6

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данной дипломной работе с учётом обстановки на Северо-Западном театре военных действий рассмотрен вопрос совершенствования аппаратуры передачи данных в РТВ ВВС.

Для достижения требуемых качественных и скоростных характеристик АПД информация должна быть максимально защищена от ошибок и передаваться по каналу связи минимальными блоками данных. В связи с этим особое внимание в дипломной работе уделено совершенствованию устройства модуляции кодовых комбинаций.

Цель дипломной работы показать возможное направление повышения эффективности передачи данных.

Содержание

Введение

1. Обоснование необходимости совершенствования устройства аппаратуры передачи данных

1.1 Анализ возможной боевой обстановки при ведении боевых действий группировкой ПВО

1.1.1 Военно-политическая обстановка на ТВД

1.1.2 Тактика его применения

1.2 Опыт противостояния противнику средствами ВВС и ПВО

1.3 Необходимость развития новой, более совершенной АПД

2 Разработка функциональной схемы передающей части АПД

2.1 Общие сведения о АПД

2.1.1 Структура АПД

2.1.2 Технические характеристики АПД

2.2 Разработка структурной схемы передающей части АПД

2.2.1 Расчёт основных характеристик

2.2.2 Принцип уплотнения и разделения сигналов при передаче

2.3 Разработка функциональной схемы передающей части АПД

2.3.1 Выбор структуры канала передачи данных

2.3.2 Основные характеристики каналов передачи данных

2.3.3 Формирование и передача данных в АПД

2.3.4 Взаимодействие элементов передающей части АПД

3. Обоснование технического решения устройства модуляции кодовых комбинаций АПД

3.1 Разработка структурной схемы модулятора АПД

3.1.1 Выбор вида модуляции кодовых комбинаций

3.1.2 Вывод алгоритма работы устройства модуляции

3.2 Принцип функционирования кодовых преобразователей

3.2.1 Требования к основным параметрам формирователей

3.2.2 Выбор типа комплекта элементов и подбор составных частей

3.3 Алгоритм работы и взаимодействие элементов по электрической и принципиальной схеме модулятора ОФМ

Заключение

Перечень сокращений

Литература

Приложения

Введение

За последние годы произошло крупные изменения в военно-политической обстановке, в состоянии вооруженных сил государств, коалиций, взгляд их на их использование.

Опыт последних локальных конфликтов в Югославии, Афганистане и Ираке показал, что важная роль отводится ВВС. Ни одна военная операция в этих войнах не обходилась без участия ВВС.

Вероятным противником РФ являются ОВС НАТО, расположенные во многих развитых капиталистических странах: Германии, Франции, Италии, Норвегии. Великобритании.

Главная задача, стоящая перед ВС РФ в свете современной военно-политической обстановки - укрепление обороноспособности страны. Войска ВВС являются важнейшим элементом системы обеспечения безопасности, они осуществляют защиту военных и народнохозяйственных объектов, группировок войск и населения от ударов с воздуха. Поэтому интересы обеспечения национальной безопасности РФ диктуют необходимость дальнейшего совершенствования и развития систем ПВО страны. В решении этих задач важная роль отводится РТВ. Совершенные исследования по вопросам разработки новых средств радиолокации направлены на улучшение ТТХ РЛС, повышение мобильности, уменьшение затрат на разработки и эксплуатацию РЭТ. В данное время встают вопрос о модернизации парка РЭТ боевого режима, предназначенных главным образом для точного определения координат целей и выдачи боевой информации на ПН ИА и КП ЗРВ. В условиях сокращения ассигнований на военно-промышленный комплекс появляется необходимость иметь на вооружении более мобильную и дешевую РЛС с подобных ТТХ.

Войны будущего будут вестись, как правило, лишь с применением обычного, главным образом высокоточного оружия для России при крайне не благоприятном соотношении сил на всех стратегических направлениях ядерное оружие остается важнейшим, наиболее надёжным средством стратегического сдерживания агрессии и обеспечения своей оборонной безопасности. В связи с этим нельзя согласиться с теми, кто считает, что ядерное оружие стало, чуть ли не бесполезным и необходимо в одно стороннем порядке отказываться от него.

C точки зрения способов ведения военных действий изменяется соотношение прямых и непрямых действий в стратегии. В условиях господства идей тотальной войны прямые действия и кровопролитные сражения нередко превращались в самоцель, отодвигая на второй план все другие. В современных условиях, когда локальная конфронтация совершается и когда ядерное оружие ограничивает стратегические цели, значительно возрастает роль непрямых действий, связанных с политическими, экономическими и морально психологическими воздействуемым на противника, со способами его дезинформации и подрыва изнутри. В таком случае от военного искусства требуется большая гибкость, более полное использование невоенных и нетрадиционных средства. Решающее значение приобретает и воздушно - космический ТВД, повышается роль обычного стратегического оружия как решающего средства ведения войны, обеспечивающего непосредственное достижение стратегических результатов. Увеличивается пространственный размах вооруженной борьбы, оружие будущего и возросшие боевые возможности. ВС позволяет наносить мощные удары на всю глубину расположения воюющих государств, осуществляя не только последовательное, но и одновременное уничтожение его объектов. Следовательно, срыв воздушно-космического нападения приобретает для обороняющейся стороны решающее значение. Поэтому задача его отражения должна решаться не только войсками ПВО, а объединёнными усилиями и активными действиями всех видов В.С. В этом смысле объединения ВВС и войск ПВО.

1. Обоснование необходимости совершенствования устройства аппаратуры передачи данных

1.1 Анализ возможной боевой обстановки при ведении боевых действий группировкой ПВО

1.1.1 Военно-политическая обстановка на ТВД

Военно-Политическая обстановка в Европе характеризуется поиском эффективной модели новой системы безопасности, усилением роли Североатлантического союза в решении европейских проблем, а также углублением политического, экономического и военного сотрудничества государств Центральной и Восточной Европы и Балтии с региональными организациями Запада.

Одновременно в Европе ярко проявляется прогрессирующая нестабильность обстановки, сохранение и обострение старых и возникновение новых межгосударственных противоречий.

