Дискретный канал радиосвязи с разработкой функциональной схемы передающего устройства. Механизм распространения волны ДКМ диапазона

распространение прямой земной волны (радиосвязь до 100 км);

2)  ионосферная волна, которая, преломляясь в ионосфере, возвращается снова на землю (радиосвязь до 5000 км);  

ДКМ диапазон имеет следующие достоинства:

1.  волны ДКМ диапазона имеют большой коэффициент отражения;

2.  большую дальность распространения радиоволны за счет преломления и отражения волны от ионосферы и земли;

3.  сохраняется частотная емкость диапазона;

4.  наличие достаточной полосы пропускания;

5.  антенные системы, при проектировании имеют приемлемые размеры.

ДКМ диапазон имеет следующие недостатки:

1.  зависимость от погоды;

2.  зависимость от времени суток;

3.  зависимость от состояния ионосферы;

4.  при отражении волна приобретает свойство многолучевости – это приводит к уменьшению отношения сигнал/шум;

5.  существует область непопадания сигнала радиосвязи - зона молчания.

2. Энергетический расчет радиоканала ДКМ диапазона

Целью расчета является нахождение напряженности электрического поля в точке приема. Для этого воспользуемся формулой, которая соответствует заданному ДКМ диапазону, т.е. формулой Казанцева: Е=, где r_в   - путь волны от точки передачи до точки приема в км. Находится по теореме Пифагора:

АС и ВС – расстояние по исходным данным (рис. 1);

R=0,8 - коэффициент отражения от земли;

n=2 - число отражений от ионосферы;

;

=4 – КНД передающей антенны в дБ;

=0,8 – КПД передающей антенны для ДКМ;

Переведем полученный результат в разы:

G_A (разы)=10^0,1*4 = 2,5

Подставим его в формулу:

Р_э =  (кВт), 

Вычислим полный интегральный коэффициент поглощения Г_и:

Г_и = , где А=200 - суммарный коэффициент неотклоняющего поглощения;

f_пд=0,7 - продольная составляющая гиромагнитной частоты в МГц;

f_р=20 - фиксированная рабочая частота в МГц;

В_F2=10^-3 - отклоняющее поглощение на фиксированной рабочей частоте;

(В/м)

Вычислим напряжение на выходе приемной антенны:

U=E*h_д, где h_д  - действующая длина приемной антенны в м;

h_д=tg, где  - волновое число;

l=4 - длина плеча антенны в м;

 - результат в радианах переводим в градусы;

h_д=tg,

U=E*h_д=*0,2933= (В),

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

, где К_б = 1,38*10^-23 - постоянная Больцмана в Дж/град;

Т=300 - рабочая температура приемника в К;

R_а=75  - сопротивление приемной антенны в Ом;

эффективная полоса пропускания приемника;

Вычислим вероятность ошибки:

Вычислим вероятность доведения:

Р_дов=(1-Р₀)^N=(1-)¹²⁰ = 0,9986

Полученный ответ не удовлетворяет поставленному ограничению по вероятности доведения сообщения  >= 0,999.

Зададимся кодом (15;5;7)  и вычислим вероятность доведения:

;

Определим число исправляемых ошибок:

Определим вероятность правильного декодирования:

Определим вероятность доведения:

Полученный результат  удовлетворяет ограничению по достоверности к информации  Р_дов^зад  = 0,999.

3. Выбор структурной схемы передатчика

Современные радиопередатчики строятся по многокаскадной схеме, т.к. только она может обеспечить высокую мощность излучаемых колебаний и стабильность.

Рис. 2. Структурная схема передатчика

Вне зависимости от каких-либо особенностей в любом передающем устройстве должны содержаться:

1)  генератор электрических колебаний, автономно создающий незатухающие колебания;

2)   устройство для осуществления процесса модуляции - модулятор;

3)  оконечные усилители мощности, обеспечивающих заданную выходную мощность колебаний;

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

5)   система электропитания.

Возбудитель обеспечивает формирование опорных незатухающих гармонических колебаний с требуемой стабильностью частоты и синтез дискретного множества частот такой же стабильности с возможностью выбора заданной частоты из этого множества.

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 обеспечивает изменение одного из параметров несущего колебания, в соответствии с исходными данными - частоты,  по закону изменения входного информационного сигнала.

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

УСС выполняет следующие функции: 1. согласовывает выходное сопротивление усилителя мощности с сопротивлением антенны; 2. обеспечивает подключение и согласование по сопротивлению несимметричного выхода усилителя мощности и симметричных антенн;

СЭП обеспечивает работу и подачу напряжения на  все структурные элементы радиопередатчика.

УДУ позволяет автоматизировать функции управления радиопередатчиком и обеспечивает:

1.  выбор рабочей частоты;

2.  выбор вида модуляции;

3.  регулировку выходной мощности;

4.  выбор антенны или эквивалента антенны.

4. Обоснование функциональной схемы передатчика

На основе теоретических материалов было выявлено, что в настоящее