2154.Учебная работа .Тема:Проектирование командноизмерительной радиолинии системы управления летательным аппаратом

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (3 оценок, среднее: 4,67 из 5)
Загрузка...

Тема:Проектирование командноизмерительной радиолинии системы управления летательным аппаратом»,»

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 командноизмерительной радиолинии системы управления летательным аппаратом»

Выполнил: О.А.Левин и др.,

гр. 04517

Преподаватель: В.В.Заикин

москва

1997

Техническое задание

Спроектировать командноизмерительную линию, взяв в качестве основы функциональную схему, изображенную на рис.1 при следующих исходных данных:

1. Время сеанса связи не более 10 минут.

2. За сеанс требуется передать по информационному каналу не менее 105 символов при вероятности ошибки на символ не больше 103.

3. В сеансе требуется измерить дальность с ошибкой не более 20м при точности прогноза 50км.

4. Энергетический потенциал (отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума) на входе приемника— 104Гц.

5. Несущая частота радиолинии— 103МГц.

6. Занимаемый радиолинией диапазон частот не более 0,5МГц.

7. Априорная неизвестность частот в сигнале до 105 от номинала.

Дополнительные условия

¾ Точность и достоверность измерений и передачи информации определяются в основном шумом.

¾ Шумовые ошибки в запросной и ответной линии дальномера можно считать одинаковыми.

¾ 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:

¾ частота задающего генератора в передающем тракте;

¾ скорость передачи информационных символов;

¾ параметры фазового модулятора передатчика;

¾ число каскадов в генераторах ПСкода;

¾ параметры системы ФАПЧ в приемнике;

¾ полоса пропускания ВЧпреобразователя в приемнике;

¾ полосы пропускания полосового ограничителя и ФНЧ в аппаратуре разделения каналов;

¾ 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 (1мин.). Диапазон неизвестности частоты задан, как 105 от номинала 1ГГц, т.е. поиск надо вести в полосе . Для надежности этот диапазон надо пройти 56 раз, поэтому один проход будет совершаться за время Тп=10с. 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— 104Гц. Следовательно, на гармонику с несущей частотой следует выделить от полной мощности сигнала. Мощность гармоники на несущей: . Учитывая, что полная мощность сигнала КИМФМнФМ 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 ТПС<540·105с. Информация передается третьим членом в спектре сигнала. Соответствующая мощность:

где hи— часть мощности, затрачиваемая на передачу информации. Вероятность ошибки не должна превышать 103, поэтому (из интеграла вероятности): РСИ/GШИ>890Гц.

Выбор девиации фазы в фазовом модуляторе передатчика

Из предыдущих расчетов имеем:

Решив эти трансцендентные уравнения, получим: mC=1,085рад., mИ=1рад.

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; b=3/tИ – крутизна наклона главного пика сигнальной функции; Q0=РссТизм— энергия сигнала (время измерения— 1с). Общая ошибка по дальности (20м) поровну распределена между запросной и ответной радиолинией, следовательно, DRmax=10м. Зная это, найдем, что tИ<4,4·105с. Следовательно, тактовая частота 2Fт должна быть меньше величины 1/tИ=22,7кГц

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 42,5мкс и тактовая частота 2Fт=23,53кГц.

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 80Гц и в процессе поиска просматривается диапазон ±10кГц около несущей.

· Полоса частот, связанная с модуляцией несущей сигналом КИМФМн, отстоит на частоту 4Fт=±47,06кГц и в полосу поиска не попадает.

· В режиме слежения за несущей сигнал выделяется полосой ФАПЧ ±40кГц. Ближайшая гармоника синхросигнала отстоит на частоту 1/Тпс=185Гц 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 КИМФМн. В спектре сигнала UД(t) после синхронного детектора сигнал расположен вблизи частоты 47,06кГц и занимает полосу примерно (4…5)/ТПС=1кГц. При нестабильности частоты 105 от номинала частотный сдвиг не превысит 500Гц. Следовательно, полосовой ограничитель должен быть настроен на частоту 47,06кГц и иметь полосу пропускания около 1кГц.

· ФНЧ канала синхронизации выделяет синхросигнал. Считая, что полоса занимаемых частот соответствует примерно 12FТ, находим необходимую полосу фильтра в 142кГц.

· Высокочастотный преобразователь приемного тракта должен пропустить достаточное число полезных компонент сигнала, т.е. иметь полосу не менее ±12FТ, к этому надо добавить нестабильность несущей (±10кГц). Следовательно, полоса должна быть порядка 2(142+±10)кГц= =300кГц. 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 50км. Это обеспечивает прогноз по задержке ±0,333·103с. Поскольку Тпс=5,4·103с, а tи=4,25·105с, 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.

Рис.6. Структурная схема передающего тракта

Рис.7. Структурная схема передающего тракта