Радиотехнические системы. Учебное пособие

10.Определить несущую частоту зондирующего радиосигнала в

РЛС, дальность действия которой ограничивается 100 км, при этом КНД антенны РЛС равен двум, эффективная площадь антенны 4 м2,

мощность излучения составляет 10,268 мкВт, чувствительность приемника 52·10–14 Вт.

11.Определить, на каком удалении от передатчика может находиться абонент для организации устойчивой радиосвязи между ними, если КНД передающей антенны 1,6, КНД приемной антенны 3, передача осуществляется радиоволнами длиной 20 см, ширина полосы частот информационного сигнала 500 кГц, отношение сигнал–шум на входе приемника 15 дБ, каэффициент шума первого усилительного каскада приемника 4. Необходимо также учесть, что потери из-за неоптимальности обработки составят 0,9. Система функционирует при нормальной температуре (25 ºС).

12.Определить, какая максимальная полоса частот может быть у радиосигнала, который необходимо передать на 20 км, при условии, что КНД антенны передатчика 4, КНД антенны приемника 7, передача

осуществляется на несущей частоте 1 ГГц, мощность передатчика 4 нВт, ОСШ на входе приемника 5 дБ, коэффициент шума первого усилительного каскада приемника 5, система функционирует при нормальной температуре (25 ºС).

13.Определить длину грани уголкового отражателя с треугольными

гранями, который может быть обнаружен РЛС на удалении 150 км, при этом КНД антенны РЛС 8, эффективная площадь антенны РЛС 6 м2,

длина радиоволны 3 см, мощность излучаемого сигнала 3,425 мкВт, чувствительность приемника 41,124·10–14 Вт.

14.Определить, какой коэффициент направленного действия должен быть у приемной антенны в системе передачи информации на расстояние 20 км, если КНД передающей антенны 1,6, передается радиосигнал мощностью 2 нВт на несущей частоте 500 МГц, ширина полосы частот составляет 4 МГц. ОСШ на входе приемника 5 дБ, коэффициент шума приемника 4. Приемник функционирует при нормальной температуре (25 ºС).

15.Определить на каком удалении от активной РЛС может нахо-

диться ответчик, если КНД антенны запросчика 15, у ответчика имеется антенна площадью 5 м2, облучение осуществляется радиоволной с

длиной волны 5 см, мощность излученного сигнала 24 нВт, чувствительность приемника ответчика 57,814·10–14 Вт.

21

16. Определить, длину волны радиосигнала, используемого в системе передачи информации, дальность действия которой ограничивается 30 км, при этом КНД передающей антенны 1,6, КНД приемной антенны 3, мощность переданного сигнала составляет 1,332 мкВт, чувствительность приемника 28,787·10–14 Вт.

17. Определить зону действия пассивной РЛС, если эффективная площадь антенны запросчика 5 м2, КНД антенны запросчика 2, минимальная ЭПР цели, обнаруживаемой в данной РЛС, составляет 70 м2, несущая частота радиосигнала 750 МГц, мощность передатчика 0,16 мВт, ширина полосы частот зондирующего сигнала 4 МГц, отношение сигнал–шум на входе приемника 10 дБ, коэффициент шума первого усилительного каскада приемника 5. Необходимо также учесть, что потери из-за неоптимальности обработки составят 0,7. Приемник функционирует при нормальной температуре (25 ºС).

18. Определить коэффициент направленного действия антенны активной цели, если необходимо обеспечить обнаружение на расстоянии 160 км, при этом эффективная площадь антенны РЛС равна 7 м2, зондирующий сигнал излучается мощностью 13 нВт с длиной волны 30 см, ширина полосы частот 5 МГц, отношение сигнал–шум на входе приемника 5 дБ, коэффициент шума приемника 3. Приемник функционирует при нормальной температуре (25 ºС).

