Расчет узлов радиоприемных устройств - под ред. проф. Протопопова А.С.

КОНТРОЛЬНО Лиг.'гОУг СРОКОВ ВОВВРАТА КНИГА ДО~ОКНА ВЦГВ ВОЗВРАЩЕНА НБ ПОЗЖЕ УКЛЗЛ ИНОГО ЗЛЕСЬ СРЫЛ ~~ аВРМАР4Х~М Ююуу2 ~' 4 1 ~~ВГИК 1ф Ц,~1ЩУ УЗД(Щ Р~Ц$1ОП1МЖМЙЙ У~1~0~С~ уВщбиое поаобие п„е„~„гцеа ш еепе~;фее е ~фасеоЮ прое ~! по ,7рау Рщ Хие е уатуоа а Под уед. ПРОФ. А,С. ПРойопапоеа ьсапед ЬУ ~ц!асуп Аг1еп1 щи 08 соо!ауп го Ь оопп 11здательатио ЫИ ХЫЫЗ Актовой В.Г.

ЖиЬуный (хл. Х«4), л).С. Хани (гл. 4«5«6) » М.Ю. Клвчарез (гл. 3), И.н. Никитина (хл. '«, 5), А.С. дротааопоз (хл, Х-7). В.П. Руевких (гл. 7). Раачвт .узлов увдзопривмюх уотуойоти» учебное поообнв к Ирак тичвоким заВХтияы И-К',УуоонОМУ провктироиаию ко Курву "РФДНОПрывм ные уотуойотза / В.Г. Выборный, Ю.О. Данич, М.И. Клв арев и дра; Жщ увд. А.С. Протапснкеа. - М.: Инд-зо МФИ, Х993. -84 а.: ил. Приисщнток ооиозныв озвдвния об узлах Жру, раачетные ооотношеник, рекомендуемый порядок раочвта и таблицы варьируемых данных, поззоляйнив индизндуилкзиромать задания и легко пубнерять празиль' нооть результатпна Зимания равпчитаны ю "ойиные" ютоды раочвтов без приюнении ЭЖ. Это поэнолявт нкцвнтирозать зниюиие на 4изичвоком и техничеаком Оущвотзв задач и порядке получаеюх результатоз.

Линков учебное поообие твоно озязано по тематике о учебником "Рндиоариемныв уотройатзИ под рвд. АЯ..Йукозакого (изд но Йыожая акала, М., ХЭ99) и может рааоматризатьая как првктичвакое дополнение к нему, а отчаоти и квк развитие и углубление материалов втой книги» Предназначено для отуднитОВ Оонойных радиотехничвожлх опе пиальноатвй при выполнении йми практичеаких занятий и куроозого провктираиаиин по курау "Ржциппривмные уатройотза".

Рецензенты: В.Г. Свугвез, В.Н. Хнхалкнн 1»»»»»»«»-»1»»-» ф аааааааааа а«а»ааааа«й ааааа«««, 1993 Х. Р СЧЕТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСЖ И КО ТА Х.Х. ОСНОаНЫЕ КОНИТИЯ, ОИРЩЕЛИЯЯ, РАСЧЖТНЫЕ СООТНОШЩИИ, СПМЫ Ре О ч те Оот Рс р назывншт мошлооть оигнала ощазаемуй злтенной на зход фщиоприемногО уотройотва«при котоуой на выходе линейной чаоти приемника (ЛЧП) обеонечизевтая звданное ооотношенне мощноотл оигнвла к мощности ЗУма а (Рс УР~) Соотношение 6 имеет определеннуш величину для приемников различного назначения (редиовеиительных, телевизионных, овязных, радиолокационных н т.д.).

Тнк, например, з радиО- И телевещании для хорошего качвотза принимаемых передач величина 6 лежит з пределах неокольких деояткоз единиц, при приеме речевой ин4юрмапни (и радиомщвнни к окязи) - неонольклх единиц, а при приеме телеграфных оигналов на олух - близка к единице. Фк радиолокационных приемни« ков зта величина определяетоя на оонове заданных юроятноотей правильного обнаруженнн и ложной тревоги по характериатикам обнаруке- НИЯ ЛЛИ ПО фоуа5'Лаы Реельная чунотзительнооть определяетоя выражением Р ~7Р.ЛН(К'„« „~ -О'У «Ыт) (Х.Х) где Ф = Х,Ж 10 ~3 ЛИЛ вЂ” поотоянная Больцмана; 7' = 293 К (вЭООК) - абоолитная "комнатная" температура; д - шумозая полооа приемника, Га; Ф„ - коз4фнщиент шума прйемннка; ~„' - зкнивелвнтння шЗмозая температура антенны, К. Ко е т ма показывает, во околько раз мапноать шумов на зыхс«де лЧП (четырехполваннка), обуолселенных заема причинами (лоточником онгнала и приемником), больше мащнооти шумов на выходе, обуолозленных шумами лоточника оигналов.

Кроме шумов приемника, оуцеатзуют шумы антенны, обуоловлен- , ные атмооФернымн шумамн, шумами Галактики, тепловым излучением 'Земли, потерями и антенне. Они зазиоят от чаототы оигннла угла места, нзаразления на разллчныв учаотки Галактики, кирины дизг мы напразленноатл ЯН). Т уменьшавтоя о уменьшением ширины Ж и о увеличением угла меота. Количеотненно мумм антенны хеузктери- 3 зуютая тивн мо ой т е а й антенны Т или относитель- 4 А ной шумовой температурой 1 = — ". Чиаленно 7„' равна абсолютной температуре активного сопротивления, равного сопротивлению излучения антениыВ„ , мощность тепловых шумов которого равна суммарной мощности шума отдаваемой антенной в приемник.

Т„ лежит в пределвх 50 ~ 4.10 К. Минимальной 7'„ обладают большйе остронаправленные антенны наземных станций. Антенны на борту летательных ашщратов имеют Т = (600...2000) К. При использовании в радиосистеме "сложных" сигналов „ например с фезова — кодовой манипуляцией (ФНН1 или линейкой частотной модуляцией (ЛЧМ) в импульсе и последующей оптимальной (или квази- оптимальной) обработкой с накоплением энергии аигяала, требуемое соотношение с может быть уменьшено вЮ раэ, где З - база сложного аигнала: здеаь л~ — ширина спектра сигнала; Т - длительность сигнала.

Яля ФКМ-сигнала, состоящего из м диакретяых посылок, В =М; для ЛЧМ-сигнала длительностью Т с девиацией частоты 6Г З-2-Ы .Т. Лля простых импульсных сигналов (без модуляции в импульсе)В" 1. Величина ш мовой полосы приемника формируетая самим узкопо-, лосным трактом ЛЧП вЂ” усилителем промежуточной частоты (уПЧ) .

Жали УПЧ представляет собой многокаакадный усили~ель с одиночными резонансными контурами в каждом каакаде, д в1,1 Н~ (где а) и * ОР 6.Р полоса пропуаканнн УПЧ), если в УПЧ применен фильтр сосредоточенной избирательности (ФСИ), то можно ачитать П = л ~ йс аР' Радиопрнемное Устройство, как правило, представляет собой совокупность активных и пассивных шумящих четырехполюсников, Включенных каскадно.

Каждый из них имеет свой коэ4Фициент шума 1„.„.. Лля активного четырехнолюсника коэ4фициент передачи (усиления) мощности Й > 1, для пассивного четырехполюаникаК < Х (иногда его Р называют коэ44ициентом полезного действия (КПД), обозначая ~ ). Величина, обратная НПА, носит название "потерь" цаааивного Устройства или "затухания" 1 = ~ ) Х. ЕозуЬициент шума и"асивногс четырехполюсника может быть рассчитан по формуле г А' = 1 (~-1) (1.2) где T - реальная 4изическая температура паааивного четырехполюс- ника Из (1.2) видно, что шумы, вносимые пасаивной цепью, уменьшаются с уменьшением в ней потерь (с увеличением ее НПД) и а уменьшением ее Физической температуры Т (например, охлаждением ЖИДКИМ ИЗОТОМ, Та = 77 К), ПРИ 7" = T Шумовые свойства шумящих четырехполюаников оценивают кроме оэдициента шума также 'эквивалентной шумовой температурой ~~, коэ а е до которой следует дополнительно "нагреть активную аоставляиицую выходного сопротивления (проводимости) источника сигнала длн получения на выходе прн идеальном нешумящем четырехполюанике такой же мощности шумов, как и при реальном шумящем.

Между й и ",'„ существует однозначная связь: У' =7а СС -т), Жоли известна шумован температура узла или уатройства 7„', коэффициент шума А' подсчитывают по Формуле К =~ — "=~ Ф ( ° ) 1 4 у ит а где 1 - относительная шумовая температура устройства (так как 3„= =К -т, то ее иногда называют "избыточным коз4Фициентом шума" ). и Лля каскадного соединения из ю шумящих четырