Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Практическая реализация ЦВ традиционно включает в себя жесткую аппаратную часть (многоканальный коррелятор) и программируемый вычислитель. Многоканальный коррелятор представляет собой отдельную микросхему, в которой реализованы все необходимые для работы НАП корреляторы (несмещенные, опережающие и запаздывающие, с обычным и суженым стробом и т.д.), генераторы дальномерных кодов, управляемые опорные генераторы и схемы управления режимами работы коррелятора. В некоторых типах микросхем многоканального коррелятора реализуются также петли слежения за задержкой кода, частотой и фазой сигнала, а также схемы демодуляции навигационного сообщения.
Программируемый вычислитель реализует обработку отсчетов с выходов многоканального коррелятора, следующих с относительно невысокой частотой (100...1000 Гц) с целью решения конечной навигационной задачи, используя для этого соответствующее программное обеспечение. В последние годы интенсивно развивается направление, основанное на полностью программной реализации ЦВ. При этом он может выполняться на программируемых процессорах общего назначения (в том числе и на персональных ЭВМ) или на цифровых сигнальных процессорах (Ирга1 Ядпа1 Рго- 485 Глава 13 сезюг (РЯР)). Основным достоинством такого подхода является большая гибкость при проектировании новых типов НАП, а также широкие возможности по использованию новых, перспективных алгоритмов обработки сигналов информации, например, одноэтапных алгоритмов (см.
п. 6.5). Кроме того, при таком подходе снижается стоимость и время разработки НАП. 13.2. Антенна навигационного приемника Антенна навигационного приемника должна, с одной стороны, обеспечивать прием сигналов всех видимых НС, а, с другой стороны, по возможности режектировать переотраженные от местных предметов спутниковые сигналы (помехи многолучевого распространения) и другие помехи. Поскольку данные требования противоречивы, к стандартным антеннам предъявляется компромиссное требование — надежный прием сигналов НС, находящихся выше 5' над горизонтом (угол маски), в предположении, что помеховые сигналы приходят с углов места, меньших угла маски.
При этом коэффициент усиления антенны в рабочем секторе углов (0...360' по азимуту и 5...90' по углу места) не должен меняться существенно. Если антенна используется для двухчастотного приемника, работающего в диапазонах Г.1 и Г.2, то она должна быть широкополосной. Типичные характеристики антенны (для рабочего диапазона частот 1570...1625 МГц): обеспечение работы в тракте с волновым сопротивлением, Ом ..
50 коэффициент стоячей волны (КСВ) . не более 2 коэффициент эллиптичности антенны в зените, дБ ............не менее — 3,5 минимальное значение коэффициента усиления б относительно изотропного излучателя с круговой поляризацией в меридиональных сечениях (как функция угла возвышения р), дБ: 5' >,0>0 .....
10' >р" >5'... — 5>б>-7,5 б>-4,5 б> — 2,5 15 >,0>10 486 ,0 >15' б> — 2. Обычно используют микрополосковую антенну [12.1], достоинствами которой являются малые масса и габаритные размеры, простота изготовления и дешевизна. Такая антенна состоит из двух параллельных проводящих слоев, разделенных диэлектриком: нижний проводящий слой является заземленной плоскостью, верхний собственно излучателем антенны. По форме излучатель может быть прямоугольником, эллипсом, пятиугольником и т.д. Антенна рассчитывается для работы на низшей резонансной моде, которая излучается в Аппаратура потребителей основном в верхнюю полусферу (в направлении вертикальной оси). Микрополосковая антенна имеет диаграмму направленности (ДН), обеспечивающую всенаправленный прием сигналов правосторонней круговой поляризации в верхней полусфере.
Часто антенна интегрируется в одном модуле с предварительным усилителем/полосовым фильтром (ПУ/ПФ) (рис. 13.2), который предназначен для обеспечения заданного значения коэффициента шума (шумовой температуры) АП, ограничения частотного спектра шумов, режекции внеполосных помех и обычно включает устройство защиты входа 1УЗ), малошумящий усилитель и полосовой фильтр (рис, 13.3). УЗ Рис. 13.2. Структура антенного модуля Рис. 13.3.
Схема предварительного усилителя 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 Втlм' 12.8~. Малошумящий усилитель должен иметь коэффициент шума К <4 дБ, работать в тракте с волновым сопротивлением Р~'= 50 Ом, иметь по входу и выходу КСВ < 2 и обеспечивать в рабочем диапазоне частот коэффициент усиления К =26...30 дБ. При выполнении данных требований шумы последую- У щих каскадов радиоприемника практически не влияют на итоговое значение коэффициента шума АП. Полосовой фильтр осуществляет фильтрацию сигналов в полосе частот ф' = 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. 13.3. Радиоприемник Основными функциями радиоприемника АП СРНС ГЛОНАСС являются: 487 Глава 13 усиление радиосигналов, фильтрация шумов и внеполосных помех, перенос сигналов на более низкую (промежуточную) частоту.
Обобщенная схема современного радиоприемника приведена на рис. 13.4. Антенна ~ Радиоприемник ПУ/ПФ У1 Рис. 13.4. Схема радиоприемника В данной схеме осуществляется двукратное понижение частоты входного сигнала. Первый смеситель переносит сигнал на первую промежуточную частоту ~'„~, =100...200 МГц, а второй — на вторую промежуточную частоту Гор~ =10...40 М1 ц. Назначение ПФ| — выделение полезных навигационных сигналов и режекция вне полосных помех. Поэтому он имеет полосу пропускания фп = 14 МГц, соответствующую полосе частот, занимаемых радиосигналами НС ГЛОНАСС. В качестве таких фильтров широко используются фильтры на поверхностных акустических волнах. Недостатком данного типа фильтров является достаточно большое ослабление полезного сигнала (на 20...22 дБ), что необходимо учитывать при выборе коэффициента усиления усилителя У1 и при расчете общего коэффициента усиления приемного тракта.
Низкочастотный фильтр, стоящий после второго смесителя предназначен для подавления сигнальных составляющих суммарной частоты, образующихся на выходе смесителя. При больших значениях ~„'„2 вместо низкочастотного фильтра можно использовать соответствующий полосовой фильтр. Отметим, что радиоприемник на рис. 13.4 является одноканальным и переносит все радионавигационные сигналы на вторую промежуточную частоту. Задача частотного разделения радиосигналов различных НС в современных приемниках решается в блоке корреляторов путем использования различных несущих частот перестраиваемых опорных генераторов. Рассмотрим требования к общему усилению сигналов в радиоприемнике.
В п. 11.2.2 отмечалось, что на входе радиоприемника мощность навигационного радиосигнала составляет — 161 дБВт, а спектральная плотность внутреннего шума равна — 201,5 дБВт/Гц (при значении коэффициента шума приемника К = 2,5 дБ). Полоса пропускания радиоприемника определяется полосой пропускания ПФ1 и составляет зГпф = 14 МГц. Следовательно, мощность шума в ! полосе пропускания приемника Р = -201,5+71,5 = — 131 дБВт, а отношение 488 Аппаратура потребителей сигнал/шум д =101од(Р,/Р ) = — 161+201,5 — 71,5 = — 31 дБ. Таким образом, по лезный сигнал находится на 31 дБ ниже уровня внутренних шумов приемника.
Из этого факта следует, что общий коэффициент усиления приемника следует выбирать, ориентируясь на уровень внутреннего шума приемника, а не на уровень полезного сигнала. Полагая, что мощность внутреннего шума приемника Р рассеивается на согласованной нагрузке Яо = 50 Ом, можно записать Р =и[и (г) ~/ло— - ~г~ ~Р~, откуда а„ =,~Р К (13.1) Сигнал с выхода радиоприемника подается на АЦП (рис. 13.4).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