19. Определить несущую частоту радиосигнала в системе передачи информации, дальность действия которой ограничивается 15 км, при этом КНД передающей антенны 1,6, КНД приемной антенны 2, мощность излучения составляет 36 нВт, используется радиосигнал с шириной полосы частот 2 МГц, отношение сигнал–шум на входе приемника 10 дБ, коэффициент шума приемника 5. Система функционирует при нормальной температуре (25 ºС).

20. Определить площадь пластины, которая может быть обнаружена РЛС на удалении 170 км, при этом КНД антенны РЛС равен 10, эффективная площадь антенны РЛС равна 10 м2, мощность излучаемого сигнала 27,119 мкВт, используется радиосигнал с шириной полосы частот 1 МГц и несущей частотой 10 ГГц, отношение сигнал–шум на входе приемника 20 дБ, коэффициент шума приемника 10. Приемник функционирует при нормальной температуре (25 ºС).

21. Определить чувствительность приемника в РЛС с активным ответом, предназначенной для обнаружения цели на расстоянии 450 км, при этом КНД антенны запросчика 15, эффективная площадь антенны активной цели 6 м2, излучается радиосигнал на несущей частоте 2 ГГц с мощностью 79 нВт.

22

В таком случае для унификации аппаратуры и процедур обработки, а также с целью исключения потери информации, заключенной в верхних частях спектра более широкополосного сообщения, для расчета параметров многоканальной РТС ПИ с частотным разделением кана-

лов выбирают в качестве исходного параметра Fв наибольшую верхнюю частоту.

ИС

Рис. 5. Обобщенная структурная схема передатчика РТС ПИ с ЧРК

Первая ступень модуляции предназначена для переноса низкочастотных спектров сообщений на промежуточную (поднесущую) часто-

ту fi . Для этого может использоваться любой тип модуляции непре-

рывных сигналов: амплитудная, частотная или фазовая модуляция. При этом происходит расширение спектра сигнала fКМ в зависимо-

сти от типа модуляции:

при АМ: fКМ_АМ 2Fв; при ОБП: fКМ_ОБП Fв;

24

при ЧМ: fКМ_ЧМ 2Fв mЧМ 1 ; при ФМ: fКМ_ФМ 2Fв mФМ 1 .

Поднесущая частота fi выбирается таким образом, чтобы обеспе-

чить дальнейшее объединение каналов без перекрытия спектров сигналов от различных источников:

fi fi 1 fКМ fзащ,

при этом для исключения влияния соседних каналов дополнительно может вводиться защитный интервал fзащ.

После объединения каналов получается групповой сигнал (рис. 6), занимающий полосу частот:

fгр N fКМ N 1 fзащ.

fКМ

Рис. 6. Структура спектра группового сигнала в РТС ПИ с ЧРК

Назначение второй ступени модуляции – перенос спектра группового сигнала на рабочую (несущую) частоту системы. Ширина спектра высокочастотного сигнала зависит от типа модуляции, используемого на второй ступени:

при АМ: fвч_АМ 2 fгр ;

Ширина спектра высокочастотного сигнала должна быть меньше ширины полосы пропускания радиоканала для того, чтобы передать информацию от источников сообщений без искажений.

25

Таким образом, количество источников N, сообщения которых могут быть переданы посредством многоканальной РТС ПИ с частотным разделением каналов, ограничивается типами модуляции, применяемой на первой и второй ступени модуляции, которые определяют ширину спектра высокочастотного сигнала.

ЗАДАЧИ

1.Определить ширину спектра высокочастотного сигнала в РТС ПИ

сЧРК, если передаются сообщения с верхней частотой Fв = 3400 Гц от четырех абонентов, защитный интервал равен ширине спектра сообщения. На первой ступени используется однополосная, а на второй – амплитудная модуляция. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

2.Для передачи сообщений с верхней частотой Fв = 4 кГц от восьми абонентов посредством РТС ПИ с ЧРК используется модуляция ОБП-ЧМ, при разделении каналов применяется защитный частотный интервал, равный половине ширины спектра информационного сообщения. Определить индекс частотной модуляции, если ширина спектра высокочастотного сигнала составляет 368 кГц. Изобразить на рисунке спектр группового сигнала.

3.Определить количество каналов в РТС ПИ с ЧРК, использующей амплидутную модуляцию на первой и второй ступени, если ширина спектра сообщения Fв = 3600 Гц, ширина спектра группового сигнала

Fгр = 61,2 кГц. Защитный интервал при этом используется равный ширине спектра сообщения. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

4. Определить верхнюю частоту сообщений, которые можно передать по каналу связи, имеющему ширину полосы частот 1485 кГц, объединив при этом десять каналов, если защитный интервал равен ширине спектра сообщения, для переноса на поднесущие частоты используется АМ, а для переноса на несущую частоту – ЧМ с индек-

сом модуляции mЧМ 7. Изобразить на рисунке спектр группового

сигнала.

5. Посредством РТС ПИ с ЧРК от пяти источников информации передаются сообщения с верхней частотой Fв = 3500 Гц. На первой ступени модуляции используется однополосная, а на второй ступени – амплитудная модуляция. Спектр высокочастотного сигнала занимает

26

49 кГц. Определить максимально допустимую ширину защитного интервала. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

6. Определить ширину спектра высокочастотного сигнала в РТС ПИ с ЧРК, если объединяются семь каналов, в которых передаются сообщения с верхней частотой Fв = 3,4 кГц, защитный интервал равен половине ширины спектра сообщения. На первой ступени используется однополосная, а на второй – частотная модуляция с индексом ча-

стотной модуляции mЧМ 4. Изобразить на рисунке спектр группового сигнала.

7.Определить верхнюю частоту сообщений, которые можно передать по каналу связи, имеющему ширину полосы частот 88 кГц, объединив при этом четыре канала, если защитный интервал равен ширине спектра сообщения, а на первой и на второй ступени модуляции используется АМ. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

8.Определить количество каналов в РТС ПИ с ЧРК, использующей амплидутную модуляцию на первой и частотную на второй ступени, если ширина спектра сообщения Fв = 3,6 кГц, защитный интервал равен половине ширины спектра сообщения, индекс частотной

модуляции mЧМ 5 , ширина спектра высокочастотного сигнала

fВЧ = 626,4 кГц. Изобразить на рисунке спектр группового сигнала. 9. Определить параметры группового сигнала для РТС ПИ с ЧРК, если ширина спектра сообщения составляет 4 кГц, для передачи по одному каналу объединяются 8 источников сообщений, защитный интервал равен ширине спектра сообщения, в системе сначала использу-

ется однополосная, а затем частотная модуляция сmЧМ 3. Изобра-

зить на рисунке спектр группового сигнала.

10. Определить верхнюю частоту сообщений в РТС ПИ с ЧРК, если известно, что для передачи сообщений от семи источников используется радиоканал с шириной полосы частот 64 кГц, защитный интервал равен половине ширины спектра информационного сигнала, используется сначала однополосная, а затем амплитудная модуляция. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

Fв = 3,5 кГц от пяти абонентов, защитный интервал равен ширине спектра сообщения. На первой и на второй ступени используется амплитудная модуляция. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

27

12. Для передачи сообщений с верхней частотой Fв = 3600 Гц от десяти абонентов посредством РТС ПИ с ЧРК используется модуляция АМ-ЧМ, при разделении каналов применяется защитный частотный интервал, равный ширине спектра информационного сообщения. Определить индекс частотной модуляции, если ширина спектра высокочастотного сигнала составляет 1462 кГц. Изобразить на рисунке спектр группового сигнала.

13.Определить параметры группового сигнала для восьмиканальной РТС ПИ с ЧРК, если требуется передать сообщения с шириной спектра 3,4 кГц, при этом защитный интервал равен половине ширины спектра сообщения, в системе сначала используется однополосная, а затем амплитудная модуляция. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

14.Определить максимальное число источников сообщений, которые можно объединить при помощи ЧРК для передачи по одному каналу, ширина полосы частот которого составляет 400 кГц, если верхняя частота спектра сообщения составляет 4 кГц, защитный интервал равен 2 кГц, для формирования группового сигнала используется однополосная модуляция, а для переноса на несущую частоту – частотная модуля-

ция с mЧМ 4. Изобразить на рисунке спектр группового сигнала.

15. Определить параметры группового сигнала для четырехканальной РТС ПИ с ЧРК, если ширина спектра сообщения и защитный интервал составляют 3200 Гц, на первой и второй ступени модуляции используется АМ. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

16. Определить ширину спектра высокочастотного сигнала в РТС ПИ в ЧРК, если объединяются шесть каналов, в которых передаются сообщения с верхней частотой Fв = 3500 Гц от четырех абонентов, защитный интервал равен половине ширины спектра сообщения. На первой ступени используется амплитудная, а на второй – частотная

модуляция с индексом mЧМ 3. Изобразить на рисунке спектр груп-

пового сигнала.

17. Определить максимальное число источников сообщений, которые можно объединить при помощи ЧРК для передачи по одному каналу, если верхняя частота спектра сообщения и защитный интервал составляют 3400 Гц, для переноса на поднесущие частоты используется однополосная модуляция, а для переноса на несущую частоту – амплитудная модуляция. Ширина спектра группового сигнала составляет 64,6 кГц. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

28

18. Определить верхнюю частоту сообщений в РТС ПИ с ЧРК, если известно, что для передачи сообщений от пяти источников используется радиоканал с шириной полосы частот 302,4 кГц, защитный интервал равен 1,8 кГц, используется сначала однополосная, а затем частотная

модуляция с индексом mЧМ 5. Изобразить на рисунке спектр группового сигнала.

19.В семиканальной РТС ПИ с ЧРК требуется передать сообщения

сверхней частотой 4 кГц, на первой и второй ступени используется амплитудная модуляция. Ширина канала связи составляет 136 кГц. Определить максимально допустимую ширину защитного интервала. Изобразить на рисунке спектр высокочастотного сигнала.

20.Определить параметры группового сигнала для восьмиканальной РТС ПИ с ЧРК при условии, что защитный интервал равен ширине

спектра сообщения, а индекс частной модуляции mЧМ 7. Для пере-

носа на несущую частоту используется частотная модуляция, для переноса на поднесущие частоты – амплитудная модуляция. Ширина полосы пропускания радиоканала составляет 1178 кГц.

2.2.МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

СВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

Многоканальные РТС ПИ с временным разделением каналов (ВРК) предназначены для более полного использования временного ресурса канала связи. Эти системы предназначены для передачи непрерывных сообщений, несмотря на то что в них на первой ступени применяются импульсные виды модуляции. В основе работы системы с ВРК лежит теорема Котельникова о дискретизации непрерывных сообщений. Если верхняя частота спектра сообщения S(t) составляет Fв, то при взятии

отсчетов S1 S t1 , S2 S t1 t … Si S t1 i 1 t с шагом не более 12Fв в приемнике без потерь можно восстановить исходный

29

Многоканальная система с ВРК является системой с двухступенчатой модуляцией (рис. 7). В первую очередь непрерывные сигналы, генерируемые источниками сообщений, подвергаются процедуре дис-

кретизации – взятию отсчетов с периодом t , который не должен пре-

Рис. 7. Обобщенная структурная схема передатчика РТС ПИ с ВРК

При объединении источников, генерирующих сообщения с разной шириной спектра Fв1 ... Fвi … FвN , с целью аппаратуры и процедур

обработки, и исключения потери информации, заключенной в верхних частях спектра более широкополосного сообщения, для расчета параметров многоканальной РТС ПИ с временным разделением каналов выбира-

ют вкачествеисходногопараметра Fв наибольшую верхнюючастоту.

30