Учебное пособие 1433

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра радиоэлектронных устройств и систем

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсового проекта по дисциплине «Радиотехнические системы» для студентов

направления 11.03.01 «Радиотехника» (профиль «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов»)

очной формы обучения

Воронеж 2018

1

УДК (075.8) 621.396.4

ББК 32.84.3 я7

Составитель канд. техн. наук А.В. Володько

Радиотехнические системы передачи информации:

методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Радиотехнические системы» для студентов направления 11.03.01 «Радиотехника» (профиль «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов») очной формы обучения / ФГБОУ ВО “Воронежский государственный технический университет”; сост. А.В. Володько.

Воронеж, 2018. 36 с.

В методических указаниях представлены задания к выполнению курсового проекта дисциплины «Радиотехнические системы». Приведены необходимые теоретические сведения и рекомендации по выполнению заданий.

Табл. 11. Библиогр.: 18 назв.

УДК(075.8)621.396.4

ББК 32.84.3 я7

Рецензент канд. техн. наук, доцент С.М. Федоров

Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Курсовое проектирование входит в учебный план дисциплины «Радиотехнические системы» для дисциплины «Радиотехнические системы» направления 11.03.01 «Радиотехника» профиль «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов». В процессе последовательного выполнения заданий курсовой работы студенты приобретают практические навыки проектирования радиотехнических систем передачи информации.

Следует отметить, что процесс выполнения курсовой работы максимально приближен к задаче проектирования инже- нера-конструктора, у которого есть только исходные данные технического задания и отсутствует четкая методика выполнения заданий. Студент должен провести анализ литературных источников, список которых приведен в данных указаниях, выделить необходимое, и, применив творческих подход, спроектировать систему передачи информации соответствующей требуемым параметрам.

Материал данных указаний составлен на основании опыта применения в учебном процессе ранее изданных указаний «Широкополосные системы передачи информации с фазоманипулированными сложными сигналами: методические указания и задания для курсовой работы по дисциплине «Радиотехнические системы» для студентов специальности 210302 «Радиотехника» очной и очно-заочной форм обучения / ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.И. Ледовских, А.А. Бессарабова. Воронеж, 2007. 47 с»

3

1. ТЕМАТИКА И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Целями курсовой работы являются :

–закрепление общих теоретических знаний и принципов построения систем передачи информации (в частности, многоканальных), особенностей широкополосных систем, уяснение многообразия их применения, приобретение навыков расчета характеристик сигналов и параметров радиотехнических устройств, входящих в систему и обеспечивающих удовлетворение заданных технических требований по помехоустойчивости и помехозащищенности, по заданному среднему времени поиска, в том числе с учетом неопределенности по частоте за счет эффекта Доплера;

–отработка навыков составления структурных схем системы передачи информации, системы синхронизации, структурных и функциональных схем устройств обработки и формирования сложных сигналов, устройств кодирования и генераторов ПСП;

–приобретение опыта расчета корреляционных функций ПСП, приобретение навыков по составлению алгоритмов расчета на ЭВМ корреляционных функций, спектров ПСП, вычисления самих ПСП;

–приобретение навыков по анализу и обобщению полученных результатов.

1.2.ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ РАБОТ

Тематика курсовых работ связана с вопросами разработки широкополосных систем передачи информации. В табл. 1.2.1 указаны темы курсовых работ и номера вариантов по каждой теме. Номер варианта выдается преподавателем.

4

Таблица 1.2.1 Тематика курсовых работ по дисциплине

1.3. ТЕМА ЗАДАНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

По каждой теме разработаны задания с вариантами исходных данных. Задания включают следующие разделы: разработка структурной схемы системы связи, выбор сигналов и расчет его основных параметров, разработка структурных и функциональных схем устройств обработки или формирования сигналов, расчет помехоустойчивости, расчет на ЭВМ корреляционных функций (КФ), энергетических спектров сигналов или псевдослучайных последовательностей (ПСП),

В заданиях указано основное содержание работы. По каждой теме приводятся методические указания по выполне-

5

нию заданий. В большинстве работ предлагается провести расчет на ЭВМ корреляционных функций псевдослучайных последовательностей (ПСП). Алгоритм вычисления КФ двоичных ПСП приведен в приложении 3.

1.4.СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

1.Р 2 – вероятность ошибки в канале, вероятность иска-

жения двоичного символа;

2.Рм – вероятность искажения М-ичного символа;

3.V – скорость передачи символов от источника;

4.Рп, Р – пиковая и средняя мощности передатчика;

5.fо – несущая частота;

6.ПСП – псевдослучайная двоичная последовательность. Виды ПСП:

6.1.М – М–последовательность;

6.2.ПХ – последовательности характеристического тип;

6.3.ГМВ – ГМВ-последовательности.

7.Тип устройств обработки:

7.1.Корр - корреляционный,

7.2.КФ - корреляционно-фильтровой;

7.3.Вкорр - корреляционный с видеокоррелятором;

7.4.СФ - согласованный фильтр;

8. Тш, Ко - эффективная шумовая температура приемни-

ка;

9.V r - радиальная скорость движения объектов;

10.(Р с /Рш)вх - отношение сигнал/шум по мощности на

входе приемника;

11.ЦС - центральная станция;

12.КА - космический аппарат;

13.АС - абонентская станция;

14.ОС - орбитальная станция,

15.З -Земля,

16.С - спутник;

6

17.Дапр, Дапрм- диаметр антенны передающей и приемной соответственно;

18.К - число уплотняемых источников;

19.Nа - число абонентов в системе;

20.Nао - среднее число одновременно работающих або-

нентов;

21.ра - коэффициент активности абонентов,

22.Кп - коэффициент помехозащищенности, показывает на сколько дБ (по мощности) помеха может превышать сигнал на входе приемника;

23.Мп - алфавит источника информации;

24.ВКФ, АКФ - взаимно и автокорреляционная функ-

ция;

25.МИКФ - меандро-инвертированная КФ,

26.r - дальность связи.

2.ТЕМЫ КУРСОВЫХ РАБОТ, ЗАДАНИЯ И ВАРИАНТЫ

ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

2.1. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ КОГЕРЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ЛИНЕЙНЫМ КОДОВЫМ УПЛОТНЕНИЕМ

Общее описание системы

Многоканальная система передачи информации с линейным кодовым уплотнением предназначена для скрытной симплексной передачи цифровой информации от центральной станции (ЦС) к абонентской станции (АС) в пределах прямой видимости. Уплотняемые каналы синхронные. Синхронизация - идеальная. Число уплотняемых источников на ЦС - К. Скорость передачи информации для каждого источника - V. Приемник АС снабжен штыревой антенной.

Варианты исходных данных приведены в табл. 2.2.1 и

2.2.2.

7

Таблица 2.1.1

Варианты исходных данных

Задания по расчету системы

1. Разработка структурной схемы системы передачи информации:

1.1. Составить и обосновать структурные схемы передающей и приемной частей многоканальной системы передачи информации.

8

1.2.Выбрать и обосновать промежуточную частоту при-

емника.

1.3.Задать условия распространения радиоволн (тип местности) и высоты установки передающей и приемной антенн.

1.4.Определить импульсную мощность передатчика.

1.5.Составить и обосновать структурную схему устройства поиска по частоте. Рассчитать время вхождения в синхронизм.

2. Выбор сигнала и расчет его параметров.

2.1.Определить требуемое отношение с/ш на выходе каналов обработки приемника АС и базу сигналов (в расчетах действием внутрисистемной помехи пренебречь).

2.2.Произвести выбор псевдослучайных последовательностей из заданного класса ПСП для передачи канальных сигналов. Привести структурную схему устройства формирования ПСП.

3.Оценка помехоустойчивости при внутрисистемных помехах.

3.1.Рассчитать на ЭЦВМ апериодическую автокорреляционную функцию одной ПСП и ее ВКФ с любой из остальных используемых последовательностей.

3.2.Оценить влияние неортогональности сигналов на помехоустойчивость связи.

3.3.Рассчитать и построить кривые помехоустойчивости для одного из каналов приема только при действии собственных шумов приемника и с учетом действия внутрисистемных помех (от всех остальных каналов).

3.4.Оценить влияние на помехоустойчивость неидеальности временной синхронизации.

4.Оценка помехоустойчивости приема при различных видах помех.

4.1.Определить отношение сигнал/помеха на выходе каналов обработки для трех видов помех: сосредоточенной с равномерным спектром мощности, структурной и узкополосной (мощности помех на входе приемника принять в k раз

9

больше мощности полезного сигнала: k = 2 для вариантов 1 - 4, k =3 для вариантов 5 - 10).

4.2. Рассмотреть подробно вопросы ЭМС (привести допуски на нестабильность частоты передатчика, уровень внеполосных излучений и т.д.).

5. Сравнение линейного метода уплотнения с другими методами

Методические указания по выполнению темы 2.1

Для выполнения задания рекомендуется литература [1 - 4, 6 – 7]. При определении импульсной мощности передатчика следует учесть, что в системах с линейным уплотнением каналов групповой сигнал представляет собой сумму промодулированных сигналов отдельных каналов. Поэтому его уровень не является постоянным. Для характеристики таких сигналов используется понятие пикфактора

П Umax ,

Uср

который определяется как отношение максимального уровня сигнала (по напряжению) к среднему (эффективному).

2.2. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ШИРОКОПОЛОСНЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ С КОМБИНАЦИОННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ

Общее описание системы

Многоканальная система связи с комбинационным уплотнением предназначена для симплексной передачи цифровой информации К синхронных источников, каждый из которых имеет скорость V, бод. Синхронизация в системе идеальная.

Варианты исходных данных приведены в табл. 2.2.1.

Задания по расчету системы для вариантов 1 – 5

1. Разработка структурной схемы системы связи 1.1. Составить и обосновать структурные схемы переда-

ющей и приемной частей многоканальной системы связи.

10