Разработка функциональных узлов цифровой системы передачи - Курсовая работа

Рост потребности в услугах электросвязи для различных сфер деятельности людей обусловил бурное развитие средств телекоммуникаций в стране. Она обусловлена повсеместным строительством цифровых АТС, внедрением услуг передачи данных, развитием цифровых сетей с интеграцией служб, модернизацией сетей технологической связи. Решить ее можно тремя способами: путем строительства волоконнооптических линий связи (ВОЛС), использования радиорелейных систем или с помощью цифровизации медных линий связи. Использование цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами передачи: высокой помехоустойчивостью, слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи, стабильностью электрических параметров каналов связи, эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений и др. Возможность резкого увеличения объемов передаваемой информации реализуется в результате использование СВЧ диапазона в радиорелейных системах.Конкретная форма этого сигнала зависит от метода кодировки и выбирается с целью оптимизации использования передающей среды. Все методы модуляции включают операции с одним (или более) из трех фундаментальных параметров частотного представления сигнала, которыми являются амплитуда, частота и фаза. Соответственно, существуют три основные технологии модуляции, выполняющие преобразование цифровых данных в аналоговый сигнал (см. рисунок 1.1): амплитудная манипуляция (amplitude-shift keying - ASK), частотная манипуляция (frequency-shift keying - FSK) и фазовая манипуляция (phase-shift keying - PSK). Зная требуемую скорость передачи данных (151 Мбит/с) определим ширину полосы пропускания: ВТ=(1 r) •R=(1 0)•151•106=151 МГЦ. где R - скорость передачи битов, а r связано с методом фильтрации сигнала для создания полосы пропускания; как правило, 0<г<1. В данной системе двоичный 0 представляется сигнальным пакетом, фаза которого совпадает с фазой предыдущего посланного пакета, а двоичная 1 представляется сигнальным пакетом с фазой, противоположной фазе предыдущего пакета.На выходах преобразователя формируются четный и нечетный цифровые потоки (рисунок 2.2 б) и в)), которые формируют квадратурные составляющие сигналов I(t) и Q(t), рисунок 2.2 г) и д). Рисунок 2.2 - Процесс формирования сигнала КАМ-64 а) Случайный входной цифровой поток б) Четный цифровой поток в) Нечетный цифровой поток г) Синфазная составляющая сигнала I(t) д) Квадратурная составляющая сигнала Q(t) е) Временная зависимость синфазного сигнала на выходе перемножителя I(t) ж) Временная зависимость квадратурного сигнала на выходе перемножителя Q(t) з) Сигнал КАМ-64 Схема Костаса.Эта схема восстановления использует одновременно две параллельные схемы отслеживания сигнала (I и Q) для одновременного выделения составляющих I и Q сигнала, который управляет ГУН . Сигнал с модулятора на промежуточной частоте 70 МГЦ поступает на предварительный усилитель (точка 1, рисунок 2.7), после чего поступает на смеситель. В смесители он умножается на сигнал с синтезатора частота (точка 4, рисунок 2.8), в результате чего происходит перенос с ПЧ на СВЧ (точка 2, рисунок 2.9), фильтр ПФ1 пропускает сигнал на несущей частоте, отфильтровывая побочные составляющие (точка 3, рисунок 2.10), далее сигнал усиливается усилителями УС2 и УС3, так как УС2 и УС3 усиливают на фиксированное значение, необходимое значение мощности сигнала настраивается с помощью аттенюатора.Цифровой синтезатор частоты представляет собой систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), (рис. Делитель частоты (ДЧ) уменьшает частоту опорного кварцевого генератора (ОКГ) fокг =10 МГЦ до частоты сравнения FCP=1 МГЦ . На второй вход фазового детектора через делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) поступает сигнал от генератора, управляемого напряжением (ГУН). Предположим, что частота ГУН отличается от заданного значения fгун на величину ошибки ? fгун. Этот сигнал усиливается и поступает на управляющий вход ГУН, изменяя частоту ГУН таким образом, чтобы сигнал ошибки был равен нулю.В настоящее время существует много фирм, выпускающих микросхемы, работающие в СВЧ диапазоне. Остановимся на микросхемах, выпускаемых фирмой «Hittite» В качестве МШУ выбран усилитель HMC-ALH444 (1-12 GHZ). Выбор усилителя представлен в пункте 3.1 Характеристики МШУ и его функциональная схема отражены в приложении А.Полная функциональная схема будет иметь вид, представленный на рисунке 6.1На основе рассчитанного ОСШ были вычислены основные энергетические характеристики системы, которые позволили подобрать необходимый выходной усилитель мощности передатчика, для обеспечения передачи сигнала на расстояние 21 км. Была разработана функциональная схема приема передатчика и рассмотрены спектральные характеристики на выходе различных узлов, приведены основные трудности, возникающие при переносе сигнала в СВЧ область: наличие побочных излучений у передатчика, и возможность приема зеркального канала у приемника.Функциональная схема МШУ имеет вид: Рисунок А.1-Функциональная схема МШУ Рисунок А.2-П

В ходе выполнения данной работы была построена цифровая система передач для метода модулятора КАМ-64. При построении системы были рассчитаны отношение сигнал-шум 33,15 ДБ, при котором будет соблюдаться заданная вероятность ошибки. На основе рассчитанного ОСШ были вычислены основные энергетические характеристики системы, которые позволили подобрать необходимый выходной усилитель мощности передатчика, для обеспечения передачи сигнала на расстояние 21 км. Для построения системы передачи была выбраны микросхемы фирмы Hittite изза широкой номенклатуры.

Была разработана функциональная схема приема передатчика и рассмотрены спектральные характеристики на выходе различных узлов, приведены основные трудности, возникающие при переносе сигнала в СВЧ область: наличие побочных излучений у передатчика, и возможность приема зеркального канала у приемника. Было рассчитано, что для ослабления зеркального канала необходим фильтр не менее 4 порядка.

Для обеспечения несущей частоты в 6 ГГЦ была разработана функциональная схема синтезатора и подобраны основные микросхемы для его реализации.