Генератор посылки

Министерство  образования Российской Федерации

 

Санкт-Петербургский  Государственный Морской Технический  Университет

 

Кафедра морских информационных систем и  технологий

 

 

 

Курсовая  работа

 

Генератор посылки

 

 

Выполнили ст.гр.3480

Суханов Д.А.

Захаров П.А.

Ушанов А.С.

Проверили:

Филимонов А.К.

Федосцев В.Д.

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012 г.

1. Введение

Генераторы посылки мы будем рассматривать на основе макета гидролокационного комплекса ГЛ-31.

В данной курсовой работе приняты  следующие сокращения и символы:

БФС – блок формирования сигналов

БПФС – блок подискретного формирования сигналов

УМ – усилитель мощности

АБ – антенный блок

УЭС – усилитель эхо-сигналов

БОС – блок обработки  сигналов

БП – блок питания

ЗГ – задающий генератор

ДЧ – делитель частоты

КП – коммутатор периода

РС – регистр сдвига

ФИ – формирователь  импульсов

ФКП – формирователь кодовой  последовательности

БК – блок коммутации

СС – схема совпадения

ИНВ – инвертор

ИЛИ – схема ИЛИ

ОУ – ограничитель уровня

ПУ – полосовой усилитель

ЧД – частотный детектор

КПР – компаратор

КК – коммутатор кода

Σ – сумматор

«+» - частотная составляющая сигнала 469 кГц

«-» - частотная составляющая сигнала 489 кГц

 

2. Назначение

• Макет гидролокационного комплекса ГЛ-31 (далее - комплекс) обеспечивает формирование и излучение импульсного сигнала, состоящего из отдельных элементов (дискрет), примыкающих друг к другу по времени и манипулированных по частоте М-последовательностью, кодами Баркера или другими кодами, содержащими не более 31 элемента.

• Комплекс обеспечивает прием эхо-сигналов, их обработку, согласованную с кодом зондирующего сигнала, и последующую регистрацию на магнитограф с одновременным наблюдением на экране электронного осциллографа.
• Комплекс предназначен для исследования в лабораторных, лабораторно-морских и натурных условиях характеристик сложных зондирующих сигналов и эхо-сигналов, отраженных различными объектами в соответствии с ТЗ на НИР «Плавунец».
• Рабочие условия испытаний: температура окружающей среды от 283 до 308⁰К (от +10⁰С до 35⁰С); относительная влажность воздуха до 80% при температуре +25⁰С. Атмосферное давление от 86 до 106 кПа (от 650 до 800 мм рт.ст). Напряжение питающей сети 220В, частотой 50 Гц с содержанием гармоник до 5%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Состав комплекса

• Универсальный макет прибора ГЛ-31 (базовый пульт) – 1шт

• Плата блока подискретного формирования сигнала БПФС – 2шт
• Передняя панель сменная – 2шт
• Плата переходная – 1шт
• Ящик укладочный для цифровых плат – 1шт
• Антенна с кабелем – 1шт
• Арматура крепления антенны – 1шт
• Комплект соединительных колебаний – 1шт
• Техническое описание – 1шт
• Магнитограф (НО-67) – 1шт
• Электронный осциллограф (С1-65) – 1шт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Устройство комплекса и работа его составных частей

 

1. Принцип действия в режиме работы 1

Комплекс ГД-31 использует сложные частотно-манипулированные М-последовательностью сигналы. Кодовые 3I-но-элементные последовательности для шести сигналов представлены в табл.1. Знак «+» означает частотную составлявшую сигнала: 469 кГц, знак «-»:  489 кГц.

Функциональная схема  комплекса представлена на рис.1 и содержит следующие основные блоки:

• блок формирования сигналов (БФСэ)
• усилитель мощности (УМ);

• антенный блок (АБ);

• усилитель эхо-сигналов (УЭС);
• блок обработки сигналов (БОС);
• блок питания (БП).

 

БФС формирует одну из шести  кодовых посылок в соответствии с табл.1, заполняет ее несущими частотами, подает на УМ и далее на АБ, который  создает в зоне диаграммы направленности интенсивные акустические волны с определенным периодом между излучением. Во время отсутствия излучения АБ принимает отраженные сигналы и подает их на УЭС, где происходит усиление отраженного сигнала, фильтрация его частотных составляющих, выделение огибающих и подача их в БОС, в котором осуществляется декодирование и сжатие поступающих сигналов.

Задающий генератор (ЗГ) БФС формирует импульсы, частотой следования 22,5 МГц. Для формирования двух частотных составляющих сложного сигнала частота ЗГ делится двумя параллельными делителями частоты (ДЧ-I, ДЧ-2) до значений 469 кГц и 489 кГц соответственно.

К выходу ДЧ-2 подключены вход коммутатора периода (КП) и последовательная цепь делителей частоты (ДЧ-3, ДЧ-4, ДЧ-5), выходы которых также соединены с КП. Коэффициент деления каждого делителя равен 10. КП осуществляет выбор периода следования зондирующих посылок: 43,5; 435; 4350 ; 43500 мс и увеличивает коэффициенты деления последующих делителей в 10, 100, 1000 раз.

К выходу КП подключена еще одна цепь делителей частоты  ДЧ-6 - ДЧ-8. ДЧ-6 формирует последовательность тактовых импульсов для прохождения сигналов по регистрам сдвига (РО+, РС-) БОС в режиме приема.

ДЧ-7 формирует  последовательность тактовых импульсов  для прохождения сигнала по регистру сдвига (PC) БФС в режиме излучения. Частота следования тактовых импульсов в 4 раза ниже частоты ДЧ-6.

ДЧ-8 совместно  с формирователем импульсов (ФИ) формирует  период следования зондирующих посылок, запуская регистр сдвига (PC).

Для формирования последовательности, состоящей из 31-ой дискреты, импульс, подаваемый от ФИ, продвигаясь тактовыми импульсами от ДЧ-7 по PC, подается на формирователи кодовых последовательностей (ФКП-1 - ФКП-6), входы которых соединены с выходами регистра соответственно с табл.1.

Блок коммутации (БК) служит для формирования одного из шести возможных сложных сигналов путем подключения каналов «+» и «-» необходимых схем ФКП-1 - ФКП-6 к соответствующим схемам совладения CC-I - СС-4, либо ко входам РС+, РС- БОС для проверки соответствия кода, набранного в БОС с формируемым кодом в БФС, отключая при этом вход УМ от выходов БФС и вход БОС от выходов УЭС. Вторые входы CC-I – СС-4 подключены напрямую и через инвертор (ИНВ) к выходам ДЧ-I и ДЧ-2. При одновременном поступлении импульсов с одного из каналов «+» или «-» схем ФКП и с выходов ДЧ-1 или ДЧ-2 на соответствующие знаку дискрет сигнала схемы совпадения, последние включают выходные схемы ИЛИ.

В результате на вход двухтактного усилителя мощности (УМ) подаются два взаимноинвертированных сигнала с первой либо со второй частотой заполнения.

Одновременно эти же сигналы поступают на имитатор УМ для настройки и аналоговой проверки приемного тракта путем подачи сигнала на вход УЭС, который отключен при этом от антенны.

С выхода УМ на АБ подается мощный синусоидальный частотно-манипулированный сигнал, излучаемый в морское пространство.

Принимаемый АБ отраженный сигнал поступает на вход усилителя эхо-сигналов (УЭС) и через ограничитель уровня входного сигнала (0У) усиливается в полосовом усилителе (ПУ). Далее осуществляется выделение огибающих дискрет и разностная оценка их уровней в частотном детекторе (ЧД) и компараторах (КПР+, КПР-), с выходов которых прямоугольные взаимно инвертированные импульсы поступают на информационные входы соответствующих регистров сдвига (РС+, РС-) БОС и продвигаются по ним тактовыми импульсами, подаваемыми ДЧ-6 БФС.

Для повышения  помехоустойчивости и накопления импульсов  при аналоговой оценке сигнала с  РС+ и PC- «берутся» четыре выборки за дискрету, то есть каждый регистр РС+, РО- БОС имеет в четыре раза больше ячеек, чем регистр PC ВФС.

Сравнение принятой реализации с копией сигнала производится на сумматоре (Σ), на вход которого через  коммутатор кода (КК) поступают взаимноинвертированные импульсы от РС+, РС-. При совпадении копии сигнала, сформированной на КК, с принимаемым колебанием, на выходе Σ появляется основной пик сжатого сложного сигнала, длительностью, равной, примерно, длительности одной дискреты, и существенно превышающий побочные максимумы.

 

2. Принцип действия в режиме работы 2

Функциональная  схема комплекса в режиме работы 2 представлена на рис.2.

В данном режиме работы вместо БФС установлен блок подискретного формирования сигналов (БПФС), позволяющий формировать помимо основных шести различные другие кодовые последовательности при сохранении частотных составляющих сложного сигнала.

К выходу регистра сдвига (PC) БПФС через коммутатор кода (КК) подключен один формирователь кодовой последовательности (ФКП). КК осуществляет подискретное формирование последовательности импульсов в соответствии с табл.1, либо другие кодовые последовательности, например, М-последовательности, отличные от приведенных в табл.1 или длиной меньше 31-ой дискреты, кода Баркера и др.

КК позволяет  также осуществить проверку соответствии кода, набранного в БОС, с кодом БПФС аналогично проверки работы 1.

В остальном работа комплекса во 2-ом режиме аналогична работе в 1-ом режиме.

 

 

 

 

 

Таблица 1

Таблица кодовых последовательностей

Дискреты	Сигнал
	1	2	3	4	5	6
Д1	+	+	+	+	+	+
Д2	-	-	-	-	-	-
Д3	+	+	+	+	+	+
Д4	-	-	-	-	-	-
Д5	+	+	+	+	+	+
Д6	+	-	+	-	-	+
Д7	+	-	-	-	-	-
Д8	-	-	+	-	+	-
Д9	+	-	-	+	-	-
Д10	+	+	-	+	-	-
Д11	-	-	-	+	-	+
Д12	-	-	-	-	+	+
Д13	-	+	+	+	-	+
Д14	+	-	+	+	+	-
Д15	+	+	-	+	+	-
Д16	+	+	-	+	+	+
Д17	+	-	+	+	+	+
Д18	+	-	-	-	+	-
Д19	-	+	-	-	-	+
Д20	-	+	+	+	+	+
Д21	+	+	+	-	+	+
Д22	+	+	+	-	-	+
Д23	-	+	+	+	-	+
Д24	+	-	+	+	+	-
Д25	-	-	-	-	+	+
Д26	-	-	+	-	+	-
Д27	+	+	+	-	-	-
Д28	-	+	+	-	-	-
Д29	-	-	-	+	-	+
Д30	-	+	-	-	-	-
Д31	-	+	-	+	+	-