Реферат: Самолетные связные радиостанции

Министерствообразования РФ

Пермскийгосударственный технический университет

Кафедра ИВК

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ФИЗИЧЕСКИМОСНОВАМ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Самолётныесвязные радиостанции

Выполнил: Москалев А. В.

студент гр. ИВК-03-01

Проверил: Перминов И. Г.

Пермь 2005

Содержание

1. Назначение……………………………………………………………………...3

2. Структурная схема бортовой PC……………………………………………....3

3. Структурная схема приемника………………………………………………...5

3.1. Преобразователи частоты……………………………………………………6

4. Структурная схема передатчика……………………………...……………….7

4.1. Временные диаграммы………………………………………………………9

5. Формирование и прием сигналов…………………………………...………..11

6. Синтезаторы частоты…………………………………………………………13

7. Особенности радиопередатчиков…………………………………………….15

8. Радиостанция «Микрон»……………………………………………………...17

9. Списокиспользованной литературы…………………………………….......21

САМОЛЕТНЫЕ СВЯЗНЫЕ РАДИОСТАНЦИИ

1. Назначение:

Бортовыесвязные радиостанции предназначены для обеспечения связи экипажа с наземнымикомандно-диспетчерскими пунктами как на малых (являются резервными длякомандных PC),так и на больших расстояниях (до нескольких тысяч километров). Связные PCработают в диапазоне волн 2 ...24 МГц иобеспечивают:

симплекснуюсвязь телефонную (в режимах амплитудной модуляции и однополосной модуляции);

телеграфную(в режимах амплитудной модуляции AT, частотной модуляции ЧТ).

Перестройкаканалов в рабочем диапазоне частот — дискретная. Малый шаг сетки частот PCобеспечивает достаточно точную настройкуна частоты наземных PC,что позволяет осуществлять связь бортовых PCсо всеми типами наземных PC. PCобеспечивают симплексную телефонную и телеграфнуюсвязь. При использовании телеграфной модуляции (применяется амплитудная и частотнаятелеграфия) дальность связи возрастает.

Применяютсяследующие типы связных PC: на ВС — «Микрон», «Карат» (на ВС местных воздушных линий). Внастоящее время широко используется также радиостанция «Ядро».

2.Структурная схема бортовой PC:

Содержитследующие типовые узлы (рис. 1): антенну А, приемопередатчик Прм — Прд, блокпитания БП, пульты непосредственного и дистанционного управления ПУ, устройствонастройки и контроля УНК и оконечные устройства — микрофон (Мкф) и телефон(Тлф). Приемо-передатчик состоит из генератора передающего и приемного каналов.

SHAPE * MERGEFORMAT

Прм-Прд

ПУ

МКФ

БП

УНК

Тлф

Рис. 1. Структурная схема бортовой радиостанции

передатчика

Передающий канал образуют генератор Г, передатчик Прд,антенный переключатель АП, антенна А (рис. 2).

SHAPE * MERGEFORMAT

Прд

Прм

АП

Рис. 2. Структурная схема приемо-передатчика

Приемный канал образуют антенна, АП и Прм.

Трансиверная схема построения PCиспользует при приеме и передаче одни и те же функциональные узлы— генератор, АП и антенну.

Генераторобеспечивает получение высокостабильных (как по частоте, так и по амплитуде)колебаний, работает в автоколебательном режиме на одной частоте, преобразуяэнергию постоянного тока блока питания в энергию электрических колебаний переменноготока нужной частоты. В передатчике такой генератор называется задающим, в приемнике— гетеродином. Высокая стабильность частоты генератора обеспечивается применениемв его схеме кварцевой стабилизации.

3. Структурная схема приемника (рис. 3):

Структурная схема супергетеродинного приемника приведена на рис. 3,на рис. 3.1б, в, г, д, е, ж изображены спектры колебаний на выходе каждогокаскада. Представляющий интерес радиосигнал с выхода антенны (рис. 3.1б)выделяется, отфильтровывается входной цепью (рис. 3.1в) и поступает напреобразователь, а на входе преобразователя появляется модулированныйрадиосигнал с несущей промежуточной частотой (рис. 3.1г). Этот радиосигналусиливается усилителем промежуточной частоты (УПЧ) (рис. 3.1д), детектируется, врезультате чего получается низкочастотный управляющий сигнал (рис. 3.1е).Управляющий сигнал усиливается усилителем звуковой частоты (УЗЧ) (рис. 3.1ж) ипоступает в громкоговоритель.

Входная цепь

Преобразователь

УПЧ

Детектор

УЗЧ

Генератор

ПрЧ

fпр

fг

Рис. 3.Структурная схема приемника супергетеродинного типа

Рис. 3.1. Спектры колебаний

3.1. Преобразователи частоты:

Преобразователем частоты всупергетеродинном приемнике называют устройство, осуществляющее преобразованиенесущей радиочастоты принимаемого сигнала в несущую промежуточную частоту безизменения модуляции сигнала, т. е.назначением преобразователя частоты является перенос спектра радиосигнала изодной области частот в другую. Промежуточная частота может быть как вышерадиочастоты, так и ниже. Это обусловлено удобством реализации процессовфильтрации и других операций обработки сигнала.

SHAPE * MERGEFORMAT

Смеситель

Фильтр

Гетеродин

fпр

Рис. 3.2. Структурная схемапреобразователя частоты

Принципиально для преобразования частоты сигнала необходим либонелинейный элемент, либо элемент с переменным параметром. На этот элементподают колебания от вспомогательного источника, называемого гетеродином. Всвязи с этим нелинейный элемент, преобразующий частоту принимаемого сигнала спомощью гетеродина, называют смесителем. В состав преобразователя частотывходит также резонансная нагрузка, с помощью которой осуществляется селекциясоставляющих сигнала с промежуточной частотой. В качестве такой нагрузкинаиболее часто используют полосовой фильтр. Структурная схема преобразователя изображенана рис. 3.2.

4. Структурная схема передатчика включает(рис. 4):

SHAPE * MERGEFORMAT

МкУ

УНЧ

АМ

ГВЧ

УМ

Кл

Мк

Рис. 4. Структурная схема передатчика

АМ—амплитудный модулятор; УНЧ—усилительнизкой частоты; МкУ—микрофонный усилитель; ГВЧ—генератор высокой частоты;УМ—усилитель мощности; А—антенна; Кл—ключ для переключения в телеграфный режим.

Режимы работысвязной PC:

амплитудная модуляция (AM);

однополосная модуляция (ОМ) с частичноподавленной несущей; амплитуднаяманипуляция (AT);

частотная манипуляция (ЧТ).

Амплитудамодулирующего сигнала при AMмодуляции

Uмод= Umcos2πFt,

где Um— значение амплитуды сигнала; F— частота колебаний; t— время.

Колебания несущей (модулируемой) частоты изменяются позакону

U = Um(t) cos2nfнt,

(1)

где Um— значение амплитуды; fн— значение несущей частоты.

В процессе AMамплитуда несущей частоты изменяется позакону

Um(t)=Um0+ ΔUmcos2πFt,

(2)

где Uт0 —амплитуда немодулированного колебания; ΔUm=Kа.м Umмод(здесь Kа.м–коэффициент передачи модуляционного устройства).

Подставляя Um(t) из выражения (2) в формулу (1), получим

U= Um0 [cos2πfнt+ m/2cos2π(fн– F)t+ m/2cos2π(fн+ F)t],

где m= ΔUm/Um0 — коэффициент амплитудной модуляции.

Спектр AMколебаний при гармоническом модулирующемсигнале (рис. 5) состоит из трех составляющих: несущей частоты fн, нижней боковой частоты (fн— F) и верхнейбоковой частоты (fн+ F). Амплитуды составляющих зависят от коэффициента модуляции т. Еслиамплитуда Um0неизвестна, то коэффициент модуляции

m=(Umax — Umin)/(Umax+ Umin).

Модулирующий сигнал сложный и содержит составляющие счастотами от Fminдо Fmax.Каждой из них соответствует своя составляющая нижней и верхнейбоковых частот модулированного колебания. Спектр AMколебаний содержит две боковые полосы частот.Следовательно, ширина спектра сигнала в канале радиосвязи Δfв 2 раза больше,чем ширина спектра модулирующего сигнала.

Однополосная модуляция с подавленнойнесущей (ОМ) путем фильтрацииАМ-сигнала формирует однополосный сигнал (фильтры передающего тракта непропускают несущую и одну боковую полосу). Полезная информация при этом нетеряется, так как нижняя и верхняя боковые полосы абсолютно идентичны, анесущая частота информации не несет. Несущая частота нужна при приемке длявосстановления АМ-сигнала для последующего детектирования. Наибольшийэнергетический выигрыш дает полное исключение несущей частоты и одной боковойполосы. Переход на однополосную работу равносилен 16-кратному выигрышу помощности.

Режим однополосной модуляции с частичноподавленной несущей реализуется путем отфильтровывания одной боковой полосы ичастичного уменьшения амплитуды несущей.

Рис. 5. Эпюры модулирующего синусоидальногонапряжения

Разновидность амплитудной модуляции —амплитудная телеграфная AT) манипуляция Сигнал передается в виде азбуки Морзе (точки и тире).

Частотная манипуляция (ЧТ) реализуется путем передачи сигнала азбукой Морзе, когда«точке» соответствует одна частота колебаний, а «тире» другая частота.

Временные диаграммы:

Гармоническое колебание (ГК)

Колебания ГВЧ(Генератора высокой частоты)

ГВЧ+ГК

АМ(Амплитудная модуляция)

Продетектированный сигнал

Частотная модуляция(ЧМ)

5. Формирование и приемсигналов с ОМ:

В принципе сигнал с ОМ можно получитьиз сигнала с AMпутем подавления несущего колебания и одной из боковых полос модуляции с помощьюфильтра, пропускающего лишь колебания интересующей нас верхней или нижнейбоковой полосы частот. Однако частотная характеристика такого фильтра должнаобладать очень крутым склоном со стороны отфильтровываемой несущей, что техническитрудно реализуемо. Проще формировать сигнал с ОМ путем использования балансноймодуляции с последующим выделением одной из боковых полос.

Балансной модуляцией (БМ) принято называтьпроцесс перемножения мгновенных значений модулирующего и несущего колебаний.На примере модулирующего гармонического колебания частоты Ω

можно убедиться, что в процессе БМвозникают колебания двух боковых частот и подавляется несущее колебание. Всамом деле, перемножая мгновенные значения несущего u=Umcosωtи модулирующего uм=UmмcosΩtколебаний, находим

uбм=0.5UmUmм[cos(ω+Ω

)t+cos(ω-Ω)t].

Для получения сигнала с ОМ достаточносохранить одну из боковых полос, подавляя другую. Это выполнить проще, чем вслучае AM, так как разноссамых низких частот боковых полос вдвое превышает разнос наименьшей частотымодуляции и несущего колебания.

Формирование сигнала с ОМ производят насравнительно низкой поднесущей частоте, осуществляя затем преобразование полученногоспектра в область высоких частот путем гетеродинирования. Процесс трансформацииспектров колебаний при однополосной модуляции в передатчике показан на рис. 6,а, штриховыми линиями показаны частотные характеристики фильтров верхнихчастот.

Рис. 6. Спектры ОМ-сигналов и их преобразование в передатчике и приемнике: ωп,ωг,ωпер— частоты поднесущего,гетеродинного и излучаемого колебаний

Процесс преобразования спектрасигнала с ОМ в приемнике представлен на рис. 6, б. Здесь процессывоспроизводятся в обратной последовательности по сравнению с процессами впередатчике. Важно подчеркнуть, что, для воспроизведения исходного сообщения вприемнике спектр принятого колебания необходимо дополнить колебанием несущейчастоты. Это дополнение производится на частоте поднесущих колебаний.

Функциональнаясхема основных элементов тракта ОМ передатчика и приемника показана на рис. 7.

а(t)

SHAPE * MERGEFORMAT

fп

УНЧ

ФВП

ПЧ

СЧ

УНЧ

ПФ

УМ

Прм

а(t)

s(t)

Рис. 7. Схема основных элементов трактов передатчика иприемника ОМ-сигналов

Речевое сообщение a(t) после усиления в УНЧ подводится к балансному модулятору БМ,к которому подаются также колебания поднесущей частоты fпот синтезатора частот СЧ, общегодля передатчика и приемника. Фильтр верхней полосы ФВП подавляет нижнююполосу боковых частот на выходе БМ. Верхняя боковая полоса подвергаетсяпреобразованию в ПЧ с помощьюгетеродинных колебаний fг,также поступающих от СЧ. Сформированная полоса высокочастотных колебанийпроходит полосовой фильтр ПФ, подавляющий паразитные продуктыгетеродинирования, подвергается усилению в усилителе мощности УМ иизлучается.

В приемнике Прм производитсяпреобразование частоты принятых сигналов и детектирование, причем к детектору Д, кроме принятого сигнала, подводятся также колебания восстановленнойнесущей, роль которой выполняют колебания третьей промежуточной частоты;формируемые в СЧ. На выходе усилителя низкой частоты приемникавоспроизводится исходное сообщение a(t).

6.Синтезаторы частоты:

Устройствапрямого синтеза. Вустройствах прямого синтеза реализуются методы деления, умножения ипреобразования частоты, с помощью которых из исходных колебаний частоты одногокварцевого генератора формируется множество колебаний (сетка частот). Идеюфункционирования устройств прямого синтеза можно иллюстрировать рис. 8 Буквой fообозначена частотная компонента,формируемая кварцевым генератором. Предполагается, что PC, кроме этого колебания, должнаобеспечить формирование множества других высокостабильных колебаний, отстоящихдруг от друга на интервал частот fс.Требуемый набор частот на оси абсцисс отображен дискретными компонентами,расположенными справа от fо через частотные интервалы fc.

Как формируется требуемое множествочастот? Синтез требуемого множества колебаний, образующих сетку частот,осуществляется следующим образом. Вначале производится деление частоты fои формируются колебания частоты fc. На оси частот это колебание показано компонентой fc, отстоящей от начала отсчета на интервал fc. Далее путем умножения формируются колебания частот 2fc, 3fc..., nfc.Наконец, производяпреобразование частоты, можно осуществить перенос сетки частот fc, 2fc,..., nfcна интервал f0и размещениеее справа от частоты f0. Витоге получаем требуемое множество частот

f0, f0+fc,f0+2fc, ..., f0+nfc.

Рис. 8. Схема формирования дискретной сетки частот припрямом синтезе

Таким образом, переход от частотыкварцевого генератора f0клюбому значению f0+ifcосуществляетсяизменением коэффициента умножения частоты в соответствующем элементе схемысинтезатора.

Устройствакосвенного синтеза. Принципфункционирования устройств косвенного синтеза частот можно рассмотреть на примересинтезатора частот PC«Баклан» (рис. 9). Выходные колебания формируются схемой с помощью управляемогогенератора УГ, диапазон перестройки которого при работе на передачусоставляет 118,000… 135,975 МГц, а при работе на прием, когда синтезатор выполняетроль первого гетеродина,— 138,000… 155,975 МГц. Стабилизация частоты УГ осуществляетсяуправляющим напряжением, получаемым с помощью импульсно-фазового детектора ИФД.Для формирования управляющего напряжения к ИФД подводятся с однойстороны колебания от кварцевого опорного генератора и с другой от ДПКД последеления частоты выходных колебаний УГ до значения 6,25 кГц, т. е. дочастоты, равной частоте опорных колебаний, получаемых от кварцевого генератора.Управляющее напряжение на выходе ИФД равно нулю только при совпадениичастот и фаз сигналов на его входе. При этих условиях частота УГ будетточно соответствовать номинальному значению, установленному на указателе настройкипульта дистанционного управления.

SHAPE * MERGEFORMAT

От ПДУ

ГОН

6, 25 кГц

ИФД

ДПКД

ИФД

nf0

Рис. 9. Схема системы косвенного синтеза сетки частот

Есличастота УГ отклоняется от номинального значения, то появляется сдвигчастоты на выходе ДПКД от 6,25 кГц и на выходе ИФД возникаетуправляющее напряжение, изменяющее частоту УГ, приводя ее к номинальномузначению.

В цепи обратной связи между УГ иИФД установлено два делителя частоты. Коэффициент деления первого из нихпостоянен и равен т = 8. Коэффициентделения второго ДЧ может изменяться под действием сигналов, поступающихс пульта дистанционного управления ПДУ, в пределах 2360...2719,5 синтервалом 0,5. Это позволяет обеспечить формирование с помощью УГ любойиз частот в диапазоне 118… 135,975 МГц с дискретностью в 25 кГц.

Таким образом, схема косвенного синтезаобеспечивает кварцевую стабилизацию множества дискретных значений частот излучаемыхколебаний с помощью одного кварцевого генератора.

Схема косвенного синтеза частот используется также в радиостанции «Ядро», где она дополняет схему прямого синтеза и позволяет расширить диапазон стабилизируемых значений частоты.

7. Особенности радиопередатчиков:

Необходимо отметить несколько особенностейпередатчиков PC.Роль задающих генераторов в них обычно играют синтезаторы частоты. В передатчикахс AMприменяются схемыавтоматической регулировки глубины модуляции, а в передатчиках с ОМ — схемыавтоматической регулировки мощности. В случае ОМ используется многократноепреобразование частоты сигналов. Остановимся на некоторых из перечисленныхособенностей.

Системы автоматической регулировки глубинымодуляции (АРГМ) и системы автоматической регулировки мощности (АРМ) излученияпредназначаются для стабилизации глубины модуляции излучаемых сигналов в случаеAMили длястабилизации мощности сигнала боковой полосы в случае ОМ при измененияхгромкости передаваемого телефонного сообщения в широких пределах. По принципудействия эта система подобна системе автоматической регулировки усиления (АРУ)в радиоприемнике: с ее помощью в зависимости от силы звука изменяется коэффициентусиления модулятора так, что изменения напряжения сигналов на выходемодулятора оказываются значительно меньше входных.

еще рефераты

Еще работы по авиации

Реферат по авиации

Оценка безотказной работы технической аппаратуры (задачи)

29 Августа 2013

Реферат по авиации

Навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ Ту-154Б

29 Августа 2013

Реферат по авиации

Столкновение ВС в районе а/п Железногорск

29 Августа 2013

Реферат по авиации

Оборудование летательных аппаратов

29 Августа 2013