В складывающейся геополитической ситуации претерпевает изменение политика практически всех Европейских стран, а также роль и место военно-политических союзов.

Борьба за будущее обустройство мира и Европы однополюсное, с лидирующей ролью США во всех сферах и регионах, или многополюсное - всё ярче проявляется в происходящих мировых процессах.

Используя то обстоятельство, что в настоящее время Россия вынуждена сконцентрировать основные усилия на решение внутренних задач, руководство США и НАТО фактически игнорирует позицию Российской Федерации и пытается ограничить её роль в европейских делах.

Основной целью политического курса блока в отношении Российской Федерации является недопущение значительного восстановления её экономического и военного потенциала, создание коалиции государств от которых может исходить угроза интересам блока.

В интересах решения этой задачи руководством этих стран принимаются меры по проведению рациональных военных доктрин в соответствии с основными военно-стратегическими установками НАТО и осуществляют мероприятия направленные на достижение их военной совместимости с ОВС блока.

Развитие военно-политической обстановки в регионе определяется такими факторами как:

- усиление роли НАТО в решении проблем блока;

- углубление интеграции государств Балтийского бассейна;

- активизацию сотрудничества стран региона с США, организациями и странами Западной Европы;

- осуществление практических мероприятий по подготовке стран Балтии к вступлению в НАТО;

- активизация совместной оперативной и боевой подготовке ВС НАТО и стран Балтии;

- укрепление северного флота НАТО в лице Норвегии.

Страны Северной Европы в силу своего ограниченного военного и экономического потенциала на совместном этапе не заинтересованы в обострении отношений с Российской Федерацией и нарушения сложившегося в регионе соотношения сил.

Военно-политический курс стран Балтии ориентирован на интеграцию в западные военно-политические и экономические союзы и уменьшения влияния России в регионе.

При активизации развития существующие взаимоотношения через 2-3 года выйдут на уровень стран - реальных кандидатов в НАТО, Западно-Европейский союз и Европейский союз, могут быть приняты в альянс в ходе расширения НАТО на Восток.

Не смотря на снижения уровня противостояния между США, НАТО и Российской Федерации, военно-политическое руководство НАТО продолжает активно вести разведку в непосредственной близости у границ на Северном и Западном направлениях.

По данным средств разведки Северо-Западной зоны ПВО в акватории Баренцево моря в 2004 году совершено 140 полётов самолётов-разведчиков ВВС США, Норвегии, Великобритании, Франции с минимальным удалением от границы Российской Федерации до 5-19 километров, общее время ведения воздушной разведки составило 495 часа 30 минут.

В акватории Балтийского моря в 2004 году совершено 124 полётов самолётов-разведчиков ВВС США, Великобритании, Швеции, Нидерландов, Финляндии с минимальным удалением от границы Российской Федерации 1-2 километра. Общее время ведения воздушной разведки составило 353 часов 44 минуты.

В ходе проводимых в границах Северо-Западном, Европейском и Центрально Европейском театре военных действий крупномасштабных учений, отрабатываются следующие варианты создания группировки ОВВС НАТО в вероятных районах возникновения вооружённого конфликта.

1.1.2 Тактика его применения

Порядок создания группировок войск (сил) блока может происходить в следующей последовательности: на начальном этапе осуществляется переброска сил немедленного реагирования, затем (при углублении кризиса) контингента сил быстрого развёртывания с их возможным последующим усилением. Возможный вариант построения СВН при проведении воздушной операции представлен на рисунке 1.1.

Кольское направление. При возникновении конфликта между Российской Федерацией и Норвегией, а также принятия решения НАТО на разрешения его с использованием силы в течении 2-3 суток в район кризиса могут быть переброшены до 5 батальонов и 4-5 эскадрилий ТА из состава сил немедленного реагирования блока (боевых самолётов около 80) с целью демонстрации силы и решимости.

Всего в составе группировки может быть:

- дивизий 1 (из Норвегии);

- отдельных бригад 8 (ВС Норвегии 5, 3 бригады Великобритании, Нидерландов, батальонов сил немедленного реагирования 5);

- до 32 авиационных эскадрилий (300 боевых самолётов ТА и авиации ВМС) и 7 авиационных эскадрилий (95 боевых самолётов ТА, 25 авиационных эскадрилий, 212 боевых самолётов ПА);

- до 200 боевых кораблей ОВМС НАТО.

Состав группировок позволяет проводить самостоятельные операции по разрешению регионального конфликта на 1-2 направлениях.

Балтийское направление. Заручившись поддержкой НАТО, Эстония, Латвия и Литва проведут мероприятия по скрытому приведению ВС в полную боевую готовность и отмобилизованию резервных формирований.

К началу активных действий группировка ВС Прибалтийских государств может насчитывать до 8 бригад (отдельных бригад ВС Латвии 7, отдельных бригад ВС Литвы 1).

В дальнейшем возможно осуществление вооружённых провокаций в приграничных районах с вторжением в пределы спорных территорий.

По мере нарастания масштабов конфликта на стороне Латвии, Литвы и Эстонии могут вступать страны НАТО, а также и Польша.

Через 2-3 суток после принятия решения НАТО в район конфликта могут быть переброшены силы немедленного реагирования (5-6 отдельных батальонов, до 5 авиационных эскадрилий, 72 боевых самолёта сил немедленного реагирования).

В последующем в течение 7 суток до 2 дивизий сил быстрого развёртывания НАТО (1 бригада Великобритании и 8 авиационных эскадрилий, 30 боевых самолётов ТА).

Действия сил немедленного реагирования и сил быстрого развёртывания будут поддерживать до 200 боевых самолётов и до 70 боевых кораблей из состава сил быстрого реагирования НАТО.

Выводы:

1. Наиболее вероятным источником возникновения вооружённого конфликта в зоне ответственности могут быть следующие района:

А) северная морская зона со Скандинавским районом и Кольским полуостровом (Северо-Западный район вооружённого конфликта);

Б) балтийская морская зона и территория стран Балтии, Калининградский район (Балтийский район вооружённого конфликта).

2. наибольшую опасность для России на Северо-Западном направлении представляет Балтийское направление.

3. НАТО рассматривает район Балтии как потенциальный район возникновения кризисных ситуаций и различных по уровню и интенсивности конфликта.

1.2 Опыт противостояния противнику средствами ВВС и ПВО

Современная международная обстановка характеризуется стремлением руководства ведущих стран мира свести к минимуму вероятность развязывания войны, реальные процессы, проходящие в мире отмечаются крайней сложностью и противоречивостью.

Анализ классификаций видов воздушных войн, проведённых в ходе всего будет продолжительная воздушно-наступательная операция по подавлению ПВО, завоеванию превосходства в воздухе, срывов развёртывания группировок сухопутных войск и сил флота, ослаблению возможностей РВСН по нанесению ядерных ударов обеспечению боевых действий своих войск. Основным способом достижения цели воздушно-наступательной операции, будут нанесение массированных, ракетных, авиационных ударов по аэродромам фронтовой, армейской авиации и авиации ПВО, командным пунктам административного и военного управления, позициями сил и средств зенитно-ракетных и радиотехнических войск ПВО, группировкам сухопутных войск и т.д.

Анализируя опыт локальных войн, военных конфликтов, а так же учений и, особенно войны в районе Персидского залива, военное командование противника укрепилось в выводе, что достижение целей воздушно-наступательной операции с высокой не защищенностью средствами ПВО, возможный расчет новых способов боевого применения СВН и всестороннего обеспечения их действий.

Анализ действия боевой авиации и применения крылатых ракет в ходе операции НАТО свидетельствует о том, что в Югославии применялись формы и способы их использования, апробированные в войне в Персидском заливе (1991 год), в Боснии и Герцеговине (1994-1995 года), а также в ходе операции “Лиса в пустыне” против Ирака (декабрь 1998 год).

Цель военно-наступательной операции: нанести поражение группировке ВС Югославии, завоевать господство в воздухе, дезорганизовать систему военного и государственного управления на всей глубине оперативного построения югославских войск и создать условия для перехода к решительным наступательным действия группировок своих войск.

Распределение самолетовылетов в зависимости от решаемых задач:

- нанесение ракетно-бомбовых ударов 28%;

- дозаправка топливом в воздухе 20%;

- организация ПВО 16%;

- транспортировка личного состава и техники 14%;

- подавление системы ПВО 12%;

- разведка и РЭБ 10%.

При этом основу ударных сил составляли авиация США, Великобритании, Германии и Франции. Самолёты других стран альянса привлекались преимущественно к решению задач воздушного прикрытия, ведению разведки и постановки помех.

Для контроля за обстановкой в зоне кризиса альянс создал мощную орбитальную группировку, в составе 52 космических аппаратов. Характерным при этом явилось то, что кроме военных спутников широко применялись и космические аппараты гражданского назначения, а именно дистанционного зондирования поверхности земли, связи и метеоразведки.

В течение всей воздушной операции удары были нанесены по более чем 520 объектам, из них около половины - гражданского назначения.

Основные причинами невысоких результатов натовские военные специалисты называют сложные метеорологические условия и рельеф местности в районе боевых действий, а также высокую боеспособность и живучесть югославских средств ПВО, их мобильность и умелое использование средств маскировки.

Командование ВВС и ПВО Югославии за один, два дня до первого налёта рассредоточило авиацию, вывело на запасные позиции РЛС и ЗРК (кроме П-14 и части зрдн С-75), до оборудовало ложные позиции. Для огневого подавления ПВО авиация НАТО использовала КРМБ (2-3%), противорадиолокационные ракеты (ПРР) AGM-88 "Харм" (25-30%), управляемые авиационные бомбы (УАБ) GBU-12,-15,-16,-24 (до65%), AGM-130 (1-2%).

Уничтожено или повреждено 70 боевых самолётов ВВС Югославии (около 50%). На начало конфликта в боевом составе насчитывалось 136 боевых самолётов. Из числа уничтоженных 23 самолёта типа МиГ-21, МиГ-29 (около 30%). На вооружении находились 53 МиГ-21 и 16 МиГ-29. в ходе нанесения ударов по девяти аэродромам (всего 10, причём три из них в Черногории), четыре практически уничтожены. Из 98 железобетонных авиационных укрытий 40 уничтожено, 30 повреждено. Уничтожено 9 из 32 действующих позиций ЗРК. В частности поражено до 40% ЗРК с-125 (2-3 из 6 ЗРК данного типа) и до 30% ЗРК “КУБ” (8 из 24 ЗРК данного типа). Выведено из строя или разрушено около 100% объектов нефтяной промышленности, до 40% нефтехранилищ, до 50% складов боеприпасов, около 70% объектов авиационной промышленности. Уничтожено или выведено из строя до 70% автомобильных и 50% железнодорожных мостов через Дунай, около 50% автомобильных и 100% железных дорог в провинции Косово.

В качестве основных средств поражения наземных объектов авиация альянса использовала высокоточные авиационные средства поражения с лазерным, телевизионными системами наведения. Кроме того, отмечались факты применения кассетных авиабомб по пунктам дислокации армейских подразделений югославской армии.

Сложные метеорологические условия оказали негативное влияние на эффективность применения управляемых авиационных средств поражения с лазерной и телевизионной системой наведения.

В связи с этим отмечалось, что значительная часть самолётов ВВС Великобритании, Франции, Канады и Нидерландов с поставленными боевыми задачами не справлялись и возвращались на авиабазы с неизрасходованными боекомплектами.

Поэтому военное командование блока было вынуждено использовать больше, чем планировалось крылатых ракет, эффективность которых, как было заявлено в ходе закрытого совещания командования ВМС США с представителями промышленности, также оказались низкой, и не превысило 60%.

