Информационно-измерительная система (стр. 4 из 5)
На рисунке ниже приведена структура информационной посылки.
Рис. 3. Временная диаграмма информационной посылки.
Скорость передачи одного разряда информации:
Так как импульсы синхронизации (ИС) не несут информации, то скорость передачи полезной информации равна:
Для однократного сеанса связи достаточно 8‑ми разрядного ОЗУ. Емкость ЗУ, которая обеспечит хранение информации, принятой с объекта в течение 20с, т.е. за один сеанс связи
, 
При формировании канальных сигналов необходимо учесть, что для уменьшения межсимвольных (при последовательной передаче разрядов) искажений длительности разрядных импульсов должны быть меньше
: 
[5]. Выберем: 
Полоса группового сигнала определяется из следующего выражения [5]:
Где gк=1 коэффициент, определяемый видом манипуляции сигнала в канале (КИМ-АМн).
Для передачи информации используем перенос на несущую частоту с помощью ОБП (т.е. во второй ступени используется амплитудная модуляция), тогда требуемая полоса радиолинии составит:
где
– параметр, зависящий от вторичной ступени модуляции.2.2 Расчет энергетических характеристик
К энергетическим характеристикам относятся: мощность сигнала на входе приемника, мощность излучаемого сигнала, а также мощность шума, приведенная ко входу приемника. Качество выделения информации приемным устройством цифровой системы передачи информации обычно характеризуется вероятностью ошибки выделение символы сообщения. Связь между допустимым значением вероятности ошибки Рд, равным 1*10-5 и пороговым отношением мощности сигнала к мощности шума q2пор для АМн модуляции при некогерентном приеме может быть представлена в виде [4, 5]:
Откуда
Рабочее отношение мощности сигнала к мощности шума, обеспечивающее заданную надежность Рн =0,8, находим из выражения:
Откуда
Квадраты этих отношений:
Считаем, что полоса пропускания линейной части приемника на 10% превышает полосу частот радиолинии:
Мощность шума Рш может быть найдена из выражения:
– полоса пропускания линейной части приемника;k0 = 1,38.10-23 Дж/град – постоянная Больцмана;
Тэф=Тк+ТЗ+ТА+Тпр – эффективная шумовая температура приемника, складывающаяся из температуры космоса (небесной сферы), атмосферы, земли и эффективной шумовой температуры приемника, обусловленной шумами входных цепей и первых каскадов. Первые три слагаемых для Тэф образуют эффективную шумовую температуру антенны. Сведения о значениях отдельных компонент эффективной шумовой температуры приемника в зависимости от несущей частоты при различных схемных решениях входных каскадов приемного устройства приведена на рисунке. Выбрав конкретное значение Тэф, можно найти мощность шума, полагая полосу пропускания приемника? fпрнесколько превышающей (примерно на 5–10%) ширину спектра радиосигнала. Умножая полученное значение мощности шума на значения порогового h2пор и рабочего h2раб отношений сигнал /шум, можно получить соответственно пороговую и рабочую мощности сигнала на входе приемника.
Эффективную шумовую температуру приемника находим для частоты 6 ГГц (считаем, что приемник выполнен на полупроводниках):
К.Спектральная плотность шумов
равна [5]: 
, 
Вт / Гц.Мощность шумов, приведенная к входу приемника
, 
Считаем, что сопротивление антенны приемника равно 75 Ом, тогда мощность на входе будет равна
, 
Вт.Умножая полученное значение мощности шума на значения порогового и рабочего отношений сигнал /шум, можно получить соответственно пороговую и рабочую мощности сигнала на входе приемника [5]:
Для расчета требуемой мощности излучаемого сигнала необходимо воспользоваться соотношением между мощностями излучаемого и принимаемого сигналов при распространении радиоволн в свободном пространстве [1], [2]:
где GA – коэффициент направленного действия передающей антенны;
Sэф – эффективная поверхность приемной антенны;
Рпр – мощность сигнала на входе приемника;
η – коэффициент потерь энергии сигнала при распространении радиоволн и в антенно-фидерных трактах приемника и передатчика (η<1).
Задаваясь характеристиками антенн и коэффициентом потерь энергии при заданном максимальном расстоянии до объекта, найдем рабочее значение мощности передатчика при использовании рабочей мощности сигнала на входе приемника. Будем считать, что на объекте установлена ненаправленная антенна с КНД
.Имеем радиолинию с активным ответом, которая состоит из линии запроса и линии ответа.
КНД антенны, установленной на ЦП выберем, исходя из заданного разрешения, которое составляет 1% от максимально измеряемого угла. КНД антенны будет равен 10, так как антенна представляет из себя простую ФАР на 4–6 элементах.
Коэффициент потерь энергии сигнала при распространении радиоволн и в антенно-фидерных трактах приемника и передатчика:
.Тогда значение рабочей мощности передатчика на объекте равно [5]:
, 
Вт.Это нормированная мощность, т.е. приведенная к 1 Ом. Если считать, что мощность передается антенной с сопротивлением 75 Ом, то, можно считать, что на эквивалентной согласованной нагрузке должна выделяться мощность:
Расчет относительной среднеквадратической ошибки воспроизведения сообщения, вызванной действием шумовой помехи, можно выполнить по формуле [5]:
Тогда эффективное значение результирующей относительной ошибки сообщения на выходе системы с учетом действия шумовой помехи равно:
3. Организация синхронизации
Вероятность ошибки приема (выделения) кодовой комбинации из 8 разрядов при допустимой вероятности ошибки выделения разрядного импульса (ошибки приема разрядов независимы) находим из выражения [3, 5]:
В системе организована канальная синхронизация. То есть, в начале каждого цикла передачи информации (первый канальный интервал) передается 2 одинаковых ИС. Кадровое синхрослово по своей структуре должно существенно отличаться от всех возможных кодовых комбинаций, поэтому необходимыми требованиями к синхросигналу являются: энергия больше энергии, передаваемой в информационном канале, а так же чтобы его форма не повторяла форму сигнала [3].