Xreferat.com » Рефераты по радиоэлектронике » Цифровой канал радиосвязи с разработкой радиоприемного устройства и электрическим расчетом блока усилителя радиочастоты

Цифровой канал радиосвязи с разработкой радиоприемного устройства и электрическим расчетом блока усилителя радиочастоты

СЕРПУХОВСКИЙ ВОЕННЫЙ ИНСТИТУТ




КУРСОВОЙ ПРОЕКТ


Тема: «Цифровой канал радиосвязи с разработкой

радиоприёмного устройства и электрическим

расчётом блока усилителя радиочастоты».


Выполнил:

Проверил: профессор Г.А. Линючев

Оценка:


CЕРПУХОВ

1999г

«УТВЕРЖДАЮ»

Начальник кафедры №42

Полковник В.Зеленевский

«___» ________________1999 г.


ЗАДАНИЕ


на курсовое проектирование

По дисциплине «Д-4242»

Курсанту ______________ Учебная группа № _____

Выдано «___» _______ 1999г. Срок сдачи «___»_______ 1999г.

Руководитель: Линючев Г.А.


1.ТЕМА ПРОЕКТА

Цифровой канал радиосвязи с разработкой радиоприёмного устройства и электрическим расчётом блока усилителя радиочастоты


2.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


  1. Дальность радиосвязи L(км.) - 90;

  2. 2. Мощность передатчика Р(Вт)- 500;

  3. КНД передающей антенны Д (дб) - 1;

  4. Тип приёмной антенны АШ;

  5. Входное сопротивление антенны R (Ом) - 75;

  6. Диапазон рабочих частотF(МГц)30...60;

  7. Скорость телеграфирования V(Бод) - 240;

  8. Отношение Pс/Pш (раз) - 9;

  9. Коэффициент шума ПРМ N0(раз) - 6;

  10. Вид сигнала АМ;

  11. Разнос частот Fp (кГц) - 0;

  12. Высота размещения антенны H(м) - 14;

  13. Избирательность по зеркальному каналу (дб) - 60;

  14. Избирательность по соседнему каналу (дб) - 60;

  15. Коэффициент нестабильности частоты - 10-7;

  16. Длина сообщения N (двоичных символов) - 720;

  17. Вероятность доведения РД - 0,999;

  18. Вероятность трансформации Pтр - 10-7.


3. ВЫПОЛНИТЬ:


1. Произвести расчёт радиоканала и оценить достоверность цифровой инфор-


мации.


  1. Выбор и обоснование электрической структурной и функциональной схем


устройства.


  1. Выбор и обоснование электрической принципиальной схемы устройства.


  1. Электрический расчёт блока.


  1. ПРЕДСТАВИТЬ:


1. Пояснительную записку (25 - 30 листов).


2. Электрическую принципиальную схему устройства (формат А4).


3. Листинг расчётов на ЭВМ.


Задание рассмотрено : «__» _______1999г. На заседании кафедры №42

Протокол №20


Преподаватель:_________________

ПОДПИСЬ



Содержание

Стр.

  1. Введение…………………………………………………………………………… …2

  2. Анализ технического задания………………………………………………………. .3

  3. Энергетический расчёт………………………………………………………………. 4

  4. Оценка достоверности цифровой информации в канале связи…………………… 7

  5. Выбор типа структурной схемы радиоприёмника………………………………… 10

  6. Выбор промежуточных частот радиоприёмника……………………………….........11

  7. Разработка функциональной схемы приёмника……………………………………..13

  8. Электрический расчёт усилителя радиочастоты…………………………………….16

  9. Заключение…………………………………………………………………………….18

  10. Список литературы…………………………………………………………………..19








Лист






1
Изм Лист № докум Подпись Дата



Введение.


В настоящее время к современным радиоприёмникам военного назначения предъявляются высокие требования по массово - габаритным характеристикам, малому энергоснабжению, безотказной работы в течение всего срока эксплуатации, которые, прежде всего, определяются особенностями его эксплуатации.

Целью данной курсовой работы является разработка цифрового канала радиосвязи, с электрическим расчётом усилителя радиочастоты радиоприёмника.

В соответствии с поставленной задачей был проведён анализ технического задания с целью разработки цифрового канала радиосвязи, с электрическим расчётом усилителя радиочастоты радиоприёмника при конкретных технических требованиях. В данной курсовой работе была разработана функциональная модель цифрового канала радиосвязи, а также был проведён его энергетический расчёт заданным техническим требованиям.

Кроме того, по результатам, полученным в данной курсовой работе, была выбрана наиболее целесообразная структурная схема приёмного устройства, на основании которой разработана его функциональная и принципиальная схемы.

Высокие требования, предъявляемые к современным военным радиоприёмникам и с учётом современной элементной базы, был произведён электрический расчёт усилителя радиочастоты, и на основе полученных результатов была синтезирована его принципиальная схема.









Лист






2
Изм Лист № докум Подпись Дата



Анализ технического задания.


В исходных данных технического задания отсутствуют требования по климатическим условиям эксплуатации приёмника, а также вероятность его нормальной работы за среднее время наработки на отказ Tотк.ср.

С учётом того, что радиоприёмник будет эксплуатироваться в войсках, то есть работать в полевых условиях или же в закрытых, не отапливаемых, зачастую во влажных помещениях, то были выбраны самые жёсткие условия эксплуатации.

Согласно ГОСТ 24375-80 для территории Российской Федерации диапазон рабочих температур составляет от -500С до +500С, при влажности окружающей среды не более 90%.

С целью обеспечения требуемой надёжности эксплуатации предлагается двукратное дублирование радиоприёмника, то есть так называемый «горячий резерв».

Исходя из этих условий, значение вероятности нормального функционирования было выбрано P=0,998, за среднее время эксплуатации Тотк ср=3000 часов.

С учётом исходных данных технического задания и, разработанных требований эксплуатации был произведён энергетический расчёт цифрового радиоканала.









Лист






3
Изм Лист № докум Подпись Дата



Энергетический расчёт УКВ радиоканала.


  1. С учётом исходных данных в начале была рассчитана полоса пропускания

радиоприёмника по [5]:

=(1,1…1,2)*Fс ,

где значение Fс для сигнала с амплитудной манипуляцией выбирается из условия:

Fс= ,

где Um=Rk

Исходя из этого, было вычислено значение:

  1. В соответствии с техническим заданием и условиями работы определена чувствительность радиоприёмника по формуле:

Uтр=2*, (1)где

T=273 K - температура окружающей среды в Кельвинах;

K=1,38*10-23(Дж/к) - постоянная Больцмана;

N=6 - коэффициент шума приёмника;

Ra=75 Ом - входное сопротивление антенны;

=792 Гц;

h=9 - заданное превышение мощности сигнала над мощностью шума (помехи) на входе приёмника.

Таким образом:

Uтр=2*=0,21*10-6(В).

3.Определена зона расположения приёмника.

Освещена зона (зона прямой видимости) найдена согласно [5]:

Lпр=3,57*(), (2)

При этом нижняя зона блокирования определена по формуле [5]:

Lбл=18*, (3)

Где - эквивалентные высоты антенн

- минимальная длина волны в используемом диапазоне 30…60 МГц


=300/Fmax, где Fmax=60МГц; (4)


=с/Fmax=3*108/6*107=5 м. (5)









Лист






4
Изм Лист № докум Подпись Дата


Подставляя в формулу значения были получены:

, (6)

где RЭЗ=8,5*106м - эквивалентный радиус Земли.

=3,6 м.

Lбл=18*=46,6(м).

Lпр=3,57*()=26,7(км).

Сравнивая требуемую дальность радиосвязи Lсв со значением Lпр,получим LпрLсв,

то есть 26,7(км) 90(км). Следовательно, расчёт напряжённости электромагнитного поля в точке приёма был произведён по формуле Фока, которая имеет следующий вид:

EД= , (8), где:

L - длина радиолинии;

Lпр - расстояние прямой видимости;

v - коэффициент дифракции;

P1 - мощность подводимая к передающей антенне;

G - коэффициент усиления антенны ПРДУ;

- средняя длина волны;

Rзэ - эквивалентный радиус Земли (8500 км);

EД==0,00015 В/м;

  1. Зная напряжённость электромагнитного поля в точке приёма, определим действующее значение напряжения на входе приёмника в точке приёма:

UДДД, (9) где

Нд сим=()*tg(k*l)/, (10)где

- средняя длина волны рабочего диапазона;

l - длина одного плеча симметричного вибратора;

k=(2*3,14)/7,5=8,37 (1/м);

l=/4=1,875 м;

Нд сим=()*tg(k*l)/=8,66*10-3м;

Нд несим=0,5*Нд сим=4,33*10-3 м.









Лист






5
Изм Лист № докум Подпись Дата



UДДД=0,00015*4,33*10-3=0,65*10-6 В

Проверено выполнение следующего условия: UДUтр065*10-6021*10-6. Из этого вытекает, что радиоприёмное устройство будет уверенно принимать сигнал.

  1. Рассчитано номинальное значение отношения сигнал/шум на входе приёмника:

9(0,65*10-6/0,21*10-6)2=86;

После расчёта канала связи была проведена оценка достоверности цифровой информации в канале связи.









Лист






6
Изм Лист № докум Подпись Дата


Оценка достоверности цифровой информации в канале связи.


Оценка достоверности цифровой информации в канале связи проведена с учётом вероятности отказа системы связи без учёта отказа аппаратуры канала связи (техники),

т.е. Ротк=0

Результатом проведения энергетического расчёта является обеспечение требуемого отношения мощности полезного сигнала к мощности шума плюс помеха на входе линейной части приёмника. В заданной полосе пропускания при фиксированной дальности связи L и мощности передатчика P. Тогда по заданному виду сигнала (модуляции), в данном случае сигнал АМ, для фиксированного значения по известной зависимости в приёме дискретного символа.

При известной длине сообщения, в данном случае длина сообщения N=720 , вероятность доведения некодированного сообщения определяется из графической зависимости Pдов=(1-PЭ)N, где PЭ=1,25*10-2, определяется из графической зависимости

PЭ=f(),

Pдов=(1-1,25*10-2)720=0,000116604;

После расчёта вероятности доведения информации необходимо проверить условие РдовРдов треб или 0,0001166040,999, то есть такая вероятность доведения информации меньше требуемой. Для повышения вероятности доведения информации

необходимо либо увеличивать мощность передатчика с целью увеличения , а это в данном случае невозможно и не выгодно, либо применять помехоустойчивое кодирование, которое не требует дополнительных энергетических затрат, а требует лишь возможности расширения полосы пропускания канала связи в n/k раз, по сравнению с некодированной системой связи при фиксированном времени доведения сообщения T, использовать кодирование информации. Выбираем код (n,k,d)=(15,10,4), где

n - длина кодовой комбинации;

k - количество информационных символов;

d - минимальное кодовое расстояние.

Вероятность ошибки: Р0(n,k,d)=2,8*10-3

Pтр=1-(1-Р0(n,k,d))n/k=5,36*10-9;

Следовательно, если мы сравним с требуемым значением =10-7,

PтрPтр треб5,36*10-910-7, из этого можно сделать вывод о том, что выбранный нами код правильный.

Рпр=1-(1-8,7*10-4)23=0,99975;

Рдов=0,99964;

Рпр дек=, где

tи=1 - число гарантированно исправляемых кодом ошибок,

Рэк=1,75*10-2, исходя из этого вычисляем вероятность правильного декодирования:








Лист





7
Изм Лист № докум Подпись Дата



Рпр.дек=0,9998.

Вероятность ошибки на бит информации Р0 , которая отдаётся получателю, определяется по формуле:

Р0=(1- Рпр.дек)/2=0,0001,

Следует отметить, что именно значение Р0 является одним из ключевых требований, которые предъявляет заказчик на проектируемую систему связи, при этом обязательно должно выполняться условие Р0Р0.тр, в данном случае это условие выполняется.

Вероятность доведения сообщения, кодируемого (n, k dmin), то есть (15,10,4), кодом определяется следующим выражением:

Рдов=(Рпр.дек)N/K=0,9998720/10=0,9996,

Данная вероятность доведения сообщения с использованием кода не менее требуемой.

Важным параметром дискретной системы связи является вероятность трансформации сообщения, которая определяется следующим выражением:

Ртр N==1-[1-Pно(n,k,d)]N/K,

где Pно(n,k,d)= - выражает вероятность необнаруженной ошибки (трансформации) кодовой комбинации, которая возникает при L1=3 и более, ошибочно принятых двоичных символах.

L1=tи+2=3;

Рно(15,10,4)==5,65*10-8

Ртр15=1-[1-Pно(15,10,4)]15/10=8,4*10-9

Таким образом вероятность доведения дискретного сообщения до получателя РДОВ и связанная с ней вероятность ошибки на бит информации Р0, вероятность трансформации сообщения Ртр15 при заданных дальности радиосвязи, частотно - временных и энергетических затратах являются важнейшими тактико-техническими показателями связи.

PдовPДОВ.ТРЕБ, при Т=const;

Р0 Р0ТРЕБ, при L=const ;

Ртр nРтр n ТРЕБ, при Р1=const;

Для разрабатываемой системы радиосвязи обеспечивается выполнение указанных условий при наименьших частотно-временных и энергетических затратах, то есть в этом смысле она почти оптимальна.

Далее был проведён выбор структурной схемы приёмника.









Лист






8
Изм Лист № докум Подпись Дата



ВЫБОР ТИПА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ РАДИОПРИЁМНИКА

Современные связные приёмники чаще всего строятся по супергетератинной схеме, что позволяет реализовать наибольшую чувствительность и избирательность по сравнению с другими типами схем. Однако супергетератинным приёмникам свойственны определённые недостатки:

  • наличие «зеркального канала»;

  • наличие «паразитных» радиочастотных излучений гетеродинов;

  • наличие «паразитных» условий и амплитудной модуляции сигнала за счёт внутренних помех в системе стабилизации.

Указанные недостатки необходимо учитывать при выборе типа структурной схемы. Структурная схема радиоприёмника - это графическое изображение, дающее представление о структуре радиоприёмника и состоящее из функциональных частей и связей между ними.

Основой для выбора структурной схемы связного радиоприёмника являются технические требования:

  • к относительному изменению частоты подстройки радиоприёмника;

  • к чувствительности радиоприёмника;

  • к избирательности по «зеркальному» и соседнему каналам;

Из двух возможных вариантов с одним или двойным преобразователем, была выбрана схема с двойным преобразователем частоты, так как только она обеспечивает требования селективности и требования технического задания.

Входная цепь выполняет следующую функцию: обеспечивает подстройку приёмной антенны и входного фильтра радиоприёмника на заданную рабочую частоту.

С входной цепи сигнал поступает на усилитель радиочастоты, который обеспечивает выполнение заданных требований по избирательности относительно зеркального канала и осуществляет предварительное усиление принимаемого сигнала и исключения паразитного излучения гетеродинов. В первом и во втором смесителе осуществляется преобразование частоты радиосигнала соответственно в сигналы первой и второй промежуточных частот. Гетеродинные напряжения поступают с синтезатора частот. В первом и во втором усилителе промежуточной частоты осуществляется усиление сигналов первой и второй промежуточных частот. Со второго усилителя промежуточной частоты сигнал поступает на детектор. В зависимости от вида модуляции принимаемых сигналов детектор может быть амплитудным, частотным, фазовым или пиловым. Для обеспечения оперативного управления и контроля современные радиоприёмники имеют в своем составе устройство управления и контроля. Синтезированная структурная схема представлена на рисунке 1. Далее сделаем выбор промежуточных частот.














Лист






9
Изм Лист № докум Подпись Дата



ВЫБОР ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЧАСТОТ


Важным этапом проектирования является выбор номиналов промежуточных частот радиоприёмника. Значения промежуточных частот могут быть оценены с помощью соотношений:

f1ПР,(11)

f2ПР, (12)

Где

f0 max - верхняя частота диапазона радиоприёмника;

а - параметр рассогласования антенно-фидерного устройства и выхода радиоприёмника (а=1 при настроенной антенне в режиме согласования);

d3 ТР =1000 - требуемое подавление зеркальной помехи;

QРЧ=50 - результирующая добротность контуров тракта радиочастоты;

fПЧ=792 Гц - полоса пропускания тракта ПЧ;

QПЧ=50 - добротность контуров тракта ПЧ;

F(ППЧ)=0,64 -

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: