Проектирование судового радиоприёмного устройства (стр. 2 из 7)

G - коэффициент усиления антенны ПРДУ;

=λ_min+λ_maх/2средняя длина волны, где λ_maх=с/F_min=3*10⁸/30*10⁶=10 м;

тогда

=5+10/2=7,5 м, R_зэ- эквивалентный радиус Земли (8500 км);

E_Д=

= 0,0000394 В/м;

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

U_Д=Е_Д*Н_Д,(9)

Н_{д сим}=(

)*tg(k*l)/

, (10)

Где

- средняя длина волны рабочего диапазона;

l - длина одного плеча симметричного вибратора;

k=

(2*3,14)/7,5 =0,837 (1/м);

l=

/4=1,875м;

Н_{д сим}=(

)*tg(k*l)/

=(7,5/π)* tg(0,837*1,875)/7,5 =8,72*10^-3м;

Н_{д несим}=0,5*Н_{д сим}=4,36*10^-3 м.

U_Д=Е_Д*Н_Д=0,0000394*4,36*10^-3=1,72*10^-6 В

Проверено выполнение следующего условия:

U_Д

Uтр

1,72*10^-6

0,21*10^-6.

Из этого вытекает, что радиоприёмное устройство будет уверенно принимать сигнал.

Рассчитано номинальное значение отношения сигнал/шум на входе приёмника:

9(1,72*10^-6/0,21*10^-6)² = 603;

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

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. Р_отк=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 P_дов=(1-P_Э)^N, гдеP_Э=1,25*10^-2, определяется из графической зависимости

P_Э=f(

),

P_дов=(1-1,25 *10^-2)⁷²⁰=0,000116604;

После расчёта вероятности доведения информации необходимо проверить условие Р_дов>Р_{дов треб} или 0,00011604<0,999, 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: Р_0(n,k,d)=2,8*10^-3

P_тр=1-(1-Р_0(n,k,d))^n/k=5,36*10^-9;

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

P_тр<P_{тр треб}

5,36*10^-9 <10^-7, из этого можно сделать вывод о том, что выбранный нами код правильный.

Р_пр=1-(1-8,7*10^-4)²³=0,99975;

Р_дов=0,99944;

Р_{пр дек}=

, где

t_и=1 - число гарантированно исправляемых кодом ошибок,

Р_эк=1,75*10^-2, исходя из этого вычисляем вероятность правильного декодирования: Р_пр.дек=0,9998.

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

Р₀=(1- Р_пр.дек)/2=0,0001,

Следует отметить, что именно значение Р₀является одним из ключевых требований, которые предъявляет заказчик на проектируемую систему связи, при этом обязательно должно выполняться условие Р₀ < Р_0.тр, в данном случае это условие выполняется.

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

Р_дов=(Р_пр.дек)^N/K=0,9998^720/10=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:

Р_{тр N}=

=1-[1-P_но(n,k,d)]^N/K,

где P_но(n,k,d)=

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

L1=t_и+2=3;

Р_{но(15,10,4)}=

=5,65 *10^-8

Р_тр15=1-[1-P_{но(15,10,4)}]^15/10=8,4*10^-9

Таким образом вероятность доведения дискретного сообщения до получателя Р_ДОВ и связанная с ней вероятность ошибки на бит информации Р₀, вероятность трансформации сообщения Р_тр15при заданных дальности радиосвязи, частотно - временных и энергетических затратах являются важнейшими тактико-техническими показателями связи.

P_дов

P_{ДОВ.ТРЕБ}, при Т=const;

Р₀

Р_0ТРЕБ, при L=const ;

Р_{тр n}

Р_{тр 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.

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 супергетеродинным 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.

Радиоприемник, использующий супергетеродинный метод приема отличается от радиоприемника прямого усиления наличием преобразователя частоты. Структурная схема содержит следующие элементы: антенна, усилитель радиочастоты (УРЧ) преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, детектор, усилитель низкой частоты и оконечное устройство.

Рисунок 1.1 Структурная схема супергетеродинного приёмника

Преобразователь частоты состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродин - это маломощный генератор, вырабатывающий частоту f_r. На вход смесителя подается напряжение частоты сигнала f_c и напряжение с выхода гетеродина f_r.

В результате взаимодействия двух этих частот на выходе смесителя появляется сигнал, содержащий множество комбинационных составляющих, в то числе и составляющую, частота которой равна разности двух этих частот f_c-f_r. Величина этой разности может быть выше или ниже частоты сигнала, но обязательно выше частоты модуляции, поэтому ее называют промежуточной. Таким образом, можно записать: