2. Энергетический расчет радиоканала
Вычислим дальность прямой видимости:
где h1 – высота передающей антенны в м,
h2 – высота приемной антенны в м.
Вычислим эквивалентные высоты антенн:
где rпр – дальность радиосвязи прямой видимости в м;
- эквивалентный радиус Земли в м;
, , - эквивалентные высоты в (м),
Вычислим рабочую длину волны:
Вычислим действующую высоту антенны РПМ:
где к - волновое число;
l – геометрическая длина антенны;
Вычислим напряженность электрического поля:
где Р1 – мощность излучения передатчика в Вт;
– коэффициент усиления передатчика в разах;
[разы]=100,1*1,8[дБ]=1,51;
r – заданная дальность радиосвязи в м;
- КНД передающей антенны;
– КПД передающей антенны в метровом диапазоне;
Т.к. r>rпр, то напряженность электрического поля находится по формуле Фока:
Вычислим напряжение на входе антенны:
Вычислим отношение спектральной плотности полезного сигнала к спектральной плотности шума на выходе группового тракта приема:
,
где - постоянная Больцмана;
Т = 300 –температура окружающей среды в Кельвинах;
RA=60 Ом – сопротивление приемной антенны;
NШ = 6 раз – коэффициент шума.
Вычислим вероятность ошибки:
Вычислим вероятность доведения:
.
Полученный результат не удовлетворяет поставленной задаче по достоверности к информации Рдовзад = 0,999. В связи с эти поменяем штыревую антенну на магнитную со следующими параметрами: числом рамок n=10, магнитной проницаемостью =200, площадью рамки S=0,3 м2
Вероятность ошибки:
Вероятность доведения:
Вероятность ошибки:
Вероятность доведения:
Полученный результат удовлетворяет ограничению по достоверности к информации Рдовзад = 0,999.
3. Синтез структурной схемы устройства
В настоящее время применяются супергетеродинная схема усилительно-преобразовательного блока, позволяющая осуществлять основное усиление и фильтрацию на низкой промежуточной частоте. Благодаря двум преобразованиям частоты обеспечивается высокая избирательность по зеркальному и соседнему каналам приема.
Так как требуется обеспечить беспоисковую и бесподстроечную работу приемного тракта в диапазоне рабочих частот, то в структурной схеме (рис. 2.) УБ следует предусмотреть:
разбиение частотного диапазона на n поддиапазонов с установкой на каждый частотный поддиапазон входной цепи (ВЦ) и одного каскада усилителя сигнала радиочастоты (УРЧ) (этим обеспечивается одинаковое усиление и избирательность в рабочем диапазоне);
установку коммутаторов, осуществляющих подключение соответствующих ВЦ и УРЧ для установленной рабочей частоты (тем самым время перестройки УБ сведено к минимальному значению);
наличие унифицированного синтезатора частот, обеспечивающего формирование высокостабильных опорных частот первого и второго преобразователей частоты, а также автоматическую настройку приемника на заданную частоту с помощью систем АПЧ;
один каскад УПЧ1 и. необходимое число каскадов УПЧ2, обеспечивающих необходимый коэффициент усиления сигнала;
схему АРУ, обеспечивающую требуемый динамический диапазон приемника;
демодулятор, тип которого определяется способом модуляции сигнала;
декодирующее устройство, предоставляющее собой вторую решающую схему и осуществляющее обнаружение и исправление ошибок принятом сообщении.
Рис. 2. Структурная схема приемника
Рассчитаем число поддиапазонов:
,
где - частотный интервал одного поддиапазона, выбираемый для метрового диапазона волн порядка .
Номиналы промежуточных частот fпч1 и fпч2 определяются по соотношениям
,
где = 1- параметр рассогласования антенно-фидерного тракта и входа радиоприемника;
dзк[разы]=1065[дБ]/20=1778;
dзк= 65 Дб- требуемое подавление зеркальной помехи в разах;
F(n) - функция числа каскадов УПЧ;
n = 3 - число каскадов УПЧ2;
- полоса пропускания приемника.
- добротность контура в диапазоне частот от 20 до 60 МГц;
Для определения значения необходимо определить число каскадов УПЧ2. Это возможно благодаря заданному (найденному) коэффициенту усиления.
Коэффициент усиления:
,
. = 2В- выбранное напряжение на входе демодулятора (1...3 В);
UA = - найденное напряжение на выходе приемной антенны.
Так как результирующий коэффициент усиления определяется произведением:
,
то, задаваясь значениями сомножителей, необходимо выполнить условие:
Согласно таблице 1 подставим значения коэффициентов усиления в произведение:
Каскад |
ВЦ |
УРЧ |
ПЧ1 |
УПЧ1 |
ПЧ2 |
УПЧ2 |
Коэффициент усиления |
0,7 |
3 |
3 |
7 |
3 |
10 |
Таблица 1. Коэффициенты усиления по каскадам
Тогда, чтобы обеспечить полученный коэффициент усиления и выполнить необходимое условие нужно использовать 5 каскадов УПЧ2.
Определим функцию числа каскадов УПЧ2:
n |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
1 |
0,64 |
0,51 |
0,43 |
0,39 |
0,35 |
0,32 |
0,3 |
0,28 |
0,27 |
Таблица 2.Значения функции числа каскадов
В нашем случае n=5. Тогда значение F(n) = 0,39.
Выбираем стандартное значение: 28 МГц;
Выбираем стандартное значение: кГц
Найдем частоты гетеродинов:
Рассчитаем частоту второго гетеродина :
Таким образом мы выбираем промежуточные частоты 28 МГц и кГц, а также частоты гетеродинов . Выбор подтвержден расчетами.