величина, обратная интервалу, Fд=1/Тд называется частотой дискретизации.
Условия, при которых аналоговый сигнал с ограниченным спектром может быть точно представлен своими отсчетами в дискретные моменты, вытекают из широко известной теоремы В. А. Котельникова, которая для равномерной дискретизации выражается формулой:
U(t)= е U(iTд) sin 2pfв(t-iTд)/2pfв(t-iTд).
При этом условии аналоговый сигнал U(t) может быть восстановлен без искажений на выходе идеального фильтра низких частот, на вход которого подают отсчеты сигнала.
Опросом по Котельникову называют формирование выборок с частотой Fд=2Fm, где Fm-максимальная частота в спектре. Выберем Fд=25 Гц.
По техническому заданию Fв=10 Гц.
Сигналов с идеальным прямоугольным спектром нет.
Число выборок не равно бесконечности.
Поэтому на практике величина частоты дискретизации выбирается как 2-3 Fв.
2.2 Определение разрядности квантователя
По заданию отношение динамический диапазон D=30дБ.
Разрядность квантователя выбирается такой, чтобы достигалось заданное отношение с/ш.
Так как динамический диапазон задан по техническому заданию, то возьмем 6 дБ/разряд и тогда число разрядов будет равным:
r=D/6=30/6=5
Число уровней квантования:
B = 2r = 25 = 32.
2.3 Выбор несущей частоты передатчика
Для связи с аппаратом, летящим на небольших высотах, используется сантиметровый диапазон длин волн. Выберем =3 см. Рабочая частота при этом равна:
2.4 Структура группового сигнала, спектр сигнала
Наша система связи является (согласно техническому заданию) пятиканальной и обеспечивает независимую передачу нескольких сообщений по одной общей радиолинии. Основная проблема многоканальной связи – задача разделения канальных сигналов.
Структура группового сигнала определяется порядком передачи отдельных командных слов. Интервал, равный периоду дискретизации Тд, разбивается на равные временные интервалы В данное время всё чаще и чаще встаёт вопрос об увеличении пропускной способности линий связи путём одновременной передачи сообщений по нескольким каналам. Наша система обеспечивает независимую передачу нескольких сообщений по одной общей радиолинии. Основная проблема многоканальной связи – задача разделения канальных сигналов.
Чтобы на приёмной стороне сигналы разных каналов могли быть разделены, необходимо для этого наделить их каким-либо признаком, по которому они бы различались: это может быть разделение каналов по форме (РКФ), частотное разделение (ЧРК), временное разделение каналов (ВРК). Эти манипуляции необходимы для устройств разделения каналов на приёмной стороне.
На основании расчетов, приведенных в пункте определение частоты дискретизации, определим длительность интервала времени, в течение которого необходимо передать информацию о текущем отсчете входного сигнала.
Весь групповой сигнал состоит из элементарных символов. Длительность одного элементарного символа обозначим Тэс. В состав каждого элементарного символа входит синхрослово (Тсс) и канальные (командные) слова (Ткс). Так как у нас по Т.З. предусмотрен асинхронный режим работы, то вместо синхрослова у нас будет стоять адрес(слово пословной синхронизации) перед каждым канальным словом.
Таким образом, Тэс=(Та+Ткс)*N, где N-число каналов.
Длительность одного элементарного символа определяется частотой дискретизации : Тк= 1/Fd = 1/100 = 0,01с = 10мс.
Имеем 4 канала, количество элементарных передаваемых символов в каждом канале равно разрядности информационного слова r = 5, т.о. количество элементарных символов в информационном сигнале: Nи = N*r = 4*5 = 20.
Нам необходимо производить передачу команд асинхронно. В этом случае от понятия кадра отказываются, и перед каждым командным словом ставится свои адрес или слово пословной синхронизации.
