Анализ методов повышения чувствительности аппаратуры потребителя спутниковых радионавигационных систем

Анализ методов уменьшения собственных шумов, пространственной селекции, сужения полосы пропускания для повышения чувствительности аппаратуры радионавигационных систем. Ограничения по исполнению адаптивных антенн. Схема корреляционного приёмника.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 29.04.2018
Размер файла 52,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ методов повышения чувствительности аппаратуры потребителя спутниковых радионавигационных систем

Загузов М. Е.

В данной работе проведён анализ методов повышения чувствительности аппаратуры потребителя (АП) спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Рассмотрены такие методы, как уменьшение собственных шумов, пространственная селекция, сужение полосы пропускания.

Ключевые слова: чувствительность, пространственная селекция, собственные шумы, полоса пропускания, спутниковая радионавигационная система.

Когда АП, например автомобиль с приёмником СРНС, находится на открытой местности, сигнал, излучаемый с навигационного космического аппарата (НКА), принимается, решается навигационная задача, определяются координаты, чувствительности АП достаточно. Но как только в данной ситуации автомобиль въезжает в лес, сигнал пропадает, чувствительности АП не хватает. Поэтому актуальной задачей является анализ и разработка методов повышения чувствительности. Выделяются следующие методы повышения чувствительности АП СРНС: уменьшение собственных шумов, пространственная селекция, сужение полосы пропускания.

Уменьшение собственных шумов

Для повышения чувствительности АП следует как можно больше снизить потери в его входных элементах и коэффициент шума первых каскадов, а также обеспечить максимально возможные коэффициенты усиления по мощности первых каскадов.

Антенну необходимо интегрировать в одном модуле с предварительным усилителем/полосовым фильтром (ПУ/ПФ), который предназначен для обеспечения заданного значения коэффициента шума (шумовой температуры) АП, ограничения частотного спектра шумов, режекции внеполосных помех [1].

ПУ/ПФ обычно включает устройство защиты входа (УЗ), малошумящий усилитель (МШУ) и полосовой фильтр.

Устройство защиты входа должно предотвращать нарушение функций последующих радиоэлектронных элементов при поступлении на его вход сигнала с пиковой плотностью мощности 69 кВт/м в течение 10 мс или непрерывного сигнала с плотностью мощности 348 Вт/м.

Малошумящий усилитель должен иметь коэффициент шума Кш ? 4 дБ, работать в тракте с волновым сопротивлением R0 = 50 Ом, иметь по входу и выходу КСВ ? 2 и обеспечивать в рабочем диапазоне частот коэффициент усиления Ку ? 26...30 дБ. При выполнении данных требований шумы последующих каскадов радиоприемника практически не влияют на итоговое значение коэффициента шума АП.

Полосовой фильтр осуществляет фильтрацию сигналов в полосе частот ?f ? 60 МГц (относительно несущей частоты) и подавление шумов и иных помех, действующих вне данной полосы пропускания. Параметры амплитудно-частотной характеристики ПФ выбирают в зависимости от требуемого уровня подавления внеполосных помех.

Потери мощности в устройстве защиты входа составляют 1 дБ, в ПФ около 2 дБ, так что общие потери в ПУ/ПФ не превосходят 3 дБ [1].

Пространственная селекция

В силу того, что навигационные спутники находятся на высоте около 20000 км, излучаемые электромагнитные колебания достигнут поверхности Земли в виде плоских электромагнитных волн. Электромагнитные волны поступают в антенный тракт как в виде прямых волн, из которых извлекается требуемая информация, так и в виде волн отраженных от предметов окружающих антенну [2].

Поэтому АП часто работает в условиях воздействия помех, приходящих с направлений, отличных от направлений прихода спутниковых сигналов. Наиболее эффективным способом повысить помехоустойчивость и чувствительность АП РНС в этом случае является пространственная обработка сигналов (ПОС), которая предполагает использование антенной решетки (АР), служащей датчиком пространственных различий приходящих сигналов. Используя эти различия, ПОС способна обеспечить дополнительное подавление помех от 30 до 50 дБ и более [1].

Для решения данной задачи активно применяются антенны с адаптивно управляемой диаграммой направленности, т.е. с помощью адаптивных антенных решеток (ААР). Но для АП массового применения существуют ограничения по исполнению адаптивных антенн, как по габаритам конструкции, так и с учетом необходимости их стабилизации в пространстве. Поэтому, на практике для специальных носителей (самолетов истребительной и бомбардировочной авиации) стран НАТО применяют ААР сравнительно малых размеров с управляемым лучом и с адаптивным наведением минимума диаграмм направленности на помеху [3].

Сужение полосы пропускания

В АП РНС широко применяется корреляционный принцип измерения параметров сигнала. На рисунке 1 приведена структурная схема корреляционного приемника, состоящая из перемножителя (П) и интегратора (И).

Рисунок 1 - Структурная схема корреляционного приёмника

Интегратор предназначен для выделения полезного сигнала из смеси сигнала и помехи:

(1)

Спектральная плотность сигнала сосредоточена в очень узкой полосе частот. Так как шум белый, его спектральная плотность распределена равномерно по всей полосе частот.

С увеличением времени интегрирования, полоса пропускания интегратора сужается, следовательно, ослабится мощность помехи

(2)

а мощность сигнала не изменится

(3)

Отношение сигнал/шум

(4)

радионавигационный спутниковый чувствительность шум

Из формулы (4) видно, что с сужением полосы пропускания увеличивается отношение сигнал/шум, а значит, повышается чувствительность приёмника. Отношение сигнал/шум можно увеличить во столько раз, во сколько можно сузить полосу пропускания.

Заключение

В данной работе проведён анализ методов повышения чувствительности АП СРНС. Рассмотрены такие методы, как уменьшение собственных шумов, пространственная селекция, сужение полосы пропускания. Уменьшение собственных шумов позволяет добиться общих потерь мощности в ПУ/ПФ до 3 дБ. Пространственная селекция способна обеспечить дополнительное подавление помех от 30 до 50 дБ и более, но для АП массового применения существуют ограничения по исполнению адаптивных антенн, как по габаритам конструкции, так и с учетом необходимости их стабилизации в пространстве. Сужение полосы пропускания можно добиться увеличением времени интегрирования корреляционного приёмника. С сужением полосы пропускания увеличивается отношение сигнал/шум, а значит, повышается чувствительность приёмника. Отношение сигнал/шум можно увеличить во столько раз, во сколько можно сузить полосу пропускания.

Таким образом, наиболее эффективным методом повышения чувствительности АП СРНС является сужение полосы пропускания.

Библиографический список

1 ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 4-е, перераб. и доп. - М: Радиотехника, 2010. 800 с, ил.

2 Конин, В. В. Спутниковые системы навигации: учеб. пособие / В. В. Конин. - М. Радиотехника, 2008. - 252 с.

3 Иванов, А. М. Разработка методов пространственно-временной режекции помех в аппаратуре потребителей спутниковых радионавигационных систем: автореф. дис. на соискание уч. ст. канд. технических наук / Иванов Александр Михайлович. - С., 2008. - 16 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Обоснование необходимости использования и развития радионавигационных систем. Анализ принципа построения и передачи сигналов радионавигационных систем. Описание движения спутников. Принцип дифференциального режима и методы дифференциальной коррекции.

    курсовая работа [654,2 K], добавлен 18.07.2014

  • Принцип работы радиорелейных и спутниковых систем передачи информации. Расчет множителя ослабления и потерь сигнала на трассе. Выбор поляризации сигнала и основные характеристики антенн. Определение чувствительности приемника и аппаратуры системы.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 29.07.2013

  • Определение полосы пропускания и типа первых каскадов для обеспечения заданной чувствительности. Подбор избирательных систем преселектора, промежуточной частоты и коэффициента усиления. Расчет фильтра сосредоточенной селекции и детектора радиоимпульсов.

    курсовая работа [555,5 K], добавлен 17.10.2011

  • Характеристика основных функций и возможностей спутниковых радионавигационных систем - всепогодных систем космического базирования, которые позволяют определять текущие местоположения подвижных объектов. Система спутникового мониторинга автотранспорта.

    реферат [2,9 M], добавлен 15.11.2010

  • Техническое обоснование и расчет линейной структурной схемы УКВ приемника радиостанции. Расчет полосы пропускания приёмника и выбор числа преобразований частоты. Избирательность каналов приемника и расчет реальной чувствительности. Источник питания.

    курсовая работа [163,7 K], добавлен 04.03.2011

  • Проектирование структурной схемы линейного тракта приёмника радиовещательного переносного. Расчёт необходимой полосы пропускания, распределение усиления по каскадам. Проверка возможности осуществления регулировок. Коэффициенты шума и чувствительности.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.03.2011

  • Развитие спутниковой навигации. Структура навигационных радиосигналов системы GPS. Состав навигационных сообщений спутников системы GPS. Алгоритмы приема и измерения параметров спутниковых радионавигационных сигналов. Определение координат потребителя.

    реферат [254,9 K], добавлен 21.06.2011

  • Сущность и параметры надежности как одного из основных параметров радиоэлектронной аппаратуры. Характеристика работоспособности и отказов аппаратуры. Количественные характеристики надежности. Структурная надежность аппаратуры и методы ее повышения.

    реферат [1,5 M], добавлен 17.02.2011

  • Многовариантный анализ в системе автоматизированного проектирования (САПР). Методы анализа чувствительности системы управления (СУ) при их использовании в САПР. Статистический анализ СУ в САПР с целью получения информации о рассеянии выходных параметров.

    контрольная работа [5,7 M], добавлен 27.09.2014

  • Комплексная классификация технологий и общая характеристика типов беспроводных сетей. Оценка факторов и анализ методов повышения производительности в Ad-Hoc сетях. Описание методов повышения производительности Ad-Hoc сетей на основе различных технологий.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 28.12.2011

  • Типы радиорелейных линий прямой видимости. Состав комплекса унифицированных радиорелейных систем связи, типы антенн. Технические характеристики аппаратуры, план распределения частот. Расчет числа узловых и промежуточных станций, мощности сигнала.

    курсовая работа [62,9 K], добавлен 25.03.2011

  • Шумы усилителей, происхождение и виды шумов. Помехи:экранирование и заземление. Сигнальное, межприборное заземление. Методы сужения полосы пропускания. Классификация помех в устройствах ЭВМ. Помехи в цепях питания и меры по их уменьшению.

    реферат [38,7 K], добавлен 23.05.2003

  • Технические данные аппаратуры и кабелей. Расчет длины участка регенерации: местного, внутризонового, магистрального. Защищенность сигнала от шумов в линейном тракте. Параметры шумов оконечного оборудования. Нормирование качества передачи информации.

    курсовая работа [992,6 K], добавлен 20.04.2015

  • Разработка проекта импульсного приёмника радиолокационной станции (РЛС) дециметрового диапазона. Классификация радиолокации, параметры качества приема. Расчёт параметров узлов схемы структурной приёмника. Определение полосы пропускания приёмника.

    дипломная работа [377,6 K], добавлен 21.05.2009

  • Структурная схема приемника. Расчет полосы пропускания приемника. Выбор промежуточной частоты и транзистора для входного каскада УВЧ. Расчет реальной чувствительности, коэффициента усиления детекторного тракта, параметров высокочастотной части приемника.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.11.2013

  • Предварительный выбор структурной схемы приёмника. Расчёт полосы пропускания линейного тракта. Распределение частотных искажений по селективным каскадам приёмника. Выбор средств обеспечения избирательности приёмника и расчёт сопряжения контуров.

    контрольная работа [181,3 K], добавлен 13.07.2013

  • Амортизация как система упругих опор, на которые устанавливается объект для защиты от внешних динамических воздействий. Знакомство с особенностями проектирования систем защиты радиоэлектронной аппаратуры от механических воздействий, анализ способов.

    контрольная работа [1,3 M], добавлен 06.08.2013

  • Рассмотрение методов измерения параметров радиосигналов при времени измерения менее и некратном периоду сигнала. Разработка алгоритмов оценки параметров сигнала и исследование их погрешностей в аппаратуре потребителя спутниковых навигационных систем.

    дипломная работа [3,6 M], добавлен 23.10.2011

  • Способы совершенствования помехозащищенных радиотехнических систем (РТС), анализ их основных характеристик и параметров. Методы повышения скрытности РТС, их устойчивости к преднамеренным помехам. Оценка эффективности предлагаемых технических решений.

    дипломная работа [559,5 K], добавлен 17.04.2015

  • Состав структурной схемы приёмника. Определение уровня входного сигнала, числа поддиапазонов, полосы пропускания, коэффициента шума, параметров избирательных систем тракта радиочастоты. Разработка тракта усиления промежуточной частоты изображения и звука.

    курсовая работа [815,7 K], добавлен 30.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.