Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Комплекс лабораторных работ по теме «Синхронизация по сигналам СРНС». Методические указания к лабораторным работам-1
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ
Диязитдинов Р. Р., Цуркану Д. Н.
Комплекс лабораторных работ по теме
«Синхронизация по сигналам СРНС».
Методические указания к лабораторным работам
по дисциплине «Системы связи с подвижными объектами»
Самара - 2015
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего
профессионального образования
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Кафедра «Системы связи»
КОМПЛЕКС ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ
«СИНХРОНИЗАЦИЯ ПО СИГНАЛАМ СРНС»
Методические указания
к лабораторной работе по дисциплине
«Системы связи с подвижными объектами»
Составители: Диязитдинов Р.Р.,
Цуркану Д.А.
Самара, 2015 г.
2
Диязитдинов Р.Р., Цуркану Д.А. Комплекс лабораторных работ по теме
Методические указания рекомендованы к
изданию методическим Советом
ПГУТИ
«Синхронизация по сигналам СРНС». Методические указания к лабораторным работам по
дисциплине «Системы связи с подвижными объектами» для студентов специальностей
210404 (Многоканальные телекоммуникационные системы), 210406 (Сети связи и системы
коммутации), 090106 (Информационная безопасность телекоммуникационных систем),
210402 (Средства связи с подвижными объектами), 210302 (Радиотехника), 210405
(Радиосвязь, радиовещание и телевидение), 10.03.01 (Информационная безопасность),
11.03.01 (Радиотехника), 11.03.02 (Инфокоммуникационные технологии и системы связи),
09.03.02 (Информационные системы и технологии) – Самара: ПГУТИ, 2015. – 48 с., ил.
Рецензент: д.т.н., доц. Иващенко А.В., профессор кафедры информационных
систем и технологий Самарского государственного аэрокосмического университета им.
Академика С.П.Королева (национальный исследовательский университет)
Методические указания предназначены для студентов очной формы обучения
специальностей 210404, 210406, 090106, 210402, 210302, 210405, 210700, 230100, 230400
служат руководством для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Системы связи с
подвижными объектами».
Методические указания подготовлены на кафедре «Системы связи».
© ФГОБУ ВПО ПГУТИ
© Диязитдинов Р.Р.
© Цуркану Д.А.
2015
3
Содержание
Введение………………………………………………………………………………4
Лабораторная работа №1....................... …………………………………………...5
Лабораторная работа №2.........................................................................................22
Лабораторная работа №3.........................................................................................32
Лабораторная работа №4.........................................................................................42
4
Введение
Спутниковые радионавигационные системы относятся к классу систем связи с
подвижными объектами, которым присущи такие особенности как: высокий уровень помех,
многолучевое распространение, значительное ослабление сигнала при прохождении по
радиоканалу, и как следствие, достаточно скромная пропускная способность. Для
спутниковой радионавигации используются методы передачи, которые позволяют снизить к
минимуму сбои системы связи: длительный радиокадр и двухпозиционная фазовая
манипуляция, необходимые для поддержания высокого отношения сигнал/шум, а также
манчестерский код для бесперебойной работы системы синхронизации.
Учащимся предлагается изучить вопросы синхронизации по сигналам спутниковых
радионавигационных систем (СРНС). В курс лабораторных работ включено четыре работы.
В них исследуются устройства фазовой автоподстройки частоты в виде самостоятельного
блока и в качестве составного блока, учитывающего обратную связь по решению,
особенности работы схем тактовой синхронизации и помехозащищенность цикловой
синхронизации отечественных систем ГЛОНАСС.
Лабораторный практикум построен таким образом, что большинство лабораторных
работ является частью комплексных лабораторно-практических занятий. Это способствует
не только знакомству студентов с методами измерений в системах передачи, но и выработке
у них навыков проведения самостоятельных исследований.
Перечень лабораторных работ, порядок их выполнения и объем отводимого времени
устанавливается графиком лабораторного практикума, составляемым для каждой
специальности отдельно. Лабораторные работы выполняются студентами дневной формы
обучения.
5
Лабораторная работа №1
Исследование характеристик цифрового устройства фазовой автоподстройки частоты
(ФАПЧ)
1 Цель работы
Изучение принципов работы устройства ФАПЧ. Лабораторная работа включает
знакомство с функциональной схемой ФАПЧ, с физическими процессами, лежащими в
основе работы ФАПЧ, а также определение характеристик ФАПЧ.
2 План работы
1. Исследовать влияния первоначального сдвига фазы и частотного рассогласования
ГУН на время синхронизации выходного сигнала ГУН с входным сигналом
2. Исследовать влияния частотного рассогласования ГУН и резонансной частоты
контура ФАПЧ на ошибку слежения
3. Исследовать влияния частотного рассогласования ГУН и резонансной частоты
контура ФАПЧ на время синхронизации выходного сигнала ГУН с входным сигналом
4. Исследовать влияния частотного рассогласования ГУН и резонансной частоты
контура ФАПЧ на ошибку слежения
5. По таблицам построить графики зависимости и сделать выводы.