К особенностям тактики применения боевой авиации НАТО можно отнести:

- действие на больших высотах, что объясняется активными действиями мобильных средств ПВО Югославии, сложным физико-геграфическими ландшафтом территории Югославии;

- отсутствие сильного противодействия системы ПВО Югославии позволило командованию НАТО отказаться от тактики массированного применения сил и средств воздушного применения. Основным методом их действий стало гибкое сочетание непрерывной разведки объектов поражения с последующим нанесением групповых и одиночных авиационно-ракетных ударов;

- массированное применение высокоточного оружия способствовало решению некоторых задач без выхода в зону поражения зенитных ракетных комплексов противника, что вместе с активным задействованием средств РЭБ объясняет низкие потери авиации НАТО;

- отсутствие достоверной информации о результатах ударов вынудило командование альянса к многократному нанесению авиационных и ракетных ударов по аэродромам и предполагаемым районам расположений позиций РЛС и ЗРК.

При поражении других объектов авиации альянса действовала группами в составе 5-10 самолётов или парами в зависимости от характера целей и применяемого вооружения:

- по войскам в районе расположения или по колоннам днём - эшелонировано, двумя группами в составе по 5 самолётов с использованием 420 килограммов осколочно-фугасных или кассетных авиабомб;

- по защищённым складам боеприпасов и аэродромным объектам - парами, самостоятельно или эшелонировано, с использованием УАБ с лазерным наведением типа GBU-24. обычно ведущий самолёт подсвечивал цель лазерным лучом, а ведомый проводил бомбометание;

- по группе стационарных объектов (склады ГСМ, ретрансляторы и другое) - сосредоточенными ударами группой в составе до 10 самолётов с использованием 420 килограмм осколочно-фугасных или кассетных авиабомб. Каждую отдельную цель в зависимости характеристики атаковали два или более самолётов.

На втором этапе точность наносимых ударов значительно возросла благодаря взаимодействию с группами сил специальных сил ВС стран альянса, действующих на территории края. Силы спецназа вели разведку целей и осуществляли наведение на них боевой авиации, в том числе за счёт лазерной подсветки целей.

НАТО потеряло в результате противодействия сил ПВО Югославии 31 самолёт, шесть вертолетов, 11 БПА и более 40 крылатых ракет.

Особенностью боевых действий авиации НАТО в ходе агрессии в Югославии являлось: использование УАБ типа GBU-28 с полуактивной лазерной головкой самонаведения для поражения малоразмерных высокозащищённых объектов: командных пунктов, подземных складов боеприпасов, хранилищ ГСМ, укрытий для самолётов. Данными УАБ предпринимались попытки разрушения подземных сооружений и укрытий на аэродромах Батайница, Слатина и Поникве.

В действиях ОВВС альянса просматривались некоторые особенности и закономерности, не соответствующие масштабам Югославии, целям агрессии, и явно рассчитанный на более крупных ТВД.

Одной из таких особенностей, в частности является массированное применение авиации НАТО. Число самолётовылетов за сутки достигало 600. для поражения объектов на территории Сербии (88.4 тыс. кв. км) использовались самолёты стратегической, тактической и палубной авиации всех типов и предназначения, стоящих на вооружении НАТО. Действовали они, как правило, с высоты от 6 до 12 тыс. метров, группами от 6 до 35 самолётов. Вход в воздушное пространство Югославии осуществлялся со стороны Венгрии, Румынии, Болгарии, Македонии, Албании, Боснии и Герцеговины, Хорватии. Для обеспечения боевых действий авиации задействовалось минимум шесть самолётов ДРПО и управления Е-3 системы “Авакс” и один Е-8С системы воздушной радиолокационной разведки и целеуказания “Джистарс“.

Стратегические бомбардировщики ВВС США действовали под прикрытием истребителей альянса. Наряд самолётов назначался исходя из типа бомбардировщика:

- на В-2А - пятнадцать самолётов ТА;

- на В-1В - десять самолётов ТА;

- на В-52Н (при использовании бомбового вооружения) - пять - семь самолётов ТА.

Управление авиацией НАТО в районах боевых действий осуществлялось с самолётов Е-3 “Авакс” из зоны над территорией Македонии и самолётов ЕС-130Е (ВКП ТА) из зон над территорией Албании, Македонии. Управление на маршрутах полётов осуществлялось со стационарных пунктов, совмещёнными с центрами управления воздушным движением в сопредельных со странами Югославии.

Таким образом, основными тактическими приёмами, применяемыми ОВВС НАТО при преодолении системы ПВО является:

- непрерывное ведение разведки РЭС ПВО, как при подготовке, так и в ходе боевых вылетов;

- выбор оптимальных маршрутов и высот полётов, обеспечивающих максимальную скрытность и минимальное время нахождения в зоне действия ПВО;

- построение боевых порядков, включающих группы самолётов различного тактического назначения (демонстрации, прикрытия, ударные), обеспечивающих своевременное обнаружение и подавление средств ПВО;

- применение в составе ударных групп специализированных самолётов, вооружённых ПРР и обеспечивающих их пуск без входа в зону действия средств ПВО;

- использование малозаметных самолётов F-117А и БПА на больших и средних высотах с целью увеличения дальности поражения средств ПВО высокоточным оружием;

- подавление РЭС ПВО с использованием индивидуальных и групповых средств РЭП;

- применение манёвров против огня и управление при внезапном обнаружении пусков ЗУР с целью снижения эффективности их применения;

- непрерывное воздействие на средства ПВО при выполнении тактической и палубной авиацией, задачи различного назначения.

1.3 Необходимость развития новой, более совершенной АПД

Внутриполитические и экономические изменения в стране привели к ослаблению военного потенциала и мощи ВС России перед основными странами вероятного противника, раздел ВС разрушили сложившуюся систему обороны, лишили страну стратегически важных объектов на территории бывших социалистических стран. Отделение стран Прибалтики сильно ослабило группировку ПВО на западном направлении и снизило подлётное время ВС НАТО к основным городам и столице РФ, также их желание вступить в состав НАТО, максимально осложнило геостратегическое положение государства. При всём этом США и страны НАТО не отказались ни от одной военно-технической программы создания новых образцов ВТО, модернизации существующих и развития перспективных видов вооружения и одновременном расширении зоны влияния.

Всё это указывает на сохранение военной угрозы для РФ со стороны государств, обладающих значительным военным потенциалом.

Анализ группировки вероятного противника на Северо-Западном Европейском ТВД и из опыта применения авиации ОВВС НАТО в локальных войнах можно сделать вывод, что для успешного ведения боевых действий при отражении удара воздушного противника необходимо иметь точные данные о местоположении воздушной цели противника. Такие задачи может решить РЛС боевого режима с высокими точностными характеристиками, которые предназначены для ведения радиолокационной разведки и выдачи информации об обнаруженных целях с точностью и полнотой, необходимыми для наведения авиационных ракетных комплексов перехвата и целеуказания зенитным комплексам.

РЛС боевого режима входят в состав радиотехнических батальонов, являясь основным источником радиолокационной информации.

Скоротечность современного боя, непрерывно изменяющаяся обстановка, возможность использования противником оружия массового поражения и средств радиопротиводействия резко увеличивают объём работы командира по сбору, анализу и оценки информации и сокращают время на принятия решения. Всё это потребовало разработки и внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) войсками.

Современные АСУ ВВС могут достаточно эффективно функционировать только при качественном обеспечении их радиолокационной информацией (РЛИ), о противнике и информацией своих управляемых средств. Под качеством здесь следует понимать полноту информации, своевременность её поступления, точностные характеристики и т.д.

Качественное обеспечение РЛИ возможно путём создания радиолокационных систем, состоящих из множества радиолокационных станций, расположенных на больших расстояниях друг от друга на местности и объединённых едиными устройствами сбора, обработки и передачи информации. При этом основные процессы обработки и передачи информации должны быть автоматизированными.

В современных условиях для достижения соответствующего качества, быстроты и помехозащищённости передачи данных в РТВ ВВС ПВО должны использоваться новейшие системы передачи данных.

2. Разработка функциональной схемы передающей части АПД

2.1 Общие сведения о АПД

Разрабатываемая мною аппаратура передачи данных представляет собой компактный комплект аппаратуры, собранный на новой элементной базе.

АПД устанавливается в автомобильных кузовах-фургонах и других подвижных перевозимых крытых средствах, а также может быть установлена для работы и на других специальных объектах.

Работоспособность АПД обеспечивается:

- в диапазоне температур от -500 С до 600 С, рабочая кратковременная температура 650 С;

- при относительной влажности воздуха 98% в диапазоне температур окружающей среды от 150 С до 350 С. После воздействия синусоидальной вибрации в диапазонах частот от 2 до 25 Гц;

- при понижении атмосферного давления до 450 мм рт.ст.;

- после воздействия ударов многократного действия с амплитудой виброускорения 98 м/с2 (10 g).

2.1.1 Структура АПД

АПД является основным элементом в системе передачи данных. Помимо АПД в СПД входит представлено на рисунке 2.1:

- оконечное оборудование данных;

- канал связи.

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.1 - Структура АПД

Система передачи данных предназначена для организации дуплексного и симплексного обмена информации между пунктами цифровой обработки по некоммутируемым каналам тональной частоты (ТЧ) проводных, кабельных, радиорелейных, тропосферных линий связи, а также по физической линии.

СПД с предлагаемой мною АПД обеспечивает обмен информационными блоками в реальном масштабе времени с аппаратурой аналогичного функционального назначения «Аккорд СС-ПД»и «Аккорд СС-ПС» по одному направлению.

Основными элементами АПД являются:

- устройство защиты от ошибок;

- устройство преобразования сигналов;

- источник вторичного электропитания.

Устройство защиты от ошибок предназначено для сопряжения с оконечным оборудованием данных, преобразования информационных блоков в помехоустойчивые, формирования и приёма фазирующих комбинаций циклового фазирования. И включает в себя:

- формирователь временных интервалов;

- формирователь передачи;

- формирователь приёма;

- формирователь управляющих сигналов.

Устройство преобразования сигналов предназначено для преобразования последовательностей единичных элементов к виду, пригодному для передачи по стандартным телефонным каналам ТЧ и физической линии. И включает в себя представлено на рисунке 2.2:

- формирователь сигналов синхронизации;

- модулятор- демодулятор частотный;

- модулятор- демодулятор фазовый;

- формирователь линейных сигналов;

- формирователь управляющих сигналов.

+5В;+12В;

АПД -12В.

Рисунок 2.2 - Устройство преобразования сигналов

Все устройства аппаратуры выполнены на типовых элементах замены, основными элементами которых являются интегральные микросхемы 564,533,556 серии.

2.1.2 Технические характеристики АПД

АПД обеспечивает организацию симплексного и дуплексного обмена дискретной информацией между пунктами цифровой обработки с высокой достоверностью, которая обеспечивается:

- путём помехоустойчивого кодирования информации циклическим кодом в режиме обнаружения ошибок;

- “стиранием” искаженных кодовых комбинаций и автоматической выборкой правильно принятой кодовой комбинации из многократно повторённых источником информации на передаче;

- возможностью работы в режиме с решающей обратной связью;

- возможностью организации алгоритма обмена данными с обратной связью на уровне оконечного оборудования данных.

Вероятность обнаружения ошибки в дискретном сигнале выдаваемом потребителю:

- не более 10-6 на 8-ми элементный знак при коэфиценте ошибок, по единичным элементам не боле 10-3;

- не более 10-4 на 8-ми элементный знак при коэфиценте ошибок, по единичным элементам не боле 10-2.

Передача данных осуществляется блоками (кодовыми комбинациями) длинной 69, 117 или 165 единичных элементов, из них 5-служебных, 16-проверочных, а 48, 96 или 144-информационные, представляющих собою два, четыре или шесть 24-ёх элементных слова.

Для передачи УПС преобразует кодовые комбинации (коды) в сигналы:

- ДОФМ-двойной относительной фазовой модуляции;

- ОФМ - относительной фазовой модуляции;

- ЧМ-частотной модуляции.

Передача дискретной информации осуществляется со скоростью:

- при ДОФМ 2400 бит/с;

- при ОФМ и ЧМ 1200 бит/с;

по одному независимому каналу ТЧ или физической линии.

Номинальное значение несущей частоты:

F нес.дофм(офм)=(1800+/- 1)Гц.

При использовании ЧМ сигнала значение модулирующих частот таковы:

- частота передачи «1»=(1300+/-1)Гц;

- частота передачи «0»=(2100+/-1)Гц.

Уровень сигнала на выходе передающей части УПС регулируется в пределах от «0» до «-29» Дб, ступенями по (2+/-1) Дб. В приёмной части УПС обеспечивается регулируемое затухание в диапазоне не менее 18 Дб ступенями (2+/-1)Дб.

АПД обеспечивает обмен информацией по физической линии дальностью до 12 км при затухании в линии не более 24 Дб.

Потребляемая мощность Р потр.=40 Вт.

АПД работает от источника переменного напряжения Ипит.=(220+/-11) В. с частотой (50+/-1) Гц.

Время готовности после включения 2с.

Время проведения контроля функционирования 60с.

2.2 Разработка структурной схемы передающей части АПД

2.2.1 Расчёт основных характеристик

В процессе распространения по каналу связи сигналы затухают. Для нормальной работы приемной аппаратуры необходимо определенный уровень сигнала называемый так же уровнем передачи, который с одной стороны должен превышать средний уровень помех, а с другой не вызывать нелинейных искажений сигнала.

Уровни передачи характеризуют соотношение между мощностями или напряжениями на выходе и входе 13 линии связи и измеряются в логарифмических единицах. Если для определения соотношений применяется десятичные логарифмы, то уровни передачи измеряются в децибелах (дБ), если используются натуральные логарифмы, то в неперах (Нп). Различают два вида уровней передачи: абсолютный и относительный.

Абсолютный уровень передачи определяется сравнением мощности или напряжения в данной точке канала с эталонной мощностью и напряжением. Абсолютный уровень по мощности равен:

, дБ или (2.1)

, Нп (2.2)

где - мощность в данной точке (x) канала;

- эталонная активная мощность, равна 10-9 Вт.

Аналогично определяется абсолютный уровень по напряжению, при =10-3 Вт, обычно для проводных каналов =600 Ом, 0,775 В, тогда:

, дБ (2.3)

, Нп (2.4)

Для измерения абсолютных уровней применяется указатели уровня, представляющие собой вольтметры, проградуированные в децибелах или неперах.

Относительный уровень передачи определяется путем сравнения мощности в данной точке канала с мощностью на входе канала, принятой за точку сравнения:

, дБ (2.5)

, Нп (2.6)

Величина относительного уровня в данной точке канала показывает, насколько абсолютный уровень сигнала в этой точке отличается от его абсолютного уровня на входе канала. Если Px > Pвх , то это соответствует усилению сигнала, в противном случае Px < Pвх , что соответствует затуханию сигнала. При Px = Pвх относительный уровень=0 и точка x является точкой нулевого относительного уровня.

Величина, обратная относительному уровню:

, дБ, (2.7)

, Нп. (2.8)

где a - называется остаточным затуханием линии связи. Для компенсации затухания в линии связи включаются промежуточные усилители. Остаточное затухание может быть представлено как разность суммы затухания ai и усилений Kj на отдельных участках.

, дБ, (2.9)

где n- количество участков линии связи вносящих затухание;

r- количество элементов в канале.

Если же усиленные элементы в линии связи отсутствуют, а длинна линии равна l, то остаточное затухание определяется:

, дБ, (2.10)

где - коэффициент затухания канала связи (на единицу длинны).

Проведем анализ параметров частотных и амплитудных характеристик остаточного затухания.

Под частотной характеристикой затухания канала связи понимают его остаточное затухание от частоты смотрите на рисунке 2.3:



Рисунок 2.3 - Частотная характеристика затухания канала связи

Полоса частот, в пределах которой частотная характеристика затухания канала не выходит за заданные границы, называется полосой эффективно передаваемых частот (ПП канала). На рисунке 2.4 показаны штриховкой установленные стандартом МККТТ границы, между которыми должна находится частотная характеристика. Неравномерность частотной характеристики затухания канала может привести к существенному искажению формы дискретных сигналов. Поэтому возникает необходимость выравнивания отдельных участков частотных характеристик канала передачи данных. С этой целью применяют амплитудно-частотные корректоры.

Амплитудной характеристикой канала называется зависимость уровня передачи на его выходе ( величина остаточного затухания) от величины уровня на входе. Вид амплитудной характеристики показан на рисунке 2.4:



Рисунок 2.4 - Амплитудная характеристика

Без искажения передача сигнала возможна только в том случае, когда уровень вход сигнала не выходит за пределы линейного участка характеристики. В противном случае уровень выходного сигнала не будет прямо пропорционален уровню входного, т.е. возникнут так называемые нелинейные искажения.

Фазочастотный (фазовой) характеристикой канала называется зависимость сдвига фаз между колебаниями на входе и выходе канала от несущей частоты. Формирователя управляющих сигналов ФУС-1 со схемами:

1. Формирования цепи передачи;

2. Формирования сигналов ввода-вывода;

3. Элементов согласования и стыка;

Структурная схема тракта передачи представлена на рисунке 2.5 ,и состоит:

- формирователя передачи - ФПРД, в составе основных элементов.

- формирователя сигналов ФУС 2.

1. Модулятора ЧМ;

2. Модулятора ФМ;

3. Кодирующего устройства;

- Элементов коррекции параметров передаваемого сигнала

ПНР ПРД ( плоско - наклонный регулятор передачи),

фильтры и усилители в ФЛС.

Если (ФЧХ) линейна во всем спектре частот передаваемого сигнала, то последний будет передан без искажений и появиться через промежуток времени.

передача данное кодовый сигнал

2.2.2 Принцип уплотнения и разделения сигналов при передаче

В состав канала передачи кроме прочих элементов входит среда распространения сигнала. Эта наиболее дорогостоящая и громоздкая часть канала. Она называется линией передачи.

Проводными называются линии, в которых ЭМ сигналы распространяются в пространстве вдаль непрерывной исправляющей средой. К проводным относятся воздушные и кабельные линии, волноводы, световоды, а также сверхпроводные кабели связи. В радиолиниях сообщения передаются посредствам радиоволн в открытом пространстве.

Все более широко применяются космические спутниковые радиолинии, в которых используются ретрансляционные космические станции, установленные на искусственных спутниках Земли.

В силу технических и экономических соображений возникает необходимость передавать по одной цепи одновременно и независимо большое число сообщений, т.е. создавать много независимых каналов. Система N- канальной связи называется совокупность технических средств обеспечивающих одновременную и независимую передачу сообщений от N источников к N получателям по одной цепи связи. К передатчику N канальной системы от N источников сообщений. Эти сигналы подвергаются специальной обработке и объединяются в общий, групповой сигнал направленный в цепь связи. В приемной части системы из группового сигнала выделяются индивидуальные сигналы отдельных каналов, соответствие передаваемым сообщениям.

Одной из основных задач является задача разделения (уплотнения) сигналов.

Известные современные методы разделения сигналов можно разбить на 3 группы:

1 Схемные разделение.

2 Разделение по параметру сигнала.

3 Разделение по адресу.

К методам 1-й группы следует отнести пространственное разделение, при которых каналы образуются в разных физических цепях одной или разных линий связи.

Здесь происходит дифференциация и применение двух полюсов, обладающих особым свойством: при включении источника энергии к одной из пар полюсов таки, возникшие в ветвях схемы, создают разность потенциалов только в одной паре других полюсов. Эти цепи называют искусственными.

Метод второй группы основан на том, что сигналы отдельных каналов в передней части системы, наделяются некоторыми признаками селекции, которые позволяют выделить на приеме сигналы отдельных каналов и группового сигнала. Признаки: Am, или синусоидального переносчика и амплитуда, частота следования, ширина, фаза, временные положения или форма дискретного переносчика.

Методы третьей группы основаны на добавлении к сообщениям разных источников или частям этих сообщений специальных кодовых групп- адресов, позволяющих на приеме выделить сообщения разных источников.

Из многочисленных методов разделения сигналов наибольше применение в многоканальных системах передачи дискретной информации получили пять:

- пространственный;

- временной (синхронный);

- частотный;

- комбинированный;

- адресный;

- а также их комбинации.

При частотном разделении (ЧР) полоса частот группового канала разделяется на несколько более узких полос, каждая их которых используется для образования отдельного канала. Передача каждого сигнала по каналу осуществляется все время и все сигналы смешиваются.

При временном разделении (ВР) групповой канал использует поочередно через интервалы времени для передачи сообщений от различных источников информации. Еще он получил название системы синхронного ВР (СВР) при этом осуществляется циклическое сканирование источников информации, считывание единичных элементов или символов. Т.к. они работают не регулярно, то в групповом канале СВР остаются свободные отрезки времени. Повысить полезное использование пропускной способности группового канала при ВР можно путем выделения времени для передачи информации, только тем источником информации, которые в данный момент находится в активном состоянии, это получило название асинхронного временного разделения (АВР).

В системах СВР признакам , по которому сигналы отдельных каналов различаются на приеме, является фиксированное временное положение отдельных каналов в групповом канале.

Весьма распространенным видом комбинационного способа является многократная модуляция, при которой модулируемый параметр может принимать больше двух значений. Наибольшее применяемое многократные методы нашли при относительной фазовой модуляции, где каждой комбинации единичных элементов, передаваемых по отдельным каналам, ставится в соответствие определение изменение фазы несущей частоты. При передаче по N каналам двоичных элементов общее число их комбинаций равно 2N , следовательно необходимо иметь 2N значений фазовых сдвигов несущей частоты.

На рисунке 2.6 рассмотрим частотное уплотнение сигнала. При ЧУ (разделении) сигналов ПП линии связи делится на ряд частотных участков, каждый из которых отводится для передачи сигналов одного информационного канала.

На схеме: ИС1…ИСN, ИСN- источник сообщений;

М1…МN-модуляторы поднесущих частот f1…fN;

Ф1…ФN- полосовые фильтры;

- модулятор группового сигнала;

- демодулятор группового сигнала;

ДМ1…ДМN- демодуляторы каналов;

ПС1…ПСN- приемник сигналов.

Рисунок 2.6 - Принцип частотного разделения сигналов.На рисунке 2.7 показан спектр группового сигнала на входе и на выходе .



Рисунок 2.7 - Спектр группового сигнала

Здесь поднесущие чистоты выбираются так, чтобы спектр информационных каналов не пересекались. Для устранения межканальных помех, между соседними спектрами устанавливается защитная полоса 10-20% от полосы занимаемой одним каналом. Кроме того, спектры ограничиваются полосовыми фильтрами. Иногда можно модулировать несущую частоту, такой сигнал с двойной модуляцией подается в линию связи.

На обратной стороне (приемной) модулированный групповой сигнал с помощью демодуляторов и ДМ1…ДМN подвергается обратному преобразованию, и каждый потребитель фиксирует предназначенный для него сигнал.

Достоинство частотного уплотнителя является:

- возможность объединения нескольких информационных каналов для получения широкополосного сигнала (ТВ);

- легкость выделения одного информационного канала из группы - с помощью фильтра;

- высокая эффективность использования полосы пропускания цепи, коэффициент использования - 70…80%.

Недостатки:

- высокие требования к стабильности частоты;

- возможность взаимного влияния между информационными каналами из-за нелинейности в системе и не совершенности фильтров;

- сложность и громкость аппаратуры;

- накопление помех при увеличении числа промежуточных усилительных пунктов;

- резкая чувствительность к условиям загрузки группового тракта.

Синхронное временное разделение сигналов. При этом разделение пары корреспондентов. Работающие по соответствующим информационным каналам, поочередно подключаются к общей линии связи с помощью синхронных коммутаторов (электрических или механических) на передающей и приемной стороне. На рис.2.8 рассмотрим схему многоканальной системы. Для передачи импульсов каждого из каналов отведены соответствующие временные интервалы.

