Материал: Создание демонстрационного прототипа системы поддержки принятия решений в области проектирования радиоустройств

Рис.9 - Структурная схема приемника прямого преобразования

При приеме амплитудно-модулированного сигнала в таком приемнике после преобразования частоты появляются звуковые сигналы от двух боковых полос, которые могут различаться по частоте, что приводит к искажению принимаемого сигнала. К тому же при преобразовании высокой радиочастоты в звуковую трудно реализовать преобразователь частоты с низким коэффициентом шума и обеспечить высокую чувствительность приемника. Приемники прямого преобразования в большей мере, чем супергетеродинные, подвержены действию различных помех и наводок.

радиоустройство тракт приемник

2.2.2 Определение числа поддиапазонов, расчет сквозной полосы пропускания приемника

Разделение общего диапазона на поддиапазоны производится в области коротких волн. Определяются число поддиапазонов, их границы и коэффициенты перекрытия. В радиовещательных приемниках чаще производится разбивка КВ диапазона по методу одинаковых коэффициентов перекрытия, в профессиональных - по методу равных частотных интервалов [8].

Полоса пропускания высокочастотного тракта приемника (П) определяется шириной спектра сигналов ∆fС и нестабильностью частот настройки узлов приемопередающего тракта ∆fН[8].

П = ∆fС + 2∆fН

Полоса сигнала ∆fС определяется видом сигнала и характером его модуляции. Примеры выбора ∆fС представлены в Табл.1. При амплитудной модуляции(АМ) ширина спектра сигнала определяется значением верхней частоты модуляции FВ. При частотной модуляции следует также учитывать индекс модуляции Ψ. Определение полосы частот, занимаемой импульсным сигналом, производится ли по его длительности τ (в приемниках обнаружения цели), либо по времени установления входного импульса приемника tу (в измерительных приемниках) [8].

Табл.1

Расчет ширины спектра сигнала

Современная профессиональная приемопередающая аппаратура имеет высокую частотную стабильность, что связано с применением синтезаторов частот. Поэтому для профессиональных приемников нестабильность ∆fН можно не учитывать.

Для радиовещательных и телевизионных приемников, не имеющих синтезатора частоты, нестабильности настройки отдельных узлов суммируются в среднеквадратичном, что связано со случайным характером нестабильностей. Обычно это приводит к расширению требуемой полосы высокочастотного тракта приемника на 10 - 20 %. Поэтому допустимо принимать:

Более значительное расширение полосы пропускания требует, как правило, применения системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) [8].

Стоит отметить, что в настоящее время использование приемников прямого усиления и регенеративных приемников встречается редко, так как структурные схемы с гетеродином обеспечивают лучшие технические характеристики приемников, что отражено в системе поддержки принятия решений. Однако исключение вышеперечисленных структурных схем привело бы к неполноте базы знаний в системе поддержки принятия решений, так же данные схемы могут быть использованы в индивидуальных случаях, что является дополнительным аргументом для внесения их в базу знаний системы.

2.2.3 Выбор структуры преселектора и числа преобразований частоты

Преселектор супергетеродинного приемника обеспечивает заданную избирательность по побочным каналам приема, в первую очередь по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения. Избирательность - способность приемника выделять полезный радиосигнал из всех различных по частоте радиосигналов [8].

Частота зеркального канала fЗ при простом преобразовании частоты

З = fС ± fП

где fС - частота сигнала, fП - промежуточная частота, знак плюс ставится при верхней настройке гетеродина, минус соответственно при нижней настройке. Частотаканала прямого прохождения равна промежуточной частоте. Под избирательностью понимают отношение коэффициентов передачи по основному и побочному каналам приема [8].

На Рис.10 представлены типовые схемы преселекторов [8].

Рис. 10 - Типовые схемы преселекторов

Самый простой преселектор состоит из одноконтурной входной цепи (Рис.9, А).

Расчет избирательности, обеспечиваемой преселекторами с данными структурными схемами. Где σ - избирательность, f0 - частота настройки преселектора, f- частота побочного канала приема (обычно это частота соседних каналов), QЭ - добротность нагруженного контура (добротность зависит непосредственно от использованных элементов, и схемы их подключения) [8].

Избирательность одиночного контура (Рис.9, А)

В случае n одиночных контуров (Рис.9, Б)

Для двухконтурной системы с одинаковыми контурами при критической связи (Рис.9, В)

.3 Концептуализация

Перечень основных понятий и терминов используемых в извлеченных знаниях:

Диапазон рабочих частот-полоса в пределах которой может перестраиваться приемник.

Чувствительность - характеризует способность приемника принимать слабые сигналы. (значения номинальной чувствительности в диапазоне низких и средних частот находятся в пределах 50…300 мкВ; в диапазоне высоких частот 50…200 мкВ; в диапазонах очень высоких и ультравысоких частот 3…30 мкВ)

Избирательность - способность радиоприемного устройства выделять полезный сигнал и ослаблять действие мешающих сигналов.

Скрытность приемника -определяется отсутствием(наличием) паразитных излучений в эфир.

Каскад - ступень усилителя, в состав которой входит усилительный элемент (может быть несколько), цепи связи с последующими или предыдущими ступенями, цепи нагрузки.

Колебательный контур - электрическая цепь, содержащая конденсатор и катушку индуктивности, является простейшей системой в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания.

Входная цепь (полосовой фильтр, преселектор) - устройство соединяющее антенну со входом усилительного или преобразовательного каскада приемника.

Гетеродин - маломощный генератор электрических колебаний, применяется для преобразования частот сигнала в супергетеродинных радиоприемниках.

Зеркальный канал приема - канал второй входной частоты, дающей такую же разность с частотой гетеродина, как и рабочая частота.

Радиочастота - полосы частот или частоты в диапазоне 3кГц - 300ГГц, с присвоенными условными наименованиями.

НЧ - низкие частоты (применяются для радиосвязи и радиовещания)

СЧ - средние частоты (применяются для радиосвязи и радиовещания)

ВЧ - высокие частоты (применяются для радиосвязи радиовещания, раций)

ОВЧ - очень высокие частоты (применяются для радиосвязи, радиовещания, раций, телевидения)

УВЧ - ультравысокие частоты (применяются для радиосвязи, раций, телевидения, мобильных телефонов, спутниковой навигации, микроволновых печей)

Структура полученных знаний.

Полученные в Главе 1 данной работы знания являются неструктурированными. Для получения базы знаний в выбранной ранее среде разработки необходимо получить структуру знаний. Для получения структуры знаний используется модель фрейма. Фрейм - способ представления знаний в системах искусственного интеллекта, например, в экспертных системах. Так как система поддержки принятия решений не имеет структурных различий с экспертной системой, фрейм является подходящей формой представления знаний. К тому же, совокупность фреймов, представляющая какую-либо предметную область, является иерархической структурой, в которую фреймы собираются с использованием родовидовых связей. На верхнем уровне иерархии располагается фрейм, содержащий наиболее общую информацию, которая является истиной для всех остальных фреймов. Данный способ представления знаний является наиболее подходящим, для использования в выбранной среде разработки.

Структура входной и выходной информации.

Как было сказано ранее входной информацией для системы поддержки принятия решений, являются ответы на поставленные системой вопросы. Таким образом реализуется «спуск» пользователя по иерархии фреймов, от общих знаний, к результату диалога. Результат диалога является частной информацией, для данного набора ответов, сделанных пользователем, результат является единственным. При повторении диалога и совпадении всех ответов с предыдущими результат совпадет с предыдущим. Результат диалога является выходной информацией системы поддержки принятия решений. Его структура так же является фреймом, но он является листовым узлом в направленном ациклическом графе и не имеет потомков.

2.4 Формализация

На данном этапе происходит структурирование полученных знаний. Как отмечалось в пункте 2.3 структура данных представляет собой иерархическую совокупность фреймов. Применительно к выбранной среде разработки каждый фрейм (кроме листовых узлов) должен содержать вопрос, результаты ответа на который являются переходами к фреймам следующего (нижестоящего) уровня иерархии.

Полученные знания в общем виде можно разделить на 3 основные группы фреймов, каждая из которых решает следующие задачи:

группа фреймов, определение диапазона частот, принимаемых приемником.

группа фреймов, определение структурной схемы приемника и входных цепей приемника.

Верхним уровнем иерархии фреймов является 1 группа фреймов, так как на основе результата, полученного в первой группе будет строиться диалог во второй группе фреймов.

группа фреймов. Вопросы, находящиеся в первой группе фреймов не требуют каких-либо специфичных знаний, так как принимаемый диапазон частот как правило явно задан в техническом задании на проектирование радиоприемного устройства. Необходимо лишь определить в какой группе частот (НЧ, СЧ и т.п.) находится указанный в техническом задании диапазон. Далее указано содержание фреймов из 1 группы:

Принимаемый радиоприемником диапазон частот находится в пределах диапазона низких частот (30-300 кГц)?

Принимаемый радиоприемником диапазон частот находится в пределах диапазона средних частот (300-3000 кГц)?

Принимаемый радиоприемником диапазон частот находится в пределах диапазона высоких частот (3-30 МГц)?

Принимаемый радиоприемником диапазон частот находится в пределах диапазона очень высоких частот (30-300 МГц)?

Принимаемый радиоприемником диапазон частот находится в пределах диапазона ультравысоких частот (300-3000 МГц)?

Следует отметить, что если диапазон принимаемых радиоприемником частот занимает несколько групп частот, либо лежит на границе и захватывает две группы, то следует указывать группу с наибольшей частотой. Так как входные цепи, а, следовательно, ичувствительность радиоприёмника будут зависеть от выбранной группы, а необходимые номинальные значения чувствительности уменьшаются с ростом частоты, то при выборе следует руководствоваться верхним значением частоты. К примеру, для группы очень высоких частот необходимая чувствительность лежит в пределах 3…30 мкВ, а для группы высоких частот 50…200 мкВ, то при выборе входных цепей и структурной схемы для высоких частот, требования к чувствительности для очень высоких частот не будут удовлетворены, при обратном случае, когда выбрана цепь и структурная схема для группы очень высоких частот, требования к чувствительности для группы высоких частот будут удовлетворены.

группа фреймов. Вопросы, находящиеся в этой группе касаются в структурной схемы приемника. Определяется необходима ли скрытность приемника, равномерность избирательности по диапазону, требования по избирательности по соседнему и зеркальному каналу, прием одной (нескольких) частот или плавного диапазона, трудность перестройки приемника с приема одной станции на прием другой. Далее указано содержимое фреймов из 2 группы: