Проектирование цифровой линии (стр. 1 из 5)
Содержание
1. Общая характеристика системы управления
2. Расчет и выбор основных технических характеристик системы
2.1 Определение частоты дискретизации
2.2 Определение разрядности квантователя
2.3 Выбор группового сигнала и расчет его параметров
2.4 Расчет энергетического потенциала
2.5 Выбор структурной схемы передатчика
2.6 Структурная схема приемника
2.7 Описание функциональной схемы передатчика
2.8 Описание функциональной схемы приемника.
2.9 Схемная разработка системы кадровой синхронизации
3. Контур управления и его анализ
4. Разработка функциональной схемы радиолинии
4.1 Некоторые сведения об используемом сигнале
4.2 Функциональная схема передающей части
4.3 Описание функциональной схемы передатчика
4.4 Описание функциональной схемы приемника
5. Разработка принципиальной схемы системы тактовой синхронизации
6. Конструкция бортового приемника
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.
Обобщенную структурную схему передающей командной радиолинии можно представить так рис.1
Передающая часть
 |
Рис.1
ИК - источник команд; УС - устройство синхронизации
КУ - командное устройство; М - модулятор
ГЕН. - генератор.
От ИК мы получаем те сообщения, которые необходимо передать. В устройстве уплотнения мы объединяем передаваемые команды - групповой сигнал. В УУ каждое сообщение перемножается на свое кодовое слово. С помощью сумматора å происходит объединение группового сигнала и синхросигнала. Далее осуществляется модуляция несущего колебания.
Назначение приемника - принять сигнал, максимизировать отношение С/Ш и в конечном итоге каждому абоненту (определенному устройству) передать адресованное ему сообщение.
Приемная часть
 |
Рис.2
РК - распределитель каналов ЛПЧ - линейная часть приемника
УРК - устройство разделения каналов ДКУ - декодирующее устройство
СС - схема синхронизации
Если используется система с частотным разделением каналов, то СС не нужна в этом случае. Если используется разделение по времени или по форме, то СС обязательна.
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.
Также как и в других многоканальных системах, в командной радиолинии для передачи каждого независимого сообщения выделяется отдельный канал. Разделения каналов между собой производится по временному, частотному или кодовому признакам. При этом в каждом канале формируется свое вспомогательное поднесущее колебание импульсное при временном или кодовом разделении каналов и непрерывное при разделении каналов по частоте.
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-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. При КИМ осуществляется три вида преобразований: дискретизация по времени исходного сигнала, квантование амплитуд дискретных отсчетов сигнала и кодирование. 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.
цифровая радиолиния контур управление
2. Расчет и выбор основных технических характеристик системы
2.1 Определение частоты дискретизации
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) = åU (iTд) sin2pfв (t-iTд) /2pfв (t-iTд).
i
При этом условии аналоговый сигнал U (t) может быть восстановлен без искажений на выходе идеального фильтра низких частот, на вход которого подают отсчеты сигнала.
На приемной стороне восстановление исходного сообщения осуществляется с помощью оператора восстановления
n
B (U1,….,Un) =U (t) = åUiХi (t),
i=1
где Ui=U (ti) - выборки или отсчеты сигнала;
U (t) - оценки исходного сообщения U (t);
Xi (t) - координатные (интерполирующие) функции.
Операция восстановление непрерывной функции по ее выборке называется интерполяцией. Эта операция должна быть основана на знании особенностей поведения функции между отдельными выборками, утерянной в результате дискретизации процесса по времени.
Опросом по Котельникову называют формирование выборок с частотой Fд=2Fm, где Fm-максимальная частота в спектре.
Для практических расчетов пользуются формулой Fд=cm*2*Fm, где cm-коэффициент запаса, который при интерполяции по Лагранжу выбирают в зависимости от модели сигнала и порядка интерполирующего полинома. Мы зададимся 4-ой моделью сигнала, полиномом второго порядка и приведенным показателем верности g = 0.2%, тогда
отсюда частота дискретизации:
Fо=12.5*2*Fв=12.5*2*10=25 кГц
2.2 Определение разрядности квантователя
Пусть в результате дискретизации получена непрерывная последовательность отсчетов Х (nDt). Для передачи по цифровому каналу связи каждый отсчет квантуется до конечного множества значений.
Этапы процесса представления сообщений:
1. Дискретизация
2. Квантование
3. Кодирование
Обычно для кодирования квантованных отсчетов используется двоичная последовательность. С помощью В - разрядного кодового слова можно представить
уровней.Определим, как зависит отношение с/ш квантователя от В:
пусть
Динамический диапазон
где е (n) - шум квантования е (n) £d/2
Модель шумов квантования:
1. шум квантования - стационарный белый шум
2. шум квантования некоррелирован с входным сигналом
3. распределение шума квантования равномерное в пределах d/2
считаем, что
(сигнал согласован с апертурой квантователя)следовательно:
получаем:
(2.1)Определим отношение с/ш (q), при котором достигается вероятность ошибки на символ Рош=10-6.
Кодирование сообщений в радиосистемах может быть использовано для повышения:
1) достоверности принятых сообщений,
2) помехоустойчивости радиолиний с целью снижения мощности передатчика. Кодирование сообщений для указанных целей называется помехоустойчивым, в отличие от других видов кодирования, применяемых для решения задач (формирования адресов, сигналов синхронизации и др.), а также при устранении избыточности сигналов источников сообщений.