Количество предаваемых символов в кадре:
Nk=(20 бит(синхронизация)+5 бит(информация))*4(колич. каналов)=100 бит
Длительность элементарного символа:
= Тк / Nк = 0,01/100100*10-6с. = 100 мкс
Тактовая частота:
f т = 1/ = 1/(100 *10-6)= 10 кГц
Вид группового сигнала:
|
СС1 |
КС1 |
СС2 |
КС2 |
СС3 |
КС3 |
СС4 |
КС4 |
Спектр сигнала:
В первом приближении ширина спектра КИМ(m)-ФМ-ФМ определяется шириной главного лепестка :
f = 2 * (1 / ) = 2 * 1 /100 *10-6с = 20 кГц
При выборе минимального значения ω1 поднесущей чаcто используют выражение:
Ширина главного лепестка:
f = 2 * (1 / ) = 2 * 1 /100 *10-6с = 20 кГц
Частоту ω1 примем равной ω1=200 кГц. Тогда ширина спектра КИМ-ФМн-ФМ сигнала будет равна:
F = 2 * (1 / )+2* ω1 = 20 кГц+400 кГц = 420 кГц
1 формула – на несущей частоте, 2 – на первой поднесущей, 3 – на второй поднесущей.
φ – девиация фазы на третьей ступени модуляции;
ψ – девиация фазы на второй ступени модуляции.
Демодуляция сигнала осуществляется с помощью фазового детектора. При построении детектора необходимо учитывать фазу опорного колебания. Если мы ее подберем правильно, но на выходе фазового детектора будет сигнал КИМ-ФМ.
Достоинства: в окрестностях несущей частоты ω0 нет спектральных составляющих, обусловленных передаваемым сообщением.
3. Расчет энергетического потенциала радиолинии
В космических радиолиниях независимо от того, в каком участке диапазона они работают, всегда присутствуют принятые антенной естественные шумы и собственные шумы приёмных устройств. Эти шумы аддитивные по отношению к сигналу на входе приёмника, имеют гауссовское распределение и практически равномерный спектр в пределах полосы пропускания приёмника. При расчётах, учитывающих действие таких шумов, удобно использовать понятие энергетического потенциала.
Энергетическим потенциалом радиолинии называется отношение средней мощности сигнала к спектральной плотности шума, пересчитанное ко входу приемника.
Энергетический потенциал определяет возможности командных радиолиний в части обеспечения точности измерения параметров движения, пропускной способности и вероятности ошибки при приёме информации.
Найдём мощность сигнала на входе приёмника:
Рс=q*Pш;
Ширина спектра при КИМ(m)-ФМн-ФМ:
F=420 кГц
Отсюда можно найти мощность шума:
Рш=N0∆F,
N0- спектральная плотность флюктуационных шумов на входе приемника:
N0 = k*Tэкв =1,38*10-20,
гдеk = 1,38*10-23 Дж/К - постоянная Больцмана
Эквивалентная шумавая температура Тэкв равна температуре согласованного сопротивления (эквивалента антенны), при которой мощность его теплового шума равна мощности шумов данного устройства. Отношение Тэкв/То, где (To — 2900 К) называется относительной шумовой температурой или шумовым числом.
Понятием шумовая температура пользуются в радиотехнике для оценки шумов электровакуумных и полупроводниковых приборов, предназначенных для усиления и преобразования электрических сигналов; в радиоастрономии при описании источников космического радиоизлучения; для определения шумового вклада, вносимого радиоприёмным устройством в полезный сигнал в процессе его обработки. В последнем случае пользуются также шумовым коэффициентом F, связанным с Тш соотношением: Тэкв = (F — 1) То. Из графика зависимости шумовой температуры от коэффициента шума найдем эквивалентную шумовую температуру.
Тэкв = (F — 1) То=(3-1)*290=580К, но мы возьмем с запасом, чтобы избежать флюктуационные выбросы шума, т.е Тэкв = 1000 К - эквивалентная шумовая температура входа[4]
Рш = N0∆F = 1,38∙10-20×420∙103 = 5,79∙10-15 Вт
Из графика зависимости вероятности ошибки от отношения сигнал/шум при различных видах модуляции находим величину
Для ФМн вероятности перепутывания символов Рош=10-6 и .
Следовательно q=h02=9.
Т.к. в реальных условиях в точке приёма и частота и фаза принимаемого сигнала известна не точно, кроме того, сигнал испытывает различные возмущения, его огибающая будет являться случайным процессом с произвольной статистической структурой, модель шума не будет соответствовать реальному шуму, действующему в системе, то оптимальный приёмник будет функционировать в необычной для него ситуации, и его характеристики изменяться в худшую сторону. Поэтому не практике предпочтительнее строить квазиоптимальный приёмник. Вследствие этого отношение с/ш необходимо увеличивать на (3050)%. Поэтому получаем:
q`=q+0.5q=13.5(раз)
Найдём мощность сигнала на входе приёмника:
Рс=13.5*5.79,93*10-15=7.8*10-14 Вт;
Мощность передатчика можно найти по формуле:
Где Рпрд – мощность передающего устройства; Dпрд – коэффициент усиления передающей антенны; Sпм – эффективная площадь приёмной антенны; r – расстояние между передающей и приёмной антеннами.
В качестве наземной передающей антенны возьмем антенну параболического типа диаметром зеркала 1м и рассчитаем коэффициент усиления этой передающей антенны – Dпрд:
, где - длина рабочей волны.
S – эффективная площадь передающей антенны и для параболической антенны она будет рассчитываться:
Тогда:
По своему назначению командные радиолинии должны функционировать во всех условиях полёта, в том числе и в аварийных состояниях, связанных с потерей летательным аппаратом ориентации. Поэтому для этих систем на борту управляемого объекта обязательна установка всенаправленных антенн. Габариты приёмной антенны должны обеспечивать возможность установки её на борт летательного аппарата. В качестве бортовой антенны будем использовать излучатель в виде открытого конца волновода, который широко применяется в сантиметровом диапазоне благодаря простому способу возбуждения питающей линии, относительной широкополосностью. Такая антенна обладает широкой диаграммой направленности и коэффициентом усиления Dпм=2 (3дБ). Площадь приемной антенны будет равна:
В задании курсового проектирования задана линия с расстоянием между приемником и передатчиком l = 100 км.
Дополнительные потери в других узлах будут примерно равны L=10.
Теперь можно рассчитать мощность передатчика:
Pпрд=Pc*4πl2*L/Dпрд*Sпрм=0.31 Вт
В реальных условиях параметры канала могут случайно меняться. Эффективное использование параметров сигнала на приёме в этих условиях затрудняется, и помехоустойчивость ухудшается. При распространении сигнал подвергается различным возмущениям. Излучаемая антенной мощность поглощается и рассеивается слоями атмосферы, происходит сильное ослабление сигнала в облаке дождя или снега, переотражения от пассивных помех.
Всё это может приводить к замираниям сигнала. Для избежания срыва управления увеличим мощность передатчика на 20 дБ (в 100 раз), получим
Рпрд=0.31*100=31 Вт
Теперь можно рассчитать энергетический потенциал радиолинии исходя из определения описанного ранее:
Контур управления и его анализ
В общем случае система управления представляет собой замкнутый контур, который состоит из звеньев, отображающих связи между различными переменными величинами, характеризующими движение летательного аппарата.
В контур управления обязательно должны входить следующие схемы:
Схема, соответствующая объекту управления;
Схема, соответствующая различного рода радиоустройствам, которые существуют в системе.
В общем случае контур управления состоит из нескольких контуров. Принято различать внутренние и внешние контура. Внутренние контура – это контуры стабилизации, а внешние контуры определяют движение летательного аппарата по траектории.
Внешний контур радиоуправления имеет ряд особенностей:
- обязательное наличие звена Автопилот-Снаряд (А-С). Входом этого звена является сигнал рассогласования U либо командный сигнал Uk.
- в контур должно входить радиозвено, которое определяет информационную связь между различными переменными, действующими в системе. Все радиотехнические устройства, с помощью которых измеряются координаты, передаются сигналы управления, объединяются в радиозвено. Выходным сигналом радиозвена является сигнал рассогласования.
Кинематическое звено. Оно не связано с какой либо аппаратурой, а определяет соотношения между различными координатами и параметрами движения. Это звено указывает связь между выходом звена Автопилот-Снаряд и координатами, являющимися входом радиозвена.
Графическое изображение этих связей с помощью условных обозначений образует структурную схему контура управления (Рис.3).
Поясним назначение и характеристики основных элементов схемы рис.3.
Командная радиолиния обеспечивает передачу командного сообщения Uкс, выработанного ЭВМ на вход звена А-С. В простейшем случае она может быть описана линейным радиозвеном с передаточной функцией ФРЛ(Р), а при достаточно широкой полосе пропускания – безынерционным звеном с коэффициентом передачи kрл. Малые помехи, действующие на радиолинию и пересчитанные на её вход изображены в виде эквивалентного напряжения Uэ1, которое суммируется с командным сигналом Uk. Передаточная функция радиолинии при действии малых помех не изменяется и остаётся такой же, как при воздействии только одного полезного сигнала.
Передаточная функция кинематического звена, связывающая YСН и СН, содержит интегрирующее звено и безынерционное звено с переменным коэффициентом усиления 1/RCН(t). Следовательно, кинематическое звено является не стационарным.
Радиовизир снаряда будем считать выполненным в виде радиолокатора, автоматически следящего за угловыми координатами летательного аппарата. На его выходе формируется приборные аналоги углов U. Радиовизир летательного аппарата, который является системой автоматического регулирования, приближённо можно представить в виде эквивалентного колебательного или инерционного звена с передаточной функцией Фр(Р). Радиовизир измеряет углы не точно, а с некоторыми ошибками. Наличие этих ошибок учитывается в структурной схеме введением эквивалентного возмущающего сигнала Uэр, который суммируется с приборными аналогами углов.
ЭВМ вырабатывает сигнал углового отклонения летательного аппарата от заданной траектории U. Для компенсации нестационарности кинематического звена обычно производят умножение U на величину k1RСН, пропорциональную расстоянию пункт управления – летательный аппарат.
Для обеспечения нужного качества регулирования в контуре управления движением летательного аппарата с помощью корректирующего звена с передаточной функцией Фк(Р), в котором могут осуществляться различные линейные операции с сигналом рассогласования. На выходе ЭВМ формируется командное сообщение UКС, поступающее на вход радиолинии
4.Формирование тактовой частоты в цифровой радиолинии
Устройство синхронизации без непосредственного воздействия на местный генератор.
Структурная схема:
СДИИ – схема добавления или исключения;
ДН – делитель частоты.
Генератор вырабатывает последовательность импульсов с частотой . Число m обычно выбирается кратное величине 2n (n>1)/ Эта последовательность подается на делитель частоты, где происходит деление на такты. Полученные сигналы с частотой мы будем использовать для тактовой синхронизации. Но его фаза может отличаться от фазы сигнала тактовой частоты передатчика. Поэтому мы сравниваем фазу колебания с частотой и фазу колебания с частотой .
Колебания с частотой формируется из принятого приемником колебания. В том случае, если фазы этих колебаний различны, то в последовательность добавляется импульс или убирается. Поскольку на выходе стоит делитель с фиксированной величиной деления, то фаза колебания с частотой будет смещаться влево либо вправо.
Упрощенный вариант этой схемы:
РС – реверсные системы;
ИЗ – схема совпадения;
ДЦ – дифференцирующая цепочка;
y(t) – сигнал на видеочастоте, который снимается с детектора поднесущей.
Вид сигнала y(t):
Отношение с/ш мало.
y(t)
Этот сигнал используется для управления фазой колебания тактовой частоты, которая вырабатывается в схеме. В зависимости от того, опережает фаза колебания y(t) фазу выходного сигнала или отстает от нее, сигнал будет сниматься со схемы совпадения И1, либо со схемы И2. Сигнал с выхода этих схем совпадения передаются на суммирование, либо на вычитание вход реверсной системы. Реверсная система выполняет функции интегратора. В зависимости от того, куда сместится фаза колебания с частотой с помощью схемы запрета и схемы совпадения добавляется, либо исключается импульс из последовательности, которая формируется с помощью генератора.
Недостаток: Перестройка фазы осуществляется с дискретом
Достоинство: высокая стабильность колебания.
5.Разработка функциональной схемы радиолинии .
5.1 Описание передающего тракта радиолинии КИМ(m)-ФМ-ФМ.
Одна из возможных схем, использующих для передачи цифровых сообщений ФМ приведена на рис. 2. Передающая часть радиолинии работает следующим образом.
Передаваемые аналоговые сигналы, снимаемые с датчиков через коммутатор, подаются на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в котором они преобразуются в цифровой код. Каждому аналоговому сообщению соответствует свое кодовое слово (кодограмма). Все кодовые слова имеют одинаковую разрядность. С помощью преобразователя кода параллельный код с выхода АЦП преобразуется в последовательный двоичный код.
Рис. 4. Структурная схема передающей части радиолинии
КИМ(m)-ФМ-ФМ: АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
ПК - переключатель каналов;
М-формирователь М последовательности;
ФМ - фазовый модулятор
Кодовые слова от всех источников сообщений (от всех датчиков) образуют кадр. Для определения в приемнике начала кадра в него вводится синхронизирующий сигнал или синхрослово. В изучаемой радиолинии в качестве синхрослова выбрана м –последовательность., разрядность которого может меняться. Объединение синхрослова и кодовых слов происходит в сумматоре. Последовательность двоичных символов с выхода сумматора, образующих кадр, поступает на фазовый модулятор, с помощью которого происходит манипуляция фазы поднесущего колебания.
Сформированным сигналом осуществляется фазовая модуляция несущего колебания. Для обеспечения возможности построения совмещенных радиолиний девиация фазы при модуляции несущей составляет величину, не превышающую 120 0. При этом в спектре излучаемого колебания имеется спектральная составляющая на частоте несущего колебания.
Рис. 3. Структурная схема приемной части радиолинии КИМ(m)-ФМ-ФМ: УФОН - устройство формирования опорного напряжения; ВЧПр - высокочастотная часть приемника; АРУ - автоматическая регулировка усиления; ФД - фазовый детектор; Ком - коммутатор; КФ - коммутируемый фильтр; Кл - ключ; ФИО - формирователь импульсов обнуления; СС - схема стробирования; ФСИ - формирователь стробирующих импульсов; Дш - дешифратор; Тг - триггер; ПС - пересчетная схема; СК - селектор каналов; ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь; /2 - фазовращатель; Ф - фильтр; МТГ - местный тактовый генератор
определяется частотными свойствами и . Система синхронизации управляет также работой преобразователя кода и вырабатывает запускающий импульс, по которому в формирователе м -последовательности формируется синхрослово.
На выходе ФД высокочастотной части приемника формируется фазоманипулированный сигнал на поднесущей частоте , т.е. сигнал с ОФМ.
Управляет работой приемной части радиолинии система посимвольной синхронизации. Ее назначение - вырабатывать периодическую после довательность импульсов (меандр тактовой синхронизации) с тактовой частотой . Передний и задний фронты каждого синхронизирующегоимпульса должны совпадать с началом и концом каждого элементарного символа в сигнале ФМ. Работает система посимвольной синхронизации следующим образом. Фазомодулированный сигнал на поднесущей частоте подается на фазовый детектор ФД1 и на устройство формирования опорного напряжения УФОН. С выхода УФОН снимается синусоидальное напряжение на частоте , но уже без фазовой манипуляции.
На выходе фазового детектора ФД1 формируется последовательность импульсов, фронты которых жестко привязаны к моментам времени перескока фазы сигнала ФМ . В том случае, когда сигнал с КИМ состоит из одних символов «0», с выхода ФД1 будет сниматься меандр.
Для слежения за тактовой частотой используется система ФАП. Сигнал с выхода фазового детектора ФД2 является синхронизирующим для местного тактового генератора МТГ, который вырабатывает меандр тактовой синхронизации с периодом ( - длительность элементарного символа). Управляющим сигналом для местного тактового генератора является сигнал с выхода ФД2.
.
В установившемся режиме сигнал на выходе МТГ синфазен с фазоманипулированным сигналом. Для демодуляции сигналов с ФМ используется некогерентный метод приема. Основными элементами демодулятора являются высокодобротные полосовые коммутируемые фильтры, настроенные на частоту . В момент, соответствующий приходу очередного символа КИМ-ФМ , коммутатор, управляемый сигналом с выхода МТГ, подключает его на время к фильтру КФ1. Непосредственно перед этим в КФ1 устанавливаются нулевые начальные условия. Для этого
КФ1 через ключ 1 (Кл1) на короткое время подключается к точке ну левого потенциала схемы (к «земле»). Управляющие импульсы, которые обнуляют фильтры с помощью ключей 1 и 2 (Кл1 и Кл2), формируются формирователем импульсов обнуления ФИО . После окончания символа КИМ-ФМ на время в КФ1 сохраняются колебания с фазой посылки . Эти колебания поступают на фазовый детектор и выполняют роль опорного колебания для очередного символа сигнала КИМ-ФМ. В момент прихода символа (рис. 5,а) с помощью коммутатора ко входу ФД3 подключается КФ2, в котором возбуждаются колебания с фазой, соответствующей посылке . Перед запоминанием посылки в КФ2 с помощью импульсов, снимаемых с выхода ФИО, устанавливаются нулевые начальные условия. Нетрудно видеть, что КФ1 и КФ2 возбуждаются символами сигнала КИМ-ФМ поочередно: четные символы возбуждают один фильтр, нечетные − другой.
Таким образом, на КФ1 и КФ2 формируются колебания, имеющие от момента возбуждения до момента срыва длительность . Фаза колебаний в каждом фильтре соответствует фазе символов и в сигнале ФМ.
Формирователь стробирующих импульсов ФСИ вырабатывает последовательность импульсов совпадающих по времени с задним фронтом информационных символов. С выхода схемы стробирования СС снимаются импульсы, полярность которых определяется полярностью сигналов с выхода ФД3. С выхода триггера Тг снимается последовательность элементарных символов, состоящая из синхрослова и командных слов .
. В момент, соответствующий окончанию синхрослова , с выхода дешифратора Дш снимается , котоимпульсрый обнуляет пересчетную схему ПС. На селектор каналов СК подается нулевой потенциал, и первое командное слово проходит на первый цифроаналоговый преобразователь ЦАП1. При заполнении ПС, счетчики которой подсчитывают число импульсов, поступающих с МТГ, на СК выдается потенциал, соответствующий «1», и СК подключает триггер к ЦАП2. Следовательно, в рассматриваемом варианте приемного устройства используется безынерционная система пословной синхронизации.
При работе приемника в реальных условиях прием сигнала КИМ-ФМ будет происходить на фоне шума, что приведет к ошибкам: вместо символа «1» будет регистрироваться «0» и наоборот. Основные причины этого следующие.
На выходе КФ1 и КФ2 будут не только «сигнальная» составляющая, обусловленная воздействием фазоманипулированного сигнала, но и колебания, вызванные воздействием шума. Поэтому на выходе схемы стробирования при равенстве фаз символов и может с некоторой вероятностью формироваться отрицательный импульс, а при неравенстве фаз этих символов − положительный.
Из-за влияния шума фаза местного генератора будет флюктуировать около своего среднего значения. Это приведет к флюктуациям момента переключения коммутатора, ключей, формирователя импульсов обнуления и сброса. Также из-за влияния шума может нарушаться работа покадровой синхронизации.
6. Конструкция бортового приемника
Современные воздушные летательные аппараты могут перемещаться в атмосфере с огромными скоростями, что создает для работы антенн сложные условия. При большой скорости полета наблюдается значительный аэродинамический (кинетический) нагрев корпуса летательного аппарата (ЛА). Этот нагрев в полной мере испытывают все устройства, расположенные вблизи корпуса ЛА, а в особенности антенны, так как они располагаются либо на обшивке ЛА, либо под обшивкой ЛА.
При проектировании антенн для ЛА, в особенности при выборе места их размещения на корпусе ЛА, необходимо учитывать, что при достаточно большой электронной концентрации плазма может оказать на работу антенн сильное влияние, вплоть до полного нарушения работы радиолинии.
Сильное воздействие набегающего потока воздуха из-за большой скорости полета современных ЛА является причиной значительных механических усилий, испытываемых отдельными частями корпуса летательного аппарата, в том числе бортовой аппаратурой и антеннами. Эти усилия особенно велики в том случае, когда антенна является наружной. Механическое воздействие воздушного потока заметно увеличивается с ростом скорости полета и существенно зависит от формы и размеров антенн. Однако даже в том случае, когда антенна является не выступающей, на нее, тем не менее, передаются значительные механические усилия, испытываемые другими частями корпуса ЛА.
Щелевые антенны являются одним из типов антенн, наиболее часто применяемых в ЛА. В радиолиниях телеметрии и командного управления обычно требуется ненаправленное излучение приемных антенн, поэтому находят применение круговые решетки щелей, расположенные по периметру цилиндрической части корпуса ЛА.
При разработке многощелевой антенны необходимо решить вопросы о способе питания щелевых излучателей, об их ориентации относительно продольной оси ЛА и общем числе излучателей. Остановимся кратко на этих вопросах.
Применяются два способа питания излучателей. Первый из них состоит в том, что прямоугольный волновод сворачивается вокруг широкой или узкой стенке в кольцо и в наружной стенке, находящейся на уровне обшивки ЛА, прорезаются щели, образующие таким образом круговую решетку излучателей. Наружная стенка закрывается диэлектрическим защитным слоем.
Применение кольцевой волноводно-щелевой антенны наталкивается на очевидные конструктивные сложности. Если расположить волновод под обшивкой ЛА, так чтобы его наружная поверхность вплотную прилегала к внутренней поверхности обшивки, то в ней нужно по периметру корпуса прорезать большое число щелей, что значительно ослабит механическую прочность корпуса. Можно не нарушать целостности обшивки, предусматривая в ней паз, в котором с наружной стороны уложен кольцевой волновод. Это, однако, усложняет конструкцию самого корпуса ЛА. При большом диаметре ЛА волноводно-щелевая антенна имеет значительный вес, что также является ее недостатком.
Достоинством волноводно-щелевой антенны является возможность получения в азимутальной плоскости диаграмм направленности без глубоких провалов. Как следует из теории круговых решеток, для этого необходимо расположить соседние щели достаточно близко друг к другу.
В виду указанных выше недостатков кольцевой волноводно-щелевой антенны преимущественно применяется следующий способ питания щелевых излучателей. Он состоит в том, что по периметру корпуса ЛА размещаются несколько одиночных излучателей, которые питаются с помощью делителей мощности, направленных ответвителей и других волноводных узлов, а также разветвленной фидерной системы питания.
Рассмотрим конструкцию бортового приемника. К бортовой аппаратуре применяются очень жесткие и в то же время противоречивые требования
жесткая ограниченность габаритов и массы
ограничения в энергопотреблении
способность работы в вакууме
стойкость к мощным тепловым ударам
стойкость к совместному действию вибрационных и линейных нагрузок чрезвычайно высокая надежность
Рассмотрим климатические факторы, влияющие на бортовую аппаратуру и их последствия.
Повышенная температура - высыхание защитных покрытий с растрескиванием, миграция примесей в полупроводниках, изменение электрических характеристик радиоэлементов, деформация деталей.
Пониженная температура - изменение электрических характеристик радиоэлементов, деформация деталей конденсация влаги.
Повышенная влажность - увеличение паразитных емкостей, снижение сопротивления диэлектриков, опасность термоудара.
Пониженное давление - снижение пробивного напряжения волноводов, печатного монтажа, ухудшение теплоотдачи.
7. Заключение
В данном курсовом проекте была разработанная командная радиолиния КИМ(m)-ФМ-ФМ, которая полностью отвечает требованиям технического задания. Схемная реализация получилась простой и дешёвой, и что самое важное, может быть выполнена на отечественной элементной базе. Проект позволил мне изучить принципы построения командных радиолиний. Я изучил методы разделения каналов, которые в наше время просто необходимо знать радиоиженеру.
8.Список литературы
.
1. Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации. /Москва "Советское радио" 1976.
2. Основы радиоуправления. под ред. В.А. Вейцеля и В.Н. Типугина М. : 1973 г.
3. Основы радиоуправления. под ред. В.А. Вейцеля и В.Н. Типугина М. : 1962 г.
4.Учебное пособие "теоретические основы цифровой обработки сигналов" В.В. Езерский и В.С. Паршин /Рязань 1996г