4.1 Расчет энергетических характеристик разрабатываемого устройства
В соответствии с требованием задания на КП дальность связи должна составить 3 км. Определим необходимое значение мощности РПдУ для формата 256 КАМ в следующей последовательности.
1. Определим чувствительность приемного устройства СВЧ модуля:
Pпрmin
= Ks
kT0df
(4.2)
где Ks – коэффициент шума РПрУ в разах (Ks = 1,68);
k - постоянная Больцмана;
T0 – температура РПрУ в градусах Кельвина (T0 = 300).
df – полоса частот системы связи для заданного формата (определена в первом разделе);
2. Определим мощность принимаемого сигнала для обеспечения заданного значения вероятности ошибки:
Вт
Отношение сигнал/шум определено в первом разделе (С/Ш = 42,25 дБ).
Для обеспечения полученного значения мощности сигнала на входе приемного устройства на расстоянии R= 3000 м мощность передатчика должна быть равна:
(4.3)
где G1, G2 – коэффициенты усиления антенн передающего и приемного устройств;
λ – длина волны (
λ=
);
А – ослабление сигнала на гидролокаторах (пыль, туман, дождь, снег и т.д.);
В соответствии с заданием диаметр антенного устройства не должен превысить 0.4 м .
Определим значение коэффициента усиления антенны:
(4.4)
где Sэф
– эффективная площадь антенны,
- геометрическая площадь раскрыва
антенны.
(4.5)
Тогда
= 0.08 м2.
Выбираем усилитель имеющий значение выходной мощности в линейном режиме работы равную P1дБ = 10 мВт.
При наличии дождя с интенсивностью 50 мм/час (сильный дождь) дополнительные потери составляют -1 дБ/км. Это приводит к значительному уменьшению дальности связи.
4.2 Выбор микросхем для приемного и передающего устройств
В соответствии с исходными данными система связи должна обеспечить передачу цифрового сигнала 130 Мбит/с на расстоянии до 3000 м используя формат 256 КАМ. Анализ современной элементной базы показал, что в настоящее время имеются недорогие усилители, обеспечивающие в диапазоне частот до 40 ГГц значение коэффициента шума 5 дБ и мощность выходного сигнала 10 мВт. Усилители большей мощности имеют большую стоимость и меньшую номенклатуру.
Используем малошумящий усилитель HMC 517, предназначенный для работы в диапазоне частот 24,0…36,0 ГГц. Основные технические характеристики усилителя приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Основные характеристики усилителя HMC 517
Из таблицы видно что усилитель с частотой 32 ГГц имеет коэффициент усиления по мощности около 20 дБ, коэффициент шума не более 2,6 дБ, выходная мощность в точке 1 дБ компрессии около 8 дБ, потребляемый ток 58 mА.
В качестве усилителя выходного каскада можно применить микросхему HMC-AUH312: широкополосная оптическая управляемая, работающая на частотах 0,5 – 65 ГГц, обеспечивающая выигрыш в 10 дБ.
Выводы:
В результате выполнения четвертого раздела получили следующие результаты:
1) Рассчитано значение коэффициента шума РПрУ:
- Ks = 1,68 или KsдБ = 2,25 дБ.
2) Рассчитано значение мощности выходного каскада РПдУ при отсутствии потерь в атмосфере:
-
.
3) Произвели выбор необходимых микросхем:
МШУ на микросхеме HMC 517; СЧ на микросхеме HMC-AUH312; ДЧ на 2 (прескалер) на микросхеме HMC361.