Министерство образования и науки РФ

РГРТУ

Кафедра радиоуправления и связи

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине “Радиосистемы управления”

на тему:

“Цифровая командная радиолиния КИМн-ЧИМ-ФМ”

Выполнил ст.гр.916

Стеняев М.В.

Проверил

Паршин В.С.

Рязань 2013

Содержание:

Задание по курсовому проектированию.

1.Введение…………………………………………………………………....3

2. Общая характеристика системы управления………………………........5

3. Расчет и выбор основных технических характеристик системы……....8

3.1 Определение частоты дискретизации .......................................................8

3.2.Определение разрядности квантования..................................................11

3.3.Структура группового сигнала................................................................12

3.4.Выбор несущей частоты передатчика.....................................................14

3.5. Спектр сигнала…………………………………………………………14

3.6. Расчет энергетического потенциала.......................................................17

4. Контур управления и его анализ................................................................22

5.Разработка функциональной схемы передатчика.....................................24

6. Разработка функциональной схемы приемника.......................................26

7.Заключение………………………………………………………………..30

8. Список литературы......................................................................................31

1. Введение.

Радиотехнические системы относятся к классу информационно-управляющих технических систем, осуществляющих извлечение, передачу или разрушение информации с помощью радиоволн. Отличительный признак радиосистемы - наличие радиоканала (одного или нескольких), состоящего из источника радиоволн, являющихся носителем информации, среды, в которой распространяются радиоволны, и приемника, извлекающего информацию путем соответствующей обработки радиоволн, достигающих его антенны. Назначение информации – один из признаков классификации радиосистем. По этому признаку радиосистемы можно подразделить на системы передачи, извлечения и разрушения информации (радиопротиводействия), а так же системы радиоуправления. Мы будем заниматься системой радиоуправления.

Системы радиоуправления служат для управления работой различных объектов с помощью радиосигналов.

По виду применяемых сигналов различают непрерывные, импульсные и цифровые системы. Нам задана цифровая линия, поэтому нас будут интересовать цифровые системы.

В цифровых системах передаваемый сигнал предварительно квантуется по времени и по уровню. Каждому уровню соответствует кодовая группа импульсов, которые и модулируют несущее колебание. Цифровые системы легко сопрягаются с ЭВМ, осуществляющими обработку и запоминание информации, воспроизводимой затем устройством отображения.

Современные системы связи с подвижными объектами являются совмещенными, то есть представляют собой комплексы, решающие задачи радиоуправления, связи, телеметрии, измерения параметров движения. Требования предъявляемые к помехоустойчивости, надежности, долговечности таких систем, весьма высоки и обеспечиваются применением цифровой техники.

При создании современных систем передачи используются как сложные сигналы (например, шумоподобные), так и сигналы с многоступенчатой модуляцией. На первой ступени используется, как правило, кодовоимпульсная модуляция (КИМ), на последующих – амплитудная модуляция (АМ), частотная (ЧМ), частотноимпульсная (ЧИМ), фазовая (ФМ). Наиболее часто встречаются сочетания КИМ-ЧМн-ФМ, КИМ-ЧИМ-ФМ, КИМ-АМ-ФМ, КИМ-ФМ-ФМ.

Характер спектра сигнала с многоступенчатой модуляцией в значительной степени определяется спектром сигнала КИМ. В то же время необходимо иметь в виду, что в зависимости от свойств сигнала КИМ форма его спектра может изменяться.

При проектировании приемных устройств радиолиний необходимо искать такие технические решения, которые обеспечат оптимальную структуру приемника при заданном критерии качества.

2. Общая характеристика системы управления

Командное радиоуправление применяется для широкого класса летательных аппаратов.

В системах командного радиоуправления команды вырабатываются на пункте управления и передаются на летательный аппарат по командной радиолинии.

В системах управления снарядами с помощью радиокоманд обеспечивается наведение снаряда по заданной траектории и выполнение разовых операций (перевод снаряда в режим самонаведение, аварийный подрыв и т.п.). В комплексах космических аппаратов радиокоманды используются для корректирующего управления движением центра масс К.А. и управление работой различной бортовой аппаратуры.

Особенности командного радиоуправления (КРУ) - это наличие дополнительной радиолинии, по которой передаются команды радиоуправления.

Различают следующие системы командного радиоуправления: КРУ-1, КРУ-2 и КРУ-3.

При КРУ-1 параметры движения цели и снаряда измеряются непосредственно на пункте управления с помощью радиовизиров. По данным радиовизиров вычислительное устройство с учетом метода наведения вырабатывает команды управления, передаваемые с помощью командной радиолинии на борт снаряда. На пункте управления находится передатчик командной радиолинии (КРЛ), а на борту – приемник КРЛ. Принятая на борту команда поступает на автопилот, который через органы управления меняет пространственное положение снаряда.

При КРУ-2радиовизир цели устанавливается на борту снаряда, оценивая положение цели относительно снаряда. На пункт управления эта информация передается по специальной линии связи. Выработка команд управления и передача их на борт снаряда осуществляется, как и при КРУ-1. Установка радиовизира цели на борт снаряда обеспечивает управление снарядом при нахождение цели за радиогоризонтом.

При КРУ-3 является частным случаем КРУ-1. Его особенность состоит в том, что цель отождествляется с положением радиовизира, т.е. осуществляется наведение «на себя».

Нам необходимо рассмотреть цифровую командную радиолинию КИМ-ЧИМ-ФМ.Сигнал КИМ-ЧИМ-ФМ является одним из наиболее часто применяемых при организации цифровой связи по радиоканалам большой длительности. Символы сигнала КИМ заполняются прямоугольными колебаниями (меандром) разной частоты для нулей и единиц. Сигналом КИМ-ЧИМ модулируется по фазе несущее колебание.

Посмотрим, для чего нам нужна промежуточная ступень ЧИМ в сигнале КИМ-ЧИМ-ФМ.

Р адиолиния КИМ-ФМ при идеально работающем синхронном детекторе (т.е. когда его опорное напряжение полностью когерентно с несущей) позволяет минимизировать вероятность ошибочного приёма. В реальной радиолинии КИМ-ФМ опорное напряжение формируется из принятого колебания. Поскольку спектр сигнала КИМ-ФМ имеет вид, показанный на рис. 1, то в шумовую полосу системы ФАПЧ будут попадать спектральные составляющие, соответствующие передаваемому сигналу КИМ. Воздействие этих спектральных составляющих будет аналогично воздействию шума и приведёт к дополнительной фазовой нестабильности опорного напряжения.

При сравнении двух сигналов потребуем, чтобы для обоих сигналов были одинаковыми вероятности ошибок при приёме символов в информационном канале. Лучшим будет считаться тот сигнал, для которого потребуется меньше энергии.

Для сигнала КИМ-ФМ дисперсия фазы опорного напряжения равна:

Д ля сигнала КИМ-ЧИМ-ФМ дисперсия фазы определяется только шумовой составляющей

В этих формулах Рс1 и Рс2 - мощности сигналов;1 и 2 – девиации фазы.

В ероятность ошибочного приёма символа в радиолинии КИМ-ФМ определяется формулой:

а в радиолинии КИМ-ЧИМ-ФМ вероятность ошибки равна

При идеально работающем когерентном детекторе и при работе с подавленной несущей (=/2) сигнал КИМ-ФМ требует при условии Рош1=Рош2 вдвое меньшей энергии сигнала.

Используя приведённые формулы, можно получить соотношение, необходимое для обеспечения равных условий в обоих каналах:

г де

Анализ полученного выражения позволяет установить, что уже при девиации фазы 45 КИМ-ФМ энергетически более выгоден сигнала КИМ-ЧИМ-ФМ. Однако увеличение девиации фазы приводит к увеличению фазовой погрешности, которая должна быть малой. При большом 1 фазовую нестабильность можно уменьшить, лишь уменьшая величину (fш0). Но это далеко не всегда возможно. Уменьшение fш ограничено появлением динамических погрешностей ФАПЧ. Длительность символа 0 задаётся скоростью передачи информации. Поэтому при больших скоростях передачи информации (что характерно для радиолиний небольшой дальности) сигнал КИМ-ФМ предпочтительней. При малых скоростях передачи информации радиолиния КИМ-ЧИМ-ФМ имеет преимущество.