Определение структуры радиотракта
Оценим коэффициент шума линейного тракта РПрУ, после чего решим вопрос о включении или невключении УРЧ в состав радиотракта.
Коэффициент шума радиотракта без использования усилителя радиочастоты ( УРЧ ) :
Ш=(Швц+(Шпч-1)/Квц+(Шупч-1)/(Квц×Кпч))/Кр.ф.
Все коэффициенты шума ориентировочно берём из таблицы 6.1 [3]:
Швц=1,3 Квц=0,8
Шурч=1,5 Курч=10
Шпч=5 Кпч=8 (при использовании транзисторного ПЧ)
Шупч=10
Ш=( 1,3+(5-1)/0,8+(10-1)/(8×0,8))/0,8=9,5 < Шдоп=21,02Þ
Þ можно обойтись без УРЧ.
Выбор гетеродина
Исходные данные для выбора гетеродина:
· Рабочая частота fг=fc-fпр=1,3-0,03=1,27 ГГц;
· Требуемая выходная мощность РГвых;
· Диапазон перестройки по частоте;
· Шумовые характеристики.
Целесообразно использовать полупроводниковый гетеродин на диоде Ганна (ГДГ). Выходная мощность гетеродина должна быть достаточна для нормальной работы смесителей и схем ЧАПЧ всех трех каналов приема РЛС:
РГвых = (Рс + Рапч )×3 = (6+9)×3 =45 мВт;
Из таблицы 8.4 [3] выбираем ГДГ типа VSC-9019, имеющий следующие параметры:
· диапазон рабочих частот fГ,ГГц.......................................1..2;
· шаг перестройки: электронной Dfэл,МГц...........................50;
механической Dfмех,МГц....................200;
· выходная мощность РГвых , мВт........................................100;
· напряжение питания Uпит,В.................................................11;
· ток потребления I,А............................................................0,5;
Обеспечение необходимого усиления трактом ВЧ
Обеспечение достаточного усиления радиосигнала трактом ВЧ необходимо для нормальной работы детектора, а так же получения низкого уровня шума. Основное усиление обеспечивается в тракте ПЧ. Основными требованиями к усилительным каскадам линейного тракта являются их достаточная устойчивость (возможно меньшее число каскадов) и построение на основе наиболее экономичной и современной электронной базы.
|
|
|
Коэффициент усиления линейного тракта:
,
где RА - активное сопротивление антенны;
Uпр - амплитуда сигнала на выходе УПЧ;
Требуемая амплитуда сигнала на выходе УПЧ определяется амплитудой напряжения, необходимой для нормальной работы детектора: Uвых=1В.
Рассчет коэффициента усиления линейного тракта:
Коэффициент передачи по мощности согласно таблицы 6.1 [3] для транзисторного преобразователя частоты примем равным:
КРпч = 8
Амплитуда напряжения на входе УПЧ :
| |||
| |||
Uвх= 4Рвх×Rвх = 2×Ра×Квц×Кпч×Rвх = 2×10-12×0,8×8×103 = 0,13 мВ.
Коэффициент усиления УПЧ по напряжению:
Купч=Uвых/Uвх=1/(1,3×10-4)=7,6×103
Расчет селективности
Селективность по зеркальному каналу обеспечивается с помощью частотно - избирательной входной цепи, а по соседнему каналу - используя два одиночных контура: на выходе преобразователя частоты и на выходе УПЧ.
|
|
|
Селективность по зеркальному каналу:
Принимаем dэс=0,006
= 23,8 дБ,
Эквивалентное затухание одиночных контуров:
dэп= П/(Ö2×fпр)=6,3/(Ö2×30)=0,15
Селективность по соседнему каналу:
Полагаем: Dfск= П=6,3 МГц;
n=2,
тогда:
= 18,9 дБ
Распределение искажений
При рассмотрении такой характеристики РПрУ, как допустимый уровень частотных и временных искажений сигнала, остановимся на наиболее существенном для приемников импульсных сигналов показателе - искажениях переднего фронта импульса. Распределение искажений этого вида по каскадам РПрУ можно выразить в величине времени установления переднего фронта импульса и записать следующим образом:
= 0,2 мкс
Искажения, вносимые входной цепью незначительны и составляют:
0,0064 мкс
УРЧ является инерционным звеном, поэтому искажения, вносимые им, довольно велики: 
0,024мкс
Искажения, вносимые преобразователем частоты, составляют:
0,008мкс
Наибольшие искажения переднего фронта радиоимпульсов вносятся детектором из-за шунтирования выходного контура УПЧ входным сопротивлением детектора:
0,04мкс
Оставшееся искажение переднего фронта импульса вносится сравнительно узкополосным УПЧ. Определим допустимые искажения, приходящиеся на один каскад УПЧ:
|
|
|
Структурная схема РПрУ
|
| |||||
|
| |||||
| |||||
Структурная схема радиоприемного устройства моноимпульсной РЛС сопровождения
Входная цепь (ВЦ)
Входная цепь приёмника обеспечивает защиту приемника от перегрузок и повреждения СВЧ мощностью сигнала, поступающего на рабочей частоте при работе на одну антенну с передатчиком. ВЦ связывает выход антенно-фидерного устройства со входом 1-ого каскада приёмника, в данном случае со смесителем. При этом вход и выход входной цепи должны быть согласованны с волновыми сопротивлениями присоединяемых к ним линий передач, чтобы в местах соединения не возникало отражений СВЧ энергии.
В нашем случае входная цепь должна выполнять следующие функции :
· частотная селекция принимаемых сигналов для уменьшения помех на нерабочей частоте.
· подавление зеркального канала.
· защита 1-ого каскада приёмника от перегрузки и повреждения мощностью СВЧ сигналов, поступающих в приёмник на рабочих частотах .
|
|
|
Для защиты приёмника от перегрузок будем использовать антенный переключатель (АП) и устройство защиты приёмника (УЗП) .
Для выполнения ВЦ функций селекции и подавления шумов зеркального канала используем полосовой фильтр.
Преобразователь частоты (ПЧ)
Преобразователь частот (смеситель) РПрУ РЛС часто выполняется на диодах по балансной схеме. Для балансных смесителей на диодах с барьером Шотки (ДБШ) потери сигнала в сантиметровом и миллиметровом диапазоне составляют соответственно 5..8 и 6..10 дБ, а коэффициент шума - 6..9 и 7..12 дБ, что неприемлемо в нашем случае из-за отсутствия УРЧ в составе радиотракта.
В сантиметровом диапазоне используют ПЧ на биполярных транзисторах (БТ), которые обладают коэффициентом усиления 3-12 дБ и коэффициентом шума 1,7 - 4,6 дб. Однако лучшие характеристики во всем СВЧ диапазоне имеют ПЧ на полевых транзисторах (ПТ), так как в более широком диапазоне 1-15 ГГц они обеспечивают усиление 8-12 дб при коэффициенте шума 1,1 - 3,5 дб. К преимуществам смесителей на ПТ можно отнести более простые цепи смещения по постоянному току и более высокую температурную стабильность. Поэтому используем транзисторный преобразователь частоты на полевом транзисторе с барьером Шотки (ПТШ), усилительные и шумовые свойства которого, в основном, и определят чувствительность РПрУ.
Усилитель промежуточной частоты (УПЧ)
Основное усиление в РПрУ обеспечивается усилителем промежуточной частоты. Схемотехника каскадов этого устройства разнообразна, однако заметно упростить приёмник позволяет применение в качестве усилительных элементов аналоговых интегральных микросхем(ИМС).
Основные требования, предъявляемые к УПЧ - это малый коэффициент шума и достаточно высокий коэффициент усиления, а кроме того он должен обладать широким динамическим диапазоном, линейной ФЧХ и равномерной АЧХ в рабочем диапазоне частот, хорошо согласован, обладать высокой надёжностью.
В настоящее время в наибольшей мере этим требованиям удовлетворяют УПЧ на интегральных микросхемах. УПЧ с логарифмической амплитудной характеристикой (ЛАХ), который наилучшим образом выполняет усилительные функции при широком динамическом диапазоне входных сигналов, реализуем на ИМС.
Детектор(Д) импульсных сигналов
При детектировании импульсных сигналов разлиают два вида: пиковое и импульсное детектирование. В первом случае определяется только амплитуда импульсов, качество же воспроизведения формы их огибающей играет второстепенную роль.
В нашем случае импульсного детектирования необходимо воспроизвести огибающую каждого поступающего на детектор радиоимпульса. Для этого обычно применяется диодный детектор, постоянная величина времени (RC) нагрузки которого выбирается достаточно большой, так, чтобы в течение времени между радиоимпульсами напряжение на выходе не успевало заметно снизиться, а изменялось по закону огибающей последовательности радиоимпульсов. Наличие в схеме детектора реактивных элементов приводит к искажению формы импульсов, т.к. вызывает переходные процессы , за счет которых увеличивается время установления tу и время спада tсп импульсов на его выходе. Обеспечение минимальных искажений формы импульсов (tу и tсп), в заданных пределах, является главной задачей импульсного детектора. Желательно при этом получить высокий коэффициент передачи, но не за счет увеличения искажений сверх заданной величины.
Режим работы и параметры схемы импульсного детектора выбирается из условия обеспечения допустимых искажений формы импульсов.
Схемы пикового и импульсного детекторов аналогичны, отличие только в том , что постоянная времени нагрузки у пикового детектора на два, три порядка больше, чем у импульсного. В таких детекторах используют германиевые диоды.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 221; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!