Рисунок 2.8 - Структурная схема многоканальной системы с временным уплотнением каналов

На этой схеме показаны линии (1…N), по которым информация поступает от источников информации и на приемники информации, модуляторы (М) и демодуляторы (ДМ) информационных каналов, модулятор (МН) и демодулятор (ДН) несущей распределители (Р1, Р2). Передающей и приемной стороны, фильтры НЧ (ФНЧ), линии связи (ЛС).

Распределители Р1 и Р2 работают строго синхронно и синфазно, т.е. в каждый момент времени подключает к М и ДМ источник и приемники с одинаковыми номерами.

На рисунке 2.9 показаны сигналы источников и сигналы на выходах М (на входе ДМ) при N=3. Таким образом, видим, что для однофазного восстановления исходной формы сигнала в ФНЧ приемной части, распределители должны подключать к М и ДМ приемникам и источники должны быть с одинаковыми номерами и с достаточно большой частотой . Минимальное значение этой частоты по теореме Котельникова будет равно:fn=2Fb, где Fb-верхняя граница частотного спектра непрерывного сигнала. Однако в реальных системах выбирают fn=(2,3…2,4) Fb.

Система с временным разделением обладает следующими достоинствами:

- простота и комплектность аппаратуры (при малом числе информационных каналов);

- возможность осуществления глубокой модуляции в каждом информационном канале;

- меньшая чувствительность к нелинейным искажениям, чем в системе с частотным уплотнением.



Рисунок 2.9 - Сигналы выхода многоканальной системы

Недостатком системы является менее экономное использование полосы пропускания цепи, чем при частотном разделении.

2.3 Разработка функциональной схемы передающей части АПД

2.3.1 Выбор структуры канала передачи данных

Цифровая информация в АСУ обычно передается в виде двоичных сигналов по проводным, радио и радиорелейным линиям связи, причем проводные каналы организуются с использованием как уплотненных, так и воздушных неуплотненных и кабельных линий.

Проводные средства связи в наибольшей степени удовлетворяют требованиям, предъявляемым к каналам связи АСУ в отношении достоверности и надежности. Находят применение воздушные (стальные, биметаллические, медные) и кабельные линии. Стальные линии обеспечивают удовлетворительную передачу сигналов с верхней граничной частотой до (25-30) кГц, биметаллические и медные до (140-150) МГц.

В соответствии с рабочим частотным диапазоном проводные линии позволяют организовать многоканальную связь с частотным уплотнением каналов.

Для уплотнения стальных цепей применяют одно- и двухканальные системы, например ВС-3 и В-3-3, а также системы организованные с помощью аппаратуры П-309-I, П-309-II и др.

Для уплотнения цепей из цветных металлов применяется трехканальные системы В-3, В-3-3 и 12-канальные системы В-12, В-12-2, В-12-3.

К примеру, линии коротковолновой радиосвязи могут обеспечить при малой стоимости и сложности аппаратуры передачу дискретных сигналов на большие расстояния. Однако ввиду недостаточной надежности связи, разной зависимости качества связи от состояния ионосферы (особенно в арктических районах) и следовательно, низкой достоверности передачи (Р10-2) коротковолновая связь не может быть использовано в АСУ для передачи цифровой информации. Она находит в АСУ в настоящее время только ограниченное применение на вспомогательных линиях связи.

Перспективным является использование в АСУ новых средств связи с помощью искусственных спутников Земли (ИСЗ). Уже в настоящее время спутники и сеть наземных станций в системе «Орбита» могут обеспечить все виды связи, включая телевизионную, с самыми отдаленными районами страны.

Технико-экономический анализ показывает, что во многих случаях космическая связь окажется более выгодной по сравнению с проводной и радиорелейной связью.

2.3.2 Основные характеристики каналов передачи данных

Основными характеристиками каналов, определяющими предельную скорость передачи, является частотная, амплитудная и фазовая характеристики.

Частотной характеристикой канала связи - зависимость остаточного затухания от частоты. Остаточным затуханием b является разность уровней сигнала в неперах (Нп) на входе и выходе канала связи.

Остаточное затухание:

Таким же образом для напряжения сигнала U и токов I:

, (2.12)

Остаточное затухание должно находится в пределах: от 0,8 до 1,0 Нп на f=800 Гц.

Амплитудной характеристикой канала является зависимостью уровня передачи на его выходе от величины уровня на входе и представлена на рисунке 2.10. Для исключения нелинейных искажений в стандартном телефонном канале перегиб амплитудной характеристики допустим при значениях уровня на входе не менее +0,8 Нп.



Рисунок 2.10- Амплитудные характеристики каналов передачи данных

Фазочастотной (фазовой) характеристикой какала называется зависимость сдвига фаз между колебаниями на входе и выходе канала от несущей .

Если фазочастотная характеристика (ФЧХ) линейна во всем спектре частот передаваемого сигнала, то последний будет передан без искажений и появится через промежутки времени называется временем группового распространения:

, (2.13)

где - промежуток времени от момента подачи сигнала на вход до момента появления на выходе канала так, энергии некоторой группы колебаний в достаточно узкой полосе частот спектра.

Степень фазовых искажений оценивают по зависимости от частоты.

, (2.14)

где - относительное время группового запаздывания. - минимальное значение времени группового запаздывания для этого канала.

Изобразим на рисунке 2.11,а примерный вид фазовой характеристики, а на рисунке 2.11,б соответственная данной характеристике зависимости от частоты.

а) фазовая характеристика канала; б) зависимость относительно времени группового запаздывание канала от готовности

Рисунок 2.11-вид фазовой характеристики и ее зависимость от частоты.

Снижение достоверности из-за нелинейности ФЧХ зависит как от величины относительной неравномерности времени группового распространения (где Т- длительность принимаемого импульса), так и от вида манипуляции отношения сигнал помеха. При инженерных расчетах в качестве предельно допустимой величины для использования в СМД полосы канала принимается значение . При этом за используемую полосу частот ориентировочно можно принять участок лежащий: