Дискретный канал связи с разработкой функциональной схемы приемного устройства. Механизм распространения волны для решаемой задачи

Московский Авиационный Институт

(Государственный Технический Университет)

Курсовая работа

по дисциплине «Системы и сети связи»

на тему: «Дискретный канал связи с разработкой

функциональной схемы приемного устройства»

Выполнил:

941 учебная группа МАИ

Вариант № 5

Проверил:

.

^{оценка и роспись преподавателя}

Серпухов - 2008

Содержание

Задание на выполнение курсовой работы...…………………………………	3
Введение…………………….…………………………………………………	4
1. Механизм распространения волны для решаемой задачи……………….	5
2.Энергетический расчет…………………………………………………….	7
3. Синтез и расчет параметров структурной схемы………………………………	9
4. Выбор функциональной схемы устройства……………………………....	12
Заключение…….………………………………………………………………	13
Список используемой литературы…………………………………………..	14

Задание

по дисциплине "Системы и сети связи"

Тема: Дискретный канал связи с разработкой функциональной схемы приемного устройства.

Исходные данные:

1. Дальность радиосвязи L=1500 км;

2. Мощность излучения передатчика Р=1,0кВт=1000Вт;

З. КНД передающей антенны   D=3,0 дБ;

4. Тип приемной антенны: АШ-4;

5. Входное сопротивление приемной антенны R_a=75 Ом;

6. Диапазон рабочих частот, 1,5…30 МГц;

7. Производительность источника Rn=600 бит/с;

8. Коэффициент шума приемника N_ш=6 раз;

9. Вид сигнала F1-1200;

10. Высоты отражения волны от ионосферы h=200км;

11. Отклоняющее поглощение ионосферы В_F2=10^-2;

12. Продольная гиромагнитная частота f_пд, МГц =0,8;

13. Рабочая частота f_p=7 МГц;

14. Суммарный коэффициент поглощения  ионосферы А=180;

15. Число отражений волны от ионосферы n=1;

16. Коэффициент отражении волны от земли  R=0,85;

17. Длина сообщения N, дв. символов N=240;

18. Требуемая избирательность (дБ):

- по зеркальному каналу  55;

- по соседнему каналу     55;

19. Требуемая вероятность доведения Р_дов >= 0,999.

ВЬПОЛНИТЬ

1.  Механизм распространения волны для решаемой задачи.

2. Энергетический расчет радиоканала с оценкой достоверности (вероятности доведения) принятого сообщения.

3. Выбор структурной и обоснование функциональной схем устройства.

Введение

В курсовой работе необходимо выполнить следующее:

1.  описать механизм распространения радиоволны дециметрового диапазона;

2.  описать достоинства и недостатки распространения;

3.  произвести энергетический расчет радиоканала с оценкой достоверности принятого сообщения;

4.  найти напряженность электрического поля;

5.  найти напряжение на входе приемной антенны;

6.  найти спектральную плотность полезного сигнала к спектральной плотности шума на выходе группового тракта приема;

7.  найти эффективную полосу пропускания приемника;

8.  найти вероятность ошибки;

9.  выбрать структурную схему устройства;

10.  обосновать функциональную схему устройства.

1.  Механизм распространения волны для решаемой задачи

                                В                               

ионосфера

                                                     ионосферная волна                             прямая земная               240км

волна (до 100 км)

                    А                        С             поверхность земли

                                 L=1500 км зона молчания                                  

Рис. 1. Механизм распространения дециметровой радиоволны

Волны дециметрового диапазона имеют 2 механизма распространения:

1)  прямая земная волна - позволяет организовать радиосвязь на расстоянии прямой видимости (до 100 км);

2)  ионосферная волна (пространственная) – проходит через слои ионосферы, преломляется в ионосфере и отражается снова на землю.

Дециметровый диапазон имеет свои достоинства:

-  волны этого диапазона имеют достаточно большой коэффициент отражения, что приводит к увеличению дальности распространения за счет преломления и отражения волны от ионосферы;

-  сохраняется частотная емкость диапазона;

-  достаточная полоса пропускания;

-  также могут быть сконструированы антенные системы с приемлемыми размерами.

Дециметровый диапазон имеет свои недостатки:

-  нестабильность параметров атмосферы, сильная их зависимость от погоды и времени суток;

-  при отражении волна приобретает свойство многолучевости – это приводит к уменьшению отношения сигнал/шум

-  существует область, в которой прямая земная волна не доходит до приемника (расстояние большее 100км) , а отражение от ионосферы не “попадает” на приемник - зона молчания.

2. Энергетический расчет радиоканала

Целью расчета является определения и нахождение необходимых параметров и величин: напряженности электрического поля в точке приема, вероятности доведения сообщения и другие.

Т.к. задан ДКМ диапазон воспользуемся формулой Казанцева:

,                                                                                    (1)

где r_в   - путь волны от точки передачи до точки приема в км.

Чтобы его найти необходимо, вычислить расстояние от точки передачи до первого отражения волны (по теореме Пифагора):

                                                          (2)

R = 0,85 - коэффициент отражения от земли;

n = 1 - число отражений от ионосферы;

Р_э=(кВт),                                                                           (3)

Переведем дБ в разы:

G_A (разы)=10^0,1*3дБ = 1,9

Найдем коэффициент усиления:

                                                                                        (4)

 = 3,0 – КНД передающей антенны в дБ;

 = 0,8 – КПД передающей антенны для ДКМ диапазона;

Г_и - полный интегральный коэффициент поглощения;

Г_и =                                                                                                            (5)

Г_и =                                               

А = 180 - суммарный коэффициент неотклоняющего поглощения;

f_пд = 0,8 - продольная составляющая гидромагнитной частоты в МГц;

f_р = 7 - фиксированная рабочая частота в МГц;

В_F2 = 10^-2 - отклоняющее поглощение на фиксированной рабочей частоте;

(В/м)

Найдем напряжение на выходе приемной антенны:

U_А=E*h_д=*0,09=441*10^-9В,                                                                      (6)

где h_д  - действующая длина приемной антенны в м;

h_д=tg,                                                                           (7)

где  - волновое число;                                                       (8)

                                                                                               (9)

l = 4 - геометрическая длина антенны в м;

tg                                                                            (10)

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

,                                                                                        (11)

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

Т = 300 - рабочая температура приемника в градусах Кельвина;

R_а = 75  - сопротивление приемной антенны в Ом;

эффективная полоса пропускания;

                                                                                 (12)

Найдем вероятность ошибки:

                                                                            (13)

Найдем вероятность доведения:

Р_дов = (1-Р₀)^N=(1-)²⁴⁰ =5,9212*10^-11                                                           (14)

Полученный результат не удовлетворяет поставленным условиям  по вероятности доведения принятого сообщения  >= 0,999. Заменим штыревую антенну рамочной с числом рамок n=8, магнитной проницаемостью =100, площадью рамки S=0,1 м²

Полученный результат удовлетворяет поставленным условиям