SISTEM PENERIMA TELEMETRI RF

SISTEM PENERIMA TELEMETRI RF

Sebuah sistem penerima menerima data melalui pembawa termodulasi ditransmisikan. Ini demodulates telemetri carrier, catatan, dan / atau relay data. Data harus diterima menjadi kesetiaan yang sangat tinggi dan sedekat mungkin dengan replika langsung (bebas kesalahan) dari data yang ditransmisikan. yang ditransmisikan operator dapat berada dalam kendaraan yang bergerak atau stasioner. Sebuah kendaraan bergerak dapat menyajikan empat masalah yang mungkin untuk memperoleh data yang berkualitas:

a. Kendaraan dan sistem tracking dinamika

b. Menerima sinyal melalui antena nulls

c. Data degradasi karena efek bulu-bulu pada sumber transmisi

d. efek multipath

Transmitted pembawa dari kendaraan stasioner dapat disajikan dengan efek dari butir b dan / atau butir d di atas.

Antenna Subsystem

Sistem tracking Telemetri biasanya menggunakan parabola antena / reflektor. Tujuannya adalah untuk reflektor untuk mencegat sebanyak energi mungkin dalam "lobus utama," tapi beberapa energi tumpah tepi menciptakan tingkat lobus samping. Lobus samping dapat digambarkan sebagai terbuang atau tingkat daya yang tidak diinginkan yang benar-benar bisa mengganggu tracking otomatis.

Pemilihan reflectoris diatur oleh persyaratan telemetri, seperti yang diinginkan gain, kinerja sisi lobus, dinamika sistem, dan biaya. Antena juga harus ukuran, seperti besar praktis, untuk memenuhi persyaratan ponsel atau site-tetap Masalah utama dengan antena reflektor adalah mendapatkan hubungan yang baik antara umpan tracking dan reflektor . Ketika umpan defocused sepanjang sumbu simetri , yang Kondisi ini dikenal sebagai kuadrat atau "square-law " kesalahan fase . Parameter yang terkena dampak gain antena dan lobus tingkat amplitudo sisi pertama . Kesalahan fasa dapat menyebabkan nulls antara bagian lobus dan main beam yang hilang . main beam tampak seperti roll- off dan pertama amplitudo bagian lobus tidak lagi berbeda. Bila umpan reflektor paraboloidal adalah berpindah dari titik fokus dan off-axis , main beam bergerak dalam arah yang berlawanan . ini menghasilkan keuntungan yang lebih rendah dan tingkat bagian lobus yang lebih tinggi . Akhirnya mendapatkan kinerja tracking yang rendah.

Antenna-Feed Assembly Subsystem  ( AFAS ) 
a . Tujuan 

Tujuan dari AFAS ada dua. Tujuan utama adalah untuk menerima Sinyal RF dari gelombang ruang dicegat yang berada dalam bandwidth RF yang dirancang dari elemen antena . Tujuan kedua adalah untuk menghasilkan sinyal kesalahan yang menghasilkan torsi ( saat ini) dengan azimuth dan elevasi motor kendaraan yang memutar antena memungkinkan untuk mengikuti sumber carrier frequency secara otomatis jika bergerak di ruang angkasa. 

Unit AFAS harus berada di titik fokus reflektor parabola khasuntuk memaksimalkan tingkat sinyal yang diterima whileminimizing kesalahan tracking . itu tracking kesalahan pada antena boresight , atau pusat RF , harus menunjukkan rendah ( jika ada) jumlah dari azimuth atau elevasi ( Az / El ) crosstalk . Lobus sisi pertama harus 16 sampai 22 dB turun dari lobus utama untuk meningkatkan elevasi rendah , tracking otomatis dan meminimalkan gangguan.

Ada tiga jenis dasar umpan tracking perakitan subsistem . Salah satunya adalah saluran tunggal monopulse ( SCM ) . The SCM adalah umpan scan dioda -switching dirancang untuk menghasilkan kesalahan tracking . Yang kedua adalah umpan memindai kerucut ( CSF ) . Seperti namanya , kerucut , yang berasal dari angguk kepala (atau " goyangan " )

Efek dari bagian yang bergerak ( biasanya antena tanduk ) , digunakan untuk menghasilkan tracking kesalahan . Jenis ketiga adalah umpan elektronik dipindai . kombinasi ini merupakan fitur terbaikdari SCM dan CSF untuk menghasilkan kesalahan tracking . Aplikasi dan biaya pertimbangan akan mengatur proses seleksi .

b. f / D Ratio.

Terlepas dari jenis umpan yang digunakan, faktor yang sangat penting untuk dipertimbangkan adalah rasio f / D. Parameter ini adalah fungsi dari panjang fokus dan dimensi aperture (Gambar 4-1). Umpan harus berada pada titik fokus sepanjang sumbu simetri. Di lokasi ini, Anda mengoptimalkan gain antena dan memiliki baik pertunjukan sisi lobus. Artinya, puncak lobus sisi pertama dioptimalkan. Mereka terletak beberapa dBs bawah puncak balok utama. Sebuah amplitudo puncak lobus sisi pertama pada 18 dB di bawah puncak balok utama dianggap sebagai ukuran yang baik. Semakin rendah puncak lobus sisi pertama, semakin baik kinerja antena.

Desain terbaru dari majelis pakan telah menunjukkan sisi tingkat puncak lobus khas pada 21 dB di bawah sinar lobus utama. Juga , lokasi yang tepat dari perakitan pakan pada titik fokus akan menghasilkan mendalam , nulls tajam antara lobus sisi pertama dan lobus utama. Mengoptimalkan parameter ini juga akan meminimalkan efek dari transmisi multipath.

Seorang pengguna rentang memutuskan ukuran antena yang dia butuhkan. Antena dapat digunakan untuk melacak satelit , pesawat, rudal , helikopter , dll Jika sistem akan digunakan untuk melacak semua hal di atas , optimasi direkomendasikan harus untuk melacak kendaraan dinamis tinggi , seperti rudal .

Penentuan rasio f / D sekarang menjadi lebih kritis . Rasio ini merupakan hubungan antara modulasi kesalahan tracking dan gradien tracking kesalahan . Modulasi tracking kesalahan harus cukup tinggi untuk memungkinkan kesalahan - tracking gradien linier untuk band RF ( s ) di mana sistem akan beroperasi . Mengoptimalkan parameter ini akan mengurangi crosstalk antara azimuth dan elevasi tracking kesalahan . Mengoptimalkan gradien kesalahan tracking melibatkan kelengkungan ( kedalaman ) dari reflektor parabola .

f = D²/(16 • d)

dimana:

f = focal length

D = diameter of the antenna

d = depth of the antenna,

titik fokus adalah fungsi dari kedalaman dan diameter antena. Kedalaman diukur dari bagian belakang reflektor ke depan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4-1. Rasio f / D akan menjadi nilai lebih besar dari nol dan kurang dari 1,0. 

0.0 < f/D < 1.0

Rasio f / D yang tinggi, semakin tajam kesalahan modulasi tracking. Sebuah rasio f / D 0,5-0,7 harus menghasilkan modulasi tracking dengan crosstalk minimum. Optimasi rasio f / D dapat dilihat pada umpan unit perakitan yang menggunakan scanner untuk switching berkas atau scanning kerucut.

Pola sudut antena sekunder dipindai, ketika diplot bersama-sama, akan menunjukkan titik sudut silang utama. Jika salah satu pola sudut memiliki tingkat gain yang lebih tinggi dari yang lain, gain antena keseluruhan akan menurun dan sistem akan menunjukkan crosstalk dalam gradien error linier tracking. Semua parameter harus dioptimalkan bersama-sama, yang merupakan tugas yang sulit, tetapi bukan tidak mungkin,. Setelah dioptimalkan, selisihnya harus ditempelkan ke reflektor dan umpan asembly ditahan untuk memungkinkan penghapusan umpan dan dirakit pada titik fokus yang sama. Ini juga akan menjaga umpan menjadi miring atau juga menyebar.

Gambar 1. Pengukuran yang digunakan untuk menghitung rasio f/D

c. Single Channel monopulse (SCM).

Jenis tracking umpan perakitan terdiri dari penjumlah saluran (Σ) dan selisih (Δ) saluran. Penjumlah Saluran juga dikenal sebagai saluran data untuk menerima frekuensi pembawa (termodulasi atau unmodulated). Selisih (Δ) Saluran menghasilkan sinyal (dikenal sebagai sinyal error tracking) untuk tracking otomatis. Antena dipol biasanya digunakan dan sesuai untuk pita frekuensi (s) ditugaskan untuk telemetri. Jika pita frekuensi yang sangat luas, sehingga mencakup lebih dari satu band, mulai 1400 MHz sampai 2400 MHz, menjadi sulit untuk menyetel antena dipol. Hasil akhirnya menyebabkan crosstalk yang tidak diinginkan, gain yang lebih rendah, rasio aksial yang lebih tinggi, dan mungkin penurunan linearitas gradien error tracking.

Jumlah saluran antena dipol biasanya dalam sebuah konfigurasi dipol bersilang seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2. Dipol bersilang ortogonal satu sama lain dan dirujuk sebagai vertikal dan horizontal. Perbedaan channel Antena dipol juga dalam sebuah konfigurasi dipol bersilang, dan terletak di sekitar penjumlah channel antena dipole dengan beberapa isolasi untuk meminimalkan crosstalk antena. Penjumlah Saluran menerima level sinyal maksimum ketika itu benar boresighted karena terletak pada titik fokus. Posisi ini sesuai dengan dimana perbedaan saluran menghasilkan kesalahan minimum tracking. Penjumlah Saluran AM amplitudo-modulated dengan perbedaan sinyal saluran yang mewakili jumlah kesalahan dalam azimuth dan elevasi dari boresight.

Ganbar 2. Saluran tunggal monopulse antena dipol

kesalahan Sinyal tracking yang dihasilkan oleh perbedaan saluran akhirnya akan dikonversi menjadi arus ( torsi ) untuk memutar azimuth dan elevasi servomotors dan reposisi antena kembali ke pusat boresight . Perbedaan Saluran paling tepat digambarkan sebagai kesalahan fase yang berasal dari membandingkan kedatangan sinyal pada dua antena dipol . Sebuah gerakan horizontal antena atau sumber akan menghasilkan kesalahan azimuth , sementara gerakan vertikal akan menghasilkan error elevasi .

Gambar 3 mengilustrasikan kesalahan tracking yang dihasilkan oleh antena dipole horizontal dan vertikal dalam umpan unit perakitan. Sebuah kesalahan yang dihasilkan dari selisih fase antara dua antena spasi " x " panjang gelombang terpisah . Semakin jauh antena dari pusat boresight , semakin besar kesalahan .

Sinyal error menggunakan sinyal pemindaian yang disinkronisasi dapat beroperasi dari frekuensi rendah ( Hz ) sampai frekuensi tinggi ( kHz ) . Tingkat scan yang rendah biasanya lebih besar daripada tingkat spin kendaraan diharapkan dapat mencegah menghasilkan kesalahan karena berputar kendaraan . Tingkat scanning beroperasi dalam modus tetap atau menyapu . Modus tetap biasanya digunakan untuk memantau pulsa kesalahan saat mode menyapu dianjurkan untuk melacak karena meminimalkan efek multipath . Sinyal scanning menyinkronkan kesalahan tracking dikembangkan antara modulator pemindaian di AFAS dan demodulator tracking kesalahan ( Tracking Error Demodulator TED ) . The TED memisahkan kesalahan azimuth dari kesalahan elevasi .

Gambar  3.  Error Tracking yang dihasilkan oleh antena  dipole

Semakin jauh pulsa error Az / El berasal dari titik acuan, semakin besar kesalahan. Perhatikan bahwa fase 0 derajat sama dengan "mirror image" pada 180 derajat.  

PLD:   Panjang perbedaan jalur; menghasilkan kesalahan yang mewakili seberapa banyak koreksi yang dibutuhkan untuk memutar antena kembali ke pusat boresight; dinyatakan dalam kelipatan panjang gelombang yang merupakan pecahan dari panjang gelombang dan sama dengan r1 – r2

c/ f:   Panjang gelombang

BL : Jarak Baseline antara antena (sekitar 6 inchi)

(1) Pola Antena untuk SCM.

Pola antena sekunder untuk penjumlah saluran mengikuti sin x / x gelombang. Gambar 4 mengilustrasikan pola antena khas untuk penjumlah saluran (solid line) dan perbedaan saluran (rusak line). Dalam nulls harus jelas antara lobus utama dan mengsukseskan sisi lobus jika AFAS adalah pada titik fokus. Keberhasilan amplitudo sisi lobus harus lebih rendah daripada tingkat sisi-lobus sebelumnya. Pertama sekali  sisi Lobus harus setidaknya 16 dB turun dari lobus utama.

Pola perbedaan adalah hanya kebalikan dari pola saluran sum. Sebuah nol jauh di dalam pola perbedaan harus terjadi di mana-mana bahwa pola saluran sum menunjukkan sinyal maksimum. Perawatan harus diambil untuk mencegah "side-lobe bahu" di mana tidak ada nol mendalam antara lobus samping.

Gambar 4. Channel sum khas dan saluran perbedaan pola (unscaled).

Gambar 4 menunjukkan batas-batas pola berasal dari-18.0o sampai 18,0 o untuk tujuan memeriksa lobus utama, dan setidaknya dua tingkat side-lobe pertama. Pola antena dapat memperpanjang dari-360o sampai 360 o di mana kembali lobus akan jelas, namun resolusi itu tidak sangat baik.

(2) Kondisi Skew untuk SCM.

Kondisi condong pada unit asembly umpan adalah contoh dari masalah pentahapan dan mungkin tidak jelas dengan mata telanjang. Sebuah kondisi miring dapat dinilai melalui pengukuran pola antena menggunakan sumber boresight. Mengetahui azimuth yang tepat dan sudut elevasi antara sistem penerima dan sumber boresight dapat membantu penilaian.

Kondisi condong dapat dievaluasi dengan melacak sumber radiasi RF (menggunakan mode auto-track) dari yang dikenal, titik yang disurvei, dan pemantauan keluaran penerima AM atau masukan ke TED.  Empat pulsa kesalahan (Az / El) tracking untuk 0^o dan 180^o harus berupa garis lurus. The auto - track azimuth dan sudut elevasi antara sistem tracking dan sumber boresight harus berada dalam jarak 5 persen ( error statis ) dari posisi sudut ke sumber untuk mendapatkan sinyal maksimum . Jika gerakan antena pada sudut posisi yang benar adalah lebih besar dari batas linearitas gradient , atau jika kesalahan tracking menunjukkan dispersi lebar sementara dalam modus auto - track , sistem ini calon yang baik untuk umpan re-alignment . Hal ini penting untuk memastikan bahwa spar antena tidak longgar dan menyebabkan Fau condong . Juga , sumber transmisi harus berada pada jarak untuk analisis medan jauh , yang ditentukan oleh diameter reflektor penerima .

( 3 ) Error Crosstalk untuk SCM .

Kesalahan crosstalk dalam sebuah sistem " elevation over azimuth " adalah masalah yang sangat serius yang dapat mencegah auto - tracking . Crosstalk terjadi ketika Anda menghasilkan error tracking dalam satu sumbu saja dan sumbu lainnya menunjukkan kesalahan yang dapat menyebabkan gerakan . Gejala umum adalah gerakan spiral antena karena upaya untuk memperbaiki kesalahan tracking yang dihasilkan dari kesalahan yang tidak nyata . Tidak boleh ada indikasi kesalahan crosstalk pada sumbu yang belum diputar . Batas gradien kesalahan tracking harus bebas dari crosstalk . Batas ini direferensikan di lebar balok -3 dB dari antena . Kesalahan crosstalk harus dipantau selama pengujian penerimaan. Penilaian harus mencakup sebagai berikut :

> Reflektor parabola harus memiliki rasio set f / D untuk mengoptimalkan kinerja tracking dengan meningkatkan modulasi tracking kesalahan . Rasio f / D adalah rasio panjang fokus dibagi dengan diameter ( aperture ) dari antena .

> Kondisi crosstalk kesalahan sistem harus dievaluasi dengan menggunakan polarisasi linear dan sumber transmisi polarisasi melingkar .

> Kondisi kesalahan crosstalk juga harus mencakup verifikasi bahwa multipath bukanlah sumber atau hasil dari crosstalk .

Share on Google Plus

About ML.Experience

This is a short description in the author block about the author. You edit it by entering text in the "Biographical Info" field in the user admin panel.