2 Энергетический расчет радиоканала

Определим значение Е,т.к декаметровый диапазон, то Е считаем по формуле Казанцева:

Е= ( )

r_в-путь волны от точки передачи до точки приема ,км

R-коэффициент отражения от земли

n- число отражений от ионосферы

Ги-полный интегральный коэффициент поглощения

Где Р_э= (кВт),

G_A (разы)=10^0,1*5=3,2

Р_э= (кВт)

Ги=

А -сумарный коэффициент неотклоняющего поглощения

F_пд-продольная составляющая гидромагнитной частоты

F_р- фиксированная рабочая частота

В_F2-отклоняющее поглощение на фиксированной рабочей частоте

Ги=

Чтобы найти путь волны от точки передачи то точки приема,необходимо вычислить расстояние от точки передачи до 1-го отражения волны (по теореме Пифагора)

АВ=

R_в=4*854,4=3417,6 км

Е=

Определяем напряжение на выходе приемной антенны :

U=E*h_д,

Где h_д- действующая длина приемной антенны

h_д= tg ,где

к-волновое число

l-длина плеча антенны

tg - считается в радианах

;

h_д=

U=0,0000091875*0,27=0,0000025 В

Определяем отношение спектральной плотности полезного сигнала к спектральной плотности шума на выходе группового тракта приема:

,где

К_б-постоянная Больцмана (=1,38*10^-23 Дж/град)

Т- рабочая температура приемника в градусах Кельвина

R_а-сопротивление приемной антенны.

эффективная полоса пропускания приемника

Вероятность ошибки:

Р₀=

Вероятность доведения

Р_дов=(1-Р₀)^N=(1-0,0002)⁹⁶⁰=0,83

Эта вероятность достаточна велика ,но не соответствует требованиям >0,999

Заменим штыревую антенну рамочной со следующими характеристиками:

Число рамок n=7

Магнитная проницаемость =150

Площадь рамки S=0,0612 м²

U=0,000025*26,92=0,0000673 В

Вероятность ошибки:

Р₀=

Вероятность доведения

Р_дов=(1-Р₀)^N=(1-0,000017)⁹⁶⁰=0,999923

Это значение вероятности доведения удовлетворяет заданным требованиям!

3 Выбор структурной и обоснование функциональной схемы устройства

Структурная схема передатчика

Простейший передатчик может быть построен по однокаскадной схеме. Однако такая схема не может обеспечить стабильность и высокую мощность излучаемых колебаний. Поэтому современные радиопередатчики строятся по многокаскадной схеме.

Любое радиопередающее устройство должно содержать:

1. генератор электрических колебаний,автономно создающий незатухающие колебания(автогенератор-в одночастотном передатчике,синтезатор сетки частот-в многокаскадном передатчике);

2. устройство для осуществления процесса модуляции-модулятор;

3. Оконечные усилители мощности,обеспечивающих заданную выходную мощностьколебаний;

4. Антенно-фидерное устройство,осуществляющее излучение электромагнитной энергии в свободное пространство в заданном направлении с требуемой поляризацией электромагнитной волны;

5. Система электропитания.

Рис.2 Структурная схема передатчика.

Возбудитель обеспечивает формирование первичных (опорных) незатухающих гармонических колебаний с требуемой стабильностью частоты (это выполняет кварцевый автогенератор) и синтез дискретного множества частот такой же стабильности с возможностью выбора заданной частоты из этого множества (эту функцию выполняет синтезатор сетки частот).Как правило ,в возбудителе устанавливается смеситель,осуществляющий преобразование

f_сч± f_м= f_рч,где

f_сч-установленная частота на выходе сетки частот; f_м-выходная частота модулятора; f_рч-рабочая частота передатчика;знак преобразования + или – выбирается при проектировании передатчика.

Модулятор обеспечивет изменение одного из параметров несущего колебания(амплитуды) по закону изменения амплитуды входного информационного сигнала.

При амплитудной модуляции входной информационный сигнал воздействует,как правило,на оконечный каскад усилителя мощности ,изменяя амплитуду выходного сигнала усилителя мощности по закону изменения амплитуды информационного (модулирующего) сигнала.

Современные связанные радиопередатчики имеют в своем составе несколько модуляторов(по виду радиосвязи),выбор рабочего модулятора осуществляется через коммутатор либо вручную с передней панели передатчика,либо с использованием устройств дистанционного управления(УГУ).

Каскады предварительного усиления и оконечный каскад усиления мощности сигнала обеспечивает заданную мощность излучения.

Высокочастотный переключатель (ВУП) обеспечивает подключение усилителя мощности через устройство согласования и симметрирования (УСС) к антенно-фидерному устройству или к эквиваленту антенны (ЭА), который используется для настройки и регулировки радиопередатчика без выхода в эфир.

Устройство согласования и симметрирования выполняет следующие функции:

-согласовывает выходное сопротивление усилителя мощности с сопротивлением антенны,т.к только при их равенстве обеспечивается максимальная мощность излучения

-обеспечивает подключение и согласование по сопротивлению несимметричного выхода усилителя мощности (используется корпус) и симметричных антенн и наоборот

Устройство дистанционного управления позволяет автоматизировать функции управления радиопередатчиком и обеспечивает:

-установку (выбор) рабочей частоты ;

-выбор вида радиосвязи (вида модуляции);

-установку (регулировку) выходной мощности;

-выбор антенны или эквивалента антенны.

Системы энергопитания (СЭП) формируют напряжение электропитания всех структурных элементов радиопередатчика.

Функциональная схема передатчика

В настоящее время модуляция должна осуществляться в одном из предварительных каскадов, при этом варианте удается получить существенно лучшие и более устойчивые качественные характеристики.

В рассмотренной схеме модуляция производится не на основной частоте передатчика, а на постоянной и независимой от рабочего канала промежуточной частоте. Для этого имеются два высокостабильных возбудителя. Один формирует промежуточную частоту f_пч, а другой некоторую частоту диапазона f_р, которая отличается от требуемой выходной частоты передатчика на величину f_пч. Модулированные колебания f_пч и колебания f_р подаются на вход смесителя, на выходе которого выделяется требуемая частота f_вых.

Преимущества модуляции на f_пч:

1. вся аппаратура тракта f_пч оказывается унифицированной и неперестраиваемой (не зависящей от рабочего канала станции);

2. достижение требуемого качества передачи упрощается (формирование АЧХ происходит на низкой частоте).

Для формирования частоты f_р используется интерполяционная схема синтезатора частот, где колебания эталонного генератора смешиваются с колебаниями диапазонного генератора, называемого интерполяционным (ИГ). Благодаря наличию генераторов гармоник (ГГ), перестраиваемых полосовых фильтров (ПФ), на выходе преобразователя частоты (ПР), с помощью перестраиваемого ПФ можно выделить любую рабочую частоту. f_р=nω_эг±mω_иг. Недостатком этой схемы является сложность настройки полосовых фильтров. В связи с этим, чтобы не осложнять схему передатчика, во втором возбудителе, формирующем f_пч,, используем более простую схему синтезатора частот. Из колебания опорного генератора с помощью ГГ формируются импульсные сигналы (в качестве ГГ используются усилители мощности, работающие в режиме отсечки, преобразователи гармонических сигналов в импульсы). С помощью перестраиваемого узкополосного фильтра из спектра импульсного сигнала выделяется гармонический сигнал требуемой f_пч. Степень подавления нежелательных компонент на выходе синтезатора определяется ПФ. При большем числе частот необходимо перестраивать ПФ в широких пределах, что на практике оказывается затруднительным. Но в нашем случае именно для формирования f_пч такая схема синтезатора приемлема и целесообразна.

Рис.3 Функциональная схема передатчика.

Выводы

В ходе курсовой работы был рассчитан радиоканал декаметрового диапазона. В ходе расчета было выявлено ,что при начальных условиях невозможно достигнуть требуемой вероятности доведения сообщения. В качестве решения необходимо было заменить штыревую антенну (которая малоэффективна в этом диапазоне) на магнитную со следующими характеристиками число витков n=7,магнитная проницаемость =150,площадь рамки S=0,0612м².Она оказалась удобнее 4-х метровой штыревой антенны.Была построена структурная схема передающего устройства,обоснована функциональная схема.