Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом
Химия

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом


Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Завантажити реферат: Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Технічне завдання

Спроектувати командно-вимірювальну лінію, взявши як основу функціональну схему, зображену на рис. 1 за наступних вихідних даних:

1. Час сеансу зв’язку трохи більше 10 хвилин.

2. За сеанс потрібно передати по інформаційному каналу не менше 105
символів при ймовірності помилки на символ не більше 10-3.

3. У сеансі потрібно виміряти дальність з помилкою трохи більше 20 м за точності прогнозу 50 км.

4. Енергетичний потенціал (відношення потужності сигналу до спектральної щільності шуму) на вході приймача — 104 Гц.

5. Несуча частота радіолінії — 103 МГц.

6. Займаний радіолінією діапазон частот трохи більше 0,5 МГц.

7. Апріорна невідомість частот у сигналі до 10-5 від номіналу.

Додаткові умови

¾ Точність та достовірність вимірювань та передачі інформації визначаються в основному шумом.

¾ Шумові помилки у запитній та відповідній лінії далекоміра можна вважати однаковими.

¾ Дальномір повинен видавати незалежні відліки дальності з інтервалом в 1 секунду.

В результаті розрахунку повинні бути обрані такі основні параметри підсистем передавального та приймального трактів:

¾ частота генератора, що задає, в передавальному тракті;

¾ швидкість передачі інформаційних символів;

¾ параметри фазового модулятора передавача;

¾ число каскадів у генераторах ПС-коду;

¾ параметри системи ФАПЧ у приймачі;

¾ смуга пропускання ВЧ-перетворювача у приймачі;

¾ смуги пропускання смугового обмежувача та ФНЧ в апаратурі поділу каналів;

¾ параметри системи тактової синхронізації в апаратурі декодування.

Спектри сигналів, що використовуються


Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Рис. 1. Спектр ПШС


Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Рис. 2. Спектр сигналу тактової синхронізації

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

UПШСх2F(f)

Рис. 3. Права половина спектра сигналу в радіолінії

Рис. 4. Спектр сигналу на несучій

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Вибір параметрів системи

Шумова смуга ФАПЧ

Припустимо, що у режим захоплення можна назвати 10% часу сеансу (1 хв.). Діапазон невідомості частоти заданий, як 10-5
від номіналу 1 ГГц, тобто пошук треба вести у смузі
Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом. Для надійності цей діапазон треба пройти 5-6 разів, тому один прохід відбуватиметься за час Тп=10 с. Звідси отримаємо потрібну швидкість перебудови частоти:Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом. Для надійного захоплення сигналу за такої швидкості потрібен ФАПЧ з досить малою інерційністю (широкою шумовою смугою). Шумова смуга визначатиметься за формулою:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Необхідна потужність гармоніки на частоті, що несе, з умови нормальної роботи ФАПЧ в режимі стеження

Дисперсія шумової помилки визначається за такою формулою:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

де: GШ — Спектральна щільність шуму на вході ФАПЧ (Вт/Гц), РСН — Потужність гармоніки на несучій частоті. Покладемо
Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратомтоді необхідно мати:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

У технічному завданні вказано повний енергетичний потенціал радіолінії.4 Гц. Отже, на гармоніку з частотою, що несе, слід виділити
Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом від повної потужності сигналу. Потужність гармоніки на несучій:
Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом. Враховуючи, що повна потужність сигналу КІМ-ФМН-ФМ буде
Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом, маємо
Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом.

Оцінка необхідної потужності сигналу в інформаційному каналі

На режим прийому сеансу залишається 9 хвилин. За цей час треба передати 105 символів. Значить тривалість одного символу ТПС<540·10-5 с. Інформація передається третім членом спектрі сигналу. Відповідна потужність:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

де hі — Частина потужності, що витрачається на передачу інформації. Ймовірність помилки не повинна перевищувати 10-3тому (з інтеграла ймовірності): РСІ/GШИ>890 Гц.

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Вибір девіації фази у фазовому модуляторі передавача

Із попередніх розрахунків маємо:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Розв’язавши ці трансцендентні рівняння, отримаємо: mC=1,085 рад., mІ=1 рад.

Розподіл потужності між компонентами сигналу

Вище було знайдено, що на несучу припадає 0,13, а на інформацію – 0,089 повної потужності сигналу. Потужність сигналу синхронізації визначатиметься за формулою:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Вибір тактової частоти, що забезпечує задану точність вимірювання дальності

Дальність вимірюється сигналом символьної синхронізації, що має гострокутну сигнальну функцію. Максимальна помилка за дальністю визначатиметься за формулою:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

де с — Швидкість поширення радіохвиль; k2= 10 — Коефіцієнт запасу; b=3/tІ — крутість нахилу головного піку сигнальної функції; Q0=РссТізм — Енергія сигналу (час вимірювання — 1 с). Загальна помилка по дальності (20 м) порівну розподілена між запитною та відповідною радіолінією, отже, DRmax=10 м. Знаючи це, знайдемо, що tІ<4,4 · 10-5 с. Отже, тактова частота 2Fт
має бути менше величини 1/tІ=22,7 кГц

Вибір параметрів генератора і генератора ПШС, що задає

Виберемо необхідну кількість символів у ПШС (nпс):

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Найближче ціле число, що задовольняє цій умові — 127. Перераховане значення тривалості імпульсу складе 42,5 мкс і тактова частота 2Fт= 23,53 кГц.

Перевірка надійності роботи ФАПЧ у режимі захоплення та виділення несучої

Перевіримо, чи не заважатимуть гармоніки сигналу, що лежать поруч із частотою, що несе. Смуга ФАПЧ обрана шириною 80 Гц і під час пошуку проглядається діапазон ±10 кГц біля несучої.

· Смуга частот, пов’язана з модуляцією несучою сигналом КІМ-ФМн, відстоює на частоту 4Fт=±47,06 кГц та у смугу пошуку не потрапляє.

· У режимі стеження за несучою сигнал виділяється смугою ФАПЧ ±40 кГц. Найближча гармоніка синхросигналу відстоює на частоту 1/Тпс=185 Гц і смугу ФАП не потрапляє.

· Перевіримо, чи не може статися помилкове захоплення ФАПЧ гармонікою, пов’язаною з модуляцією несучою синхросигналом. Вони перебувають у смузі ФАПЧ і можуть селектуватися лише з амплітуді. Амплітуда Аmax найбільшою з гармонік синхросигналу, що потрапляє у смугу пошуку:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

де Аm — Амплітуда максимальної гармоніки в синхросигналі. Корисна гармоніка має амплітуду 0,362UН, тобто. майже в 100 разів більше за потужністю, що забезпечує легку селекцію.

Визначення необхідних смуг пропускання фільтрів у приймальному тракті

· Смужний обмежувач повинен пропускати сигнал КІМ-ФМн. У спектрі сигналу UД

· ФНЧ каналу синхронізації виділяє синхросигнал. Вважаючи, що смуга займаних частот відповідає приблизно 12FТ, знаходимо необхідну смугу фільтра 142 кГц.

· Високочастотний перетворювач приймального тракту повинен пропустити достатньо корисних компонент сигналу, тобто. мати смугу не менше ±12FТ, до цього треба додати нестабільність несучої (±10 кГц). Отже, смуга має бути близько 2(142+±10) кГц=300 кГц. Ця сама величина визначає займаний радіолінією діапазон частот.

Перевірка виконання вимог ТЗ щодо необхідної точності прогнозу дальності

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

У завданні вказано точність прогнозу дальності 50 км. Це забезпечує прогноз із затримки ±0,333·10-3 с. Оскільки Тпс=5,4 · 10-3 с, а tі=4,25 · 10-5 с, в діапазон досліджуваних затримок може потрапити лише один великий пік сигнальної функції та велика кількість малих піків заввишки 1/nпс. Надійні вимірювання забезпечуються лише за умови:

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

Знаючи, що в цьому випадку

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратомбачимо, що ця умова виконується з великим запасом. Таким чином, задана точність прогнозу при вибраних параметрах сигналу забезпечує надійно однозначне визначення дальності.

Проектування командно-вимірювальної радіолінії системи управління літальним апаратом

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *