7372

Радіозв’язок. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторна робота №1 Визначення типу прольоту РРЛ прямої видимості Навчальна мета. Отримати практичні навички побудови профілю прольоту каналу радіозв’язку прямої видимості. Опанувати методику визначення коефіцієнту посла...

Украинкский

2013-01-22

142.5 KB

11 чел.

Лабораторна робота №1

Визначення типу прольоту  РРЛ прямої видимості

1.Навчальна мета

1.1 Отримати практичні навички побудови профілю прольоту  каналу радіозв’язку прямої видимості.

1.2. Опанувати методику визначення коефіцієнту послаблення на трасі розповсюдження радіохвиль.

2. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

2.1. Згідно вихідних даних визначити тип прольоту РРЛ.

Робота починається з побудови профілів прольотів, з використанням  топографічної карти між відповідними населеними пунктами.

Лінія, що зображує на профілі рівень моря (дуга земної кривизни) або умовний нульовий рівень (умовний обрій) і має вигляд параболи, розраховується за формулою

,

де у − поточна координата дуги нульового рівня (м); R0 − довжина інтервалу (км); R1 − відстань від лівого кінця інтервалу (км), до точки, у якій визначається величина у; R3=6370 км=6,37·106 м − радіус Землі.

Для побудови дуги земної кривизни досить визначити ординати декількох точок (див. рис. 1). Від дуги земної поверхні у визначеному масштабі відкладають висотні оцінки точок профілю, що отримані на підставі даних топографічних карт  і з’єднують ці точки прямими лініями.

Для зменшення розмірів креслення висоти відраховують від лінії умовного горизонту, що вибирається залежно від рельєфу місцевості. Отримана ламана крива характеризує профіль інтервалу даної ділянки зв'язку. Потім на профіль наносять ліс, будівлі, що існують й інші місцеві перешкоди (для наочності зазначені перешкоди заштриховують).

2.2.Визначити значення нормованого просвіту та тип прольоту радіолінії.

2.3.Розрахувати значення коефіцієнту послаблення на трасі розповсюдження радіохвиль для двох значень інтервалу часу 20% та 50%. Провести порівняльний аналіз отриманих результатів.

Лабораторна робота 2.

Дослідження методів контролю якості ліній звязку та їх пропускної спроможності.

Мета роботи: дослідження методів контролю якості функціонування каналів зв’язку і дослідження їх пропускної спроможності.

  1.  Підготовка до роботи.

При підготовці до виконання роботи необхідно:

  1.  Вивчити за підручником [1] § 2.4.
    1.  Вивчити опис даної роботи.
    2.  Заготовити таблиці і бланки часових діаграм для результатів вимірювань та розрахунків.
    3.  Виконати необхідні попередні розрахунки.
    4.  Дати відповідь на питання для самоперевірки.

  1.  Короткі теоретичні відомості.

В систамах радіозв’язку з часовим розділенням каналів при проходженні сигналів імпульсно-кодової модуляції (ІКМ) через канал передачі виникають міжсимвольні завади (МСЗ). Ці завади обумовлюються перехідними процесами при проходженні імпульсів каналом з обмеженою смугою пропускання і нерівномірною амплітудно-частотною характеристикою. Форма імпульсів на виході такого каналу спотворюється, збільшується їх тривалість, в результаті чого деякі частини сусідніх імпульсів перекриваються. Це призводить до збільшення ймовірності помилкової реєстрації імпульсів у вирішуючому пристрої реєстратора-регенератора.

Наглядно оцінити значення міжсимвольних завад, вибрати порогову напругу виршуючого пристрою та момент стробування імпульсів в реєстраторі можна за так названою око-діаграмою”.

Око-діаграму можна спостерігати на екрані осцилографа, якщо на його вхід подати псевдовипадкову послідовність імпульсного сигналу, а синхронизацію розгортки здійснювати з тактовою частотою цього сигналу. На рис. 2.1 наведено варіант око-діаграми для дворівневого імпульсного сигналу за відсутності МСЗ.

Рис. 2.1.

На рис. 2.1 приняті наступні позначення:

- значення порогу;

- розкрив око-діаграми;

- середина розглянутого тактового інтервалу;

t ширина око-діаграми;

Т – тривалість тактового інтервалу.

За наявності МСЗ будуть спотворені фронти і амплітуди імпульсів, при цьому зменшуються ширина  та розкрив око-діаграми. На рис. 2.2 наведено варіант око-діаграми для дворівненого імпульсного сигналу при наявності МСЗ.

Рис. 2.2.

Порівнюючи рис. 2.1 та 2.2, видно, що , а .

Якщо значення порогу  і момент стробування  у вирішуючому пристої вибрано так, що перетин ліній, що їм відповідають, виявляється всередині око-діаграми, то на виході вирішуючого пристрою буде зареєстровано правильне рішення.

Найкраще   і  вибрати так, щоб перетин ліній, що їм відповідають, виявся б в центрі око-діаграми.

Для економічного використання спектру радіочастот (радіоресурсу) необхідно обмежити ширину смуги пропускання ствола радіорелейної лінії (РРЛ). Обмеження спектру модульованих високочастотних сигналів до входу детектора приймача призводить до виникнення перехідних процесів, затягуючих виростання і закінчення кожного символу. Ці перехідні процеси є джерелом МСЗ і призводять до збільшення ймовірності помилок. Це збільшення залежить також від співвідношення сигнал/завада, форми імпульсів, нелінійності ФЧХ каналу в межах смуги пропускання.

З теоретичних розрахунків випливає, що оптимальна ширина смуги чатот ствола цифрової РРЛ рівна:

  (2.1)

де - ширина смуги, чисельно рівна швидкості передачі цифрового сигналу В, [біт/с];

- коефіцієнт, що враховує використання М – позиційної модуляції, М=2, 4, 8,…,.

Смуга частот, яку займає груповий сигнал при часовому розділі каналів, рівна:

   (2.2)

де - тривалість елементарної посилки.

  1.  Порядок виконання роботи.
    1.  Зібрати коло вимірювань за схемою, наведеною на рис. 2.3.
    2.  Для досліджуваного каналу звязку сформувати око-діаграму на екрані осцилографа і визначити її параметри: форму, величину розкриву, довжину.

БЖ – блок живлення;

ГПВП – генератор псевдовипадкової послідовності.

Рис. 2.3.

  1.  Змінюючи тактову частоту ПВП і тривалість імпульсів, зняти залежність параметрів око-діаграми від їх значень.
    1.  Виміряти АЧХ та ФЧХ досліджуваного каналу звязку.
    2.  Повторити виміри пунктів 3.1…3.4 для декількох різних каналів звязку.

  1.  Обробка результатів вимірювань.
    1.  За данними око-діаграми визначити:
  •  необхідні рівень і час стробування для регенерації в приймачі;
  •  припустиму швидкість передачі данних.
    1.  Визначити смугу частот пропускання досліджуваного каналу звязку і нелінійність його ФЧХ.
    2.  Визначити залежність припустимої швидкості передачі данних від смуги пропускання каналу звязку.
    3.  Визначити можливу кількість стандартних телефонних каналів, які можливо передати через досліджувані канали звязку при частотному та часовому з ІКМ стисканні каналів.
    4.  Виконати аналіз впливу АЧХ і ФЧХ каналу звязку на якість передачі по ним данних.
    5.  Порівняти отримані експериментальні результати з теоретичними (обчисленими).
    6.  Визначити рівні міжсимвольних завад в досліджуваних каналах зв’язку та їх залежність від співвідношення параметрів ПВП і каналу зв’язку.


Лабораторна робота
¹ 3.

Дослідження лінії зв’язку з двійковою АМ та її пропускної спроможності.

Мета роботи 1. Визначити граничні значення швидкості передачі інформації через систему радіозв’язку .

2. Дослідити залежність ймовірність помилки у символі цифрових даних від технічної швидкості передачі інформації.

1.Короткі теоретичні відомості.

Достовірність - величина, яка характеризує ступінь відповідності прийнятого повідомлення переданому. Кількісно достовірність характеризується коефіцієнтом помилок  або середньою ймовірністю помилки в повідомлені

,

де Nпом кількість помилково прийнятих елементів повідомлення; Nзаг загальна кількість прийнятих елементів повідомлення.

При передачі двійкової інформації з амплітудною маніпуляцією ймовірність помилки у символі визначається за виразом

.

Кількісно для телеграфних каналів ймовірність помилки у символі   повинна бути в межах 10-3...10-4.

Технічна швидкість (швидкість маніпуляції) визначається кількістю елементів дискретного повідомлення, які передаються за одну секунду

,

де Т- тривалість посилки, яка відповідає передачі одного елемента дискретного повідомлення.

У випадку дії перешкод найкраща пропускна здатність каналу зв’язку визначається за формулою Шеннона

,

де Fк – ширина смуги пропускання каналу зв’язку; Рс, Рп – середні потужності сигналу та флуктуаційної перешкоди відповідно.

Формула Шеннона справедлива для довільної системи зв’язку при наявності перешкоди у вигляді нормального “білого шуму”.

Рис. 3.1.

Як зразок для досліджень використовується радіостанція короткохвильового діапазону, що наведена  на рис. 1. Радіостанція складається з ВЧ частини, що виконана на транзисторі VT1 та двохкаскадного підсилювача звукової частоти, що виконаний на транзисторах   VT2 та VT3. Несуча частота передавача визначається кварцовим резонатором ZQ. Положення перемикача SB1 показано для режиму “Прийом”.

2. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ввімкнути  приймача та передавача.  Під’єднати до входу передавача генератор сигналів (меандр із зміною тривалості та періоду слідування імпульсів). Провести визначення значення ширини спектру сигналу, який може бути переданий за даним каналом зв’язку через зміну тривалості модулюючих  імпульсів. Визначення проводити через порівняння рівнів сигналів на вході передавача та на виході приймача щодо можливості їх візуального ідентифікування.

2. Дослідити залежність достовірності передачі цифрових даних через систему радіозв’язку від технічної швидкості передачі інформації. Розрахувати значення ймовірності помилкового прийому символу визначаючи значення співвідношення сигнал/шум на виході приймача за допомогою осцилографа. Дослідіть вплив тривалості символу на значення ймовірності помилкового прийому  та побудуйте графік.

Розрахуйте пропускну здатність каналу, використовуючи дані , що були отримані за результатами досліджень. Зробіть висновки щодо отриманих результатів досліджень.Рекомендований перелік літератури.


Лабораторна робота
¹4.

Методика планування та проведення сеансів зв’язку з космічними апаратами дистанційного зондування Землі

Мета роботи 1. Визначити часові та спектральні характеристики сигналів спеціальної інформаційної радіолінії.

2. Отримати практичні навички з планування та проведення сеансів зв’язку з КА ДЗЗ.

3. Отримати практичні навички з обробки інформації КА ДЗЗ з метою отримання зображень поверхні Землі.

1.Короткі теоретичні відомості.

Дистанційне зондування (ДЗ) – це отримання інформації про властивість об'єктів або явищ за даними реєструючого пристрою, який не має з ними контакту. Огляд земної поверхні з аерокосмічних апаратів у видимому і радіодіапазонах дозволяє вирішувати широке коло народногосподарських і наукових задач, а також задач військового характеру.

Зображення, які отримані в радіохвильовому діапазоні, вдало доповнюють зображення у видимому та інфрачервоному діапазонах, що дозволяє підвищити обсяг інформації, яка збирається, та її достовірність.

Під час вивчення земної поверхні дистанційними методами носієм інформації про об'єкт може служити їх випромінювання, як власне, так і відбите. Реєструється або природне випромінювання, яке обумовлене природним освітленням земної поверхні Сонцем, або теплове - власне випромінювання Землі, а також штучне, котре створюється при опроміненні місцевості джерелом, розташованим на носії реєструючого пристрою.

Велику частину даних дистанційного зондування складають знімки, що дають можливість одержати інформацію про об'єкт у вигляді зображення у цифровій або фотографічній формі.

Отримані у процесі зйомки знімки поділяються за спектральним діапазоном, масштабом, оглядовістю та просторовим розділенням.

Розділення за спектральним діапазоном є основою класифікації аерокосмічних знімків, оскільки це пов'язано з фізичними і природними основами їхнього одержання та відображає сутність переданих знімків та характеристик об’єктів.

Відбите випромінювання характеризує відбивну здатність об'єкта, що подається значеннями спектральної щільності енергетичної яскравості, яку вимірюють за допомогою дистанційного датчика. Отримані результати переводяться в дискретні безрозмірні цифрові значення, що відповідають характеристикам відбивної здатності. У вітчизняній літературі вони називаються коефіцієнтами спектральної яскравості, або коротше – спектральною яскравістю. Записані реєструючим пристроєм цифрові значення змінюються в межах радіометричного бітового діапазону, ширина якого залежить від характеристик датчика, зазвичай це інтервал 0...255. На зображенні ці значення відповідають відтінкам сірої шкали: 0 - абсолютно чорний об'єкт, 255 - абсолютно білий, а проміжні значення відповідають різним відтінкам сірого кольору. Таким чином, детектор будь-якого супутникового датчика реєструє визначену частину електромагнітного спектра, а одержані ним спектральні яскравості займають частину бітового діапазону. Вивчення характеристик відбивної здатності дає теоретичну основу для інтерпретації об'єктів за набором їх спектральної яскравості або їх відношень.

Залежно від частин електромагнітного спектра (спектральних зон), що використовується та їх кількості знімки поділяються на панхроматичні, багатозональні, гіперспектральні та радіолокаційні.

Панхроматичні знімки являють собою знімки в одному - видимому діапазоні спектра. Їх іноді називають інтегральними, а за характером передачі властивостей об'єктів вони схожі з фотографічними.

Багатозональні знімки – це одночасні знімки в різних зонах спектра, що відображають специфіку різних об'єктів, яка виявляється у відбитті в кожній з вузьких зон. Зокрема у видимій області спектра специфіка виявляється у розходженні кольорів.

Гіперспектральні знімки - це знімки, які одержують гіперспектральні датчики, що реєструють дані у великому числі вузьких зон спектра, які зазвичай вимірюють у нанометрах (нм).

Радіолокаційні знімки. На цифрових радіолокаційних знімках, що одержуються у діапазоні 1 мм - 1 м, фіксується гладкість структури поверхні, а цифрові значення відповідають різниці висот поверхні.

Дослідження показують, що комбінування характеристик радарних даних зі знімками видимої і ІЧ областей спектра забезпечує більш повну картину земної поверхні, що істотно розширює сферу застосування таких даних.

2. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1.  Використовуючи програмний комплекс  “WXTRACK” здійснити визначення супутникових ретрансляторів, що знаходяться на стаціонарній орбіті та її параметри згідно таблиці. Складіть добовий графік прийому інформації та визначте ділянку поверхні, що буде спостерігатися згідно добового графіку.

2. Використовуючи програмний комплекс  “WXTRACK” здійснити планування сеансу прийому інформації з КА ДЗЗ для виконання завдання згідно таблиці. Складіть добовий графік прийому інформації та визначте ділянку поверхні, що буде спостерігатися згідно добового графіку.

3. Використовуючи програмний комплекс обробки звукових файлів “Sound Forge”, проведіть дослідження структури та спектральних характеристик інформаційних сигналів КА NOAA, що записані у вигляді Wav-файлів. Відпрацювати порядок налагодження цієї програми для запису сигналів через звукову карту.

Зробіть висновки щодо отриманих результатів досліджень. Оформіть звіт та здайте його для перевірки викладачу.

Рекомендований перелік літератури.

  1.  Системы радиосвязи : Учебник для вузов / Н. И. Калашников, Э. И. Крупицкий, И. Л. Дороднов и др. Под ред. Н. И. Калашникова .- М.: Радио и связь, 1988.-352 с.: ил.
  2.  Радиорелейные и спутниковые системы передачи : Учебник для вузов / А. С. Немировский, О. С. Данилович, Ю. И. Маримонт и др. Под  ред. А. С. Немировского.- М.: Радио и связь, 1986.- 392 с.: ил.
  3.  Радиотехнические системы передачи информации: Учеб. пособие для вузов / В. А. Борисов, В. В. Калмыков, Я. М. Ковальчук и др.; Под ред. В. В. Калмыкова.- М.: Радио и связь, 1990.–304 с.
  4.  Лосев Ю. И., Плотников Н. Д. Методы передачи информации: Учебник. – Харьков.: ВИРТА ПВО, 1978. – 187 с.
  5.   Радиотехнические системы передачи информации: Учеб. пособие для вузов / В. А. Борисов, В. В. Калмыков, Я. М. Ковальчук и др.; Под ред. В. В. Калмыкова.- М.: Радио и связь, 1990.–304 с.
  6.  Радиолокационные методы исследования Земли / Под ред. Ю.А. Мельника. М.: Сов. радио, 1980.264 с., ил.




 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69814. Национальная политика СССР (1964-1985) 25.5 KB
  Брежнев заявил что общество в СССР является развитым и однородным социалистическим обществом. На юбилее пятидесятилетия СССР в 1972 году Брежнев заявил что национальный вопрос в СССР окончательно решен.
69817. Национальный вопрос в программах и деятельности Большевиков и Эсеров 30.5 KB
  В Декрете о мире подчёркнуто право наций на самоопределение которое распространяется не только на народы воюющих государств но и на колонии и полуколонии. На Укр 7 ноя 1917 г издаётся третий универсал: создание Украинской нар республики в рамках России воспользовались...
69820. Национальный вопрос в России в период с февраля по октябрь 1917г 26 KB
  Революция февраля 1917 года масонский заговор главная цель которого распространить западные ценности модель социально-политического развития в России. Революция создала предпосылки для либерализации национальной политики: все граждане России получали гражданские права и свободы...
69821. Старославянский язык — общий литературный язык славянских народов 87 KB
  Старославянский язык — это древнейший литературный язык славян, создание которого относится ко второй половине IX в. Однако письменных памятников этого времени не сохранилось. Древнейшие памятники старославянского языка, которые дошли до нас