3 Литература
1. Б. Скляр – Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е
издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003 г, с. 1104.
2. Д. Прокис – Цифровая связь. М.: Радио и связь. 2000 г, – с. 800.
4 Подготовка к работе
1. Для подготовки к лабораторной работе и ее успешной защиты достаточно изучить
приложения к настоящей лабораторной работе (П. 1.1-1.5). Для более детального изучения
целесообразно обратиться к описанию алгоритма работы ФАПЧ, которые можно найти в
предложенной литературе.
2. Изучение материала рационально строить в соответствии с приведенными ниже
контрольными вопросами.
3. Подготовить бланк отчета по лабораторной работе, требования к содержанию
которого сформулированы в разделе 7.
5 Контрольные вопросы
1. Опишите принцип работы схемы ФАПЧ?
2. Каким образом работает ГУП?
3. Каким образом оценивается фаза между входным сигналом и сигналом ГУН?
4. Поясните идею линеаризованной модели.
5. Для чего необходим петлевой фильтр?
6. Запишите основные частотные соотношение в линеаризованном контуре ФАПЧ.
Нарисуйте график АЧХ. Укажите на ней резонансные частоты.
6 Содержание работы
Вся работа делиться на четыре части:
1) исследование влияния первоначального сдвига фазы и частотного рассогласования
ГУН на время синхронизации выходного сигнала ГУН с входным сигналом
2) исследование влияния частотного рассогласования ГУН и резонансной частоты
контура ФАПЧ на ошибку слежения
3) исследование влияния частотного рассогласования ГУН и резонансной частоты
контура ФАПЧ на время синхронизации выходного сигнала ГУН с входным сигналом
6
4) исследование влияния частотного рассогласования ГУН и резонансной частоты
f
p
f
контура ФАПЧ на ошибку слежения
6.1 Исследование влияния первоначального сдвига фазы и частотного рассогласования
ГУН на время синхронизации выходного сигнала ГУН с входным сигналом
1. Выполнение работы производиться в программе «Matlab». Запустите эту программу
с помощью ярлыка на рабочем столе.
2. Запустите скрипт «run_lb_01.m». В результате откроется окно (см. рис. 1.1). В
верхнем окне будет представлены сигналы на входе и на выходе ФАПЧ. В нижнем окне
ошибка слежения (разность сигналов).
Рис. 1.1 – Экранная форма, выводящая сигналы на входе и выходе ФАПЧ
3. Откройте файл конфигурации «config.m», который задает параметры устройства
(см. рис. 1.2). Для выполнения лабораторной работы необходимо изменение только трех
параметров:
–
–
–
(phi) – первоначальный сдвиг фаз,
(df) – частотное рассогласование ГУН,
(fr) – резонансной частоты ФАПЧ.
7
f
Рис. 1.2 – Файл конфигурации
4. Изменяя параметры
(частотного рассогласования ГУН) согласно параметрам, указанным в табл. 1.1 определите
время синхронизации сигнала ГУН с входным сигналом (см. рис. 1.3).
Рис. 1.3 – Определение времени синхронизации
(phi) (первоначального сдвига фазы) и
(df)
8
Табл. 1.1 – Зависимость времени
f
f
, Гц
,
рад
0 1 2 3 4 5 6 7 8
9
1
0,00
2
0,01π
3
0,02π
4
0,05π
5
0,07π
6
0,10π
7
0,20π
8
0,50π
9
0,70π
10
0,10π
11
0,12π
12
0,15π
13
0,17π
14
2,00π
f
f
p
f
синхронизации от
и
, с
5. Постройте графики зависимости времени синхронизации от первоначального
сдвига фаз
Сделайте вывод.
6.2 Исследование влияния частотного рассогласования ГУН и резонансной частоты
6. Изменяя параметры
частоты ФАПЧ
слежения. Для этой цели воспользуйтесь специальным инструментом «лупой» (см. рис. 1.4).
при
= 0 Гц, 1 Гц, 5 Гц, 9 Гц.
контура ФАПЧ на ошибку слежения
(df) (частотного рассогласования ГУН) и резонансной
(fr) согласно параметрам, указанным в табл. 1.2, определите ошибку
Рис. 1.4 – Инструмент «лупа»
9
f
f
, Гц
,
рад
0 1 2 3 4 5 6 7 8
9
1
0,00 2 0,01π 3 0,02π 4 0,05π 5 0,07π 6 0,10π 7 0,20π 8 0,50π 9 0,70π
10
0,10π
11
0,12π
12
0,15π
13
0,17π
14
2,00π
Рис. 1.5 – Использование «лупы»
На участке, где переходные процессы завершились, с использованием «лупы»
увеличьте масштаб отображения сигнала (см. рис. 1.5). По увеличенному участку определите
ошибку слежения (см. рис. 1.6). Чтобы восстановить первоначальный масштаб, нажмите
правую клавишу мыши в любом месте графика.
Рис. 1.6 – Определение ошибки слежения
Табл. 1.2 – Зависимость ошибки слежения от
и
, В
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]