Расчет бюджета канала связи

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Задание к проекту

1. Расчетная часть

1.1 Расчет бюджета канала связи

2. Разработка функциональной блок схемы радиопередающего устройства

2.1 Выбор модулятора и других функциональных узлов, выполненных в интегральном исполнении

2.2 Расчет каскадов умножения и усиления радиочастоты и цепей согласования

2.3 Расчет фильтров

Заключение

Список использованной литературы

Задание к проекту

Таблица 1 — Исходные данные для расчета бюджета канала связи

Параметр

Обозначение

Значение

Скорость передачи данных, Мбит/с

R

16

Необходимая ширина полосы канала, МГц

?F

8

Частота, МГц

f

400

Дальность связи, км

d

9

Другие потери, дБ

Le

7

Шум-фактор приемника на входе антенны, дБ

FL

30

Постоянная Больцмана, дБВт

k

-228,6

Потери реализации, дБ

Lx

1. 5

Требуемое отношение Eb/N0, дБГц

9

Резерв, дБ

m

2

Количество информационных битов

k

127

Длина блока (число канальных битов)

n

64

Максимальное число битов, поддающихся исправлению

t

10

Вероятность битовой ошибки с использованием кода, не более

Pbc

2*10-11

Таблица 2 — Дополнительные параметры радиопередающего устройства

Параметр

Значение

Ширина полосы по уровню минус 30 дБ, МГц

1,2·?F

Ширина полосы по уровню минус 60 дБ, МГц

2·?F

Относительный уровень побочных излучений (до 3 гармоники, включительно), дБ

-60

Относительный уровень побочных излучений (выше 3 гармоники), дБ

-70

Относительная нестабильность частоты, не хуже

1·10-7

1. Расчетная часть

1. 1 Расчет бюджета канала связи. Обоснование выбранного типа модуляции

Эффективность использования полосы частот R/?F=log2 M=2 бит/с, отсюда M= 4 — размер набора символов. Но для реальных каналов и сигналов производительность стоит понизить, чтобы учесть увеличение полосы пропускания, требуемое для создания реализуемых фильтров. На фоне остальных модуляций, QAM (когерентная квадратурная амплитудная модуляция) наиболее эффективно использует полосу частот. QAM-16 выбираем, исходя из требуемой ширины канала и вероятности ошибочного приема. В качестве передающей антенны по частоте приема выбираем антенну Omni TETRA Antenna TQJ-400E с частотным диапазоном 400−480 МГц и КНД 8,5 дБ. В качестве приемной антенны выбираем антенну ANLI A-300 MU с диапазоном частот 400−512 МГц и КНД 10 дБ. В качестве фидера выбираем HJ7RP-50A — коаксиальный кабель.

(1. 1)

Где L0 — потери в тракте,

Эффективная излученная мощность относительно изотропного излучателя:

(1. 2)

Где Dt — коэффициент выбранной нами передающей антенны,

Принятая изотропная мощность:

(1. 3)

Мощность принятого сигнала:

(1. 4)

Эффективная шумовая температура приемника:

(1. 5)

Где ,

Та =300К- температура антенны;

W — шум-фактор приемника на входе антенны — мера того, насколько более шумным является рассматриваемое устройство.

Температура системы составляет:

Тs = Тrа; (1. 6)

Для задания максимальной доступной спектральной плотности мощности шума из любого источника достаточно задать температуру этого источника:

N0 = k+Ts; (1. 7)

Где k — постоянная Больцмана,

Принятое отношение Pr/N0:

(1. 8)

(Eb/N0)прин — это принятое отношение энергии бита к спектральной плотности мощности шума, необходимое для получения заданной вероятности ошибки.

Принятое отношение Eb/N0:

(1. 9)

Заданная достоверность системы у нас при (Eb/N0)треб = 9 дБ. Энергетический резерв линии связи, или запас прочности m = 2 дБ.

(1. 10)

Мы должны разработать систему, которая бы работала на второй рабочей точке. В нашем случае (Eb/N0)треб = 9 дБ при Рв = 10-7, а (Eb/N0)прин = 15,138 дБ при

Рв = 2. 10-11. Первая рабочая точка — требуемая системная достоверность передачи.

Рисунок 1 — Значения (Eb/N0)

Вероятность битовой ошибки при модуляции QAM:

(1. 11)

где L=(M)0,5=4 — количество уровней амплитуды в одном измерении.

Q — гауссовый интеграл ошибок:

для х> 3; (1. 12)

Q (5,11) =1,60 810-7 => Pb =1,20 610-7.

Проверяем, подходит ли выбранная модуляция нашей системе:

Pb- Pb. (1- Pb)n-1? Pbc; (1. 13)

где n — количество информационных битов из кода БЧХ (127; 64);

Pbc — вероятность битовой ошибки с использованием кода.

1,833. 10-12? 2. 10-11

Рассчитанное значение не превосходит заданное, следовательно, вид модуляции выбран правильно.

Скорость передачи данных с учетом скорости кода:

(1. 14)

Ширина полосы канала:

(1. 15)

2. Разработка функциональной блок схемы радиопередающего устройства

2. 1 Выбор модулятора и других функциональных узлов, выполненных в интегральном исполнении

При скорости Rc = 31,75 Мбит/с и модуляции QAM-16 в качестве модулятора используем сборку микросхем AD9853 и AD8320. Модуляция происходит на частоте 31,75 МГц AD9853, а микросхема AD8320 переносит модулированный сигнал на частоту несущего колебания.

Выбираем синтезатор частот HMC700LP4 с параметрами:

Выходная частота: f = 0,2…8 ГГц.

Частота опорного: fоп = 0,2…200 МГц.

Выбираем опорный генератор RFPO30 с параметрами:

Выходная частота: 1…30 МГц.

Питание микросхемам будем подавать от опорных генераторов ADR366 и ADR365.

2. 2 Расчет каскадов умножения и усиления радиочастоты и цепей согласования

Выбираем транзистор CGH40045, со следующими S-параметрами:

Расчет:

(2. 12)

(2. 13)

Проверяем условие безусловной устойчивости:

(2. 14)

Коэффициент устойчивости:

(2. 15)

Таким образом, усилитель безусловно устойчив. Определим максимальный коэффициент усиления по мощности:

(2. 16)

Коэффициенты отражения на входе и выходе:

(2. 17)

Сопротивление нагрузки и усилителя Z0 = 50 Ом.

(2. 18)

Для i=1

Для i=2

Нормированные значения Z: Z1=0,051−0,2j, Z2=0,246−0,163j

Входная и выходная проводимости усилителя (нормированные значения):

(2. 19)

(2. 20)

Проводимость входной линии со стороны модулятора и со стороны нагрузки:

(2. 21)

Фазовая скорость волны:

(2. 23)

(2. 24)

где — длина волны сигнала, проходящего через линию:

Длина шлейфа:

(2. 25)

Расчет параметров линий с помощью диаграммы Смита:

Рисунок 2 — диаграмма Смита

Рассчитаем затухание линии. Считаем, что линия выполнена из серебра и имеет толщину t = 0,01 мм. Диэлектрик имеет толщину h = 1 мм, относительную диэлектрическую проницаемость = 10 и tg = 10-4, g (Ag)=0,941

(2. 26)

Г

де еr-диэлектрическая постоянная, известная из справочника;

(2. 27)

Определяем отношение ширины полоски к толщине диэлектрика:

(2. 28)

Откуда щ=0,98 мм;

Эффективная диэлектрическая проницаемость:

(2. 29)

(2. 30)

Расчет затухания в диэлектрике:

(2. 31)

(2. 32)

(2. 33)

Где

Тогда

(2. 34)

(2. 35)

Где

Тогда

Рассчитаем потери в металле учитывая, что 0,16 /h 2:

(2. 36)

По (2. 6)

2. 3 Расчет фильтров

Рассчитаем геометрические размеры внутреннего проводника полосно-пропускающих фильтров на связанных линиях.

Граничные частоты по уровню затухания ап = 0,01 дБ равны f-п=390,5 МГц и

fп=409,5 МГц, по уровню ап = 30 дБ f-а=384 МГц и fа=415,9 МГц.

(2. 37)

;

;

;

Число каскадно соединенных звеньев n=3; n+1=4;

Из таблицы определяем

g1=0,629; g2=0,970; g3=0,629;

Раcсчитаем g0 и g4:

(2. 38)

Рассчитываем волновые сопротивление:

Для i=1,2,3,4 (2. 39)

Волновое сопротивление для четного вида возбуждения:

(2. 40)

Волновое сопротивление для нечетного вида возбуждения:

(2. 41)

Относительные расстояния между полосками:

(2. 42)

Относительные ширины полосок:

(2. 43)

Расстояния между полосками:

(2. 44)

радиопередающий модулятор интегральный фильтр

Ширины полосок:

(2. 45)

Длина отрезков связанных линий:

(2. 46)

Скорректируем длину l на величину l:

(2. 47)

Скорректированная длина:

lс = l — l = 59,29 — 0,883 = 58,4 мм. (2. 48)

Таблица 3 — Расчет фильтра

W

1

0,109

56,04

45,14

0,729

0,152

2,916

0,608

2

0,095

55,2

54,29

1,575

0,163

6,3

0,652

3

0,095

55,2

54,29

1,575

0,163

6,3

0,652

4

0,328

71,78

61,02

0,909

0,157

3,636

0,628

Заключение

В данном проекте я рассчитала бюджет канала связи и разработала принципиальную схему радиопередающего устройства, выбрала тип модуляции QAM-16. Передача ведется на частоте 400 МГц. При использования корректирующего кода БЧХ (127; 64) вероятность битовой ошибки 1,833·10-12, что не превышает заданной вероятности битовой ошибки. Выбрали микросхемы AD9853 и AD8320 в качестве цифрового модулятора, синтезатор частоты HMC700LP4, задающий генератор RFPO30. Также я рассчитала каскады умножения и усиления радиочастоты и фильтры.

Список литературы

1 Л. Г. Малорацкий, Л. Р. Явич. «Проектирование и расчет СВЧ-элементов на полосковых линиях». — М. «Советское радио», 1972. 232 с.

2 Бернард Скляр. «Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение». — М. Издательский дом «Вильямс», 2003. 1104 с.

3 А. Л. Фельдштейн. «Справочник по элементам волноводной технике». — М. «Советское радио», 1967. 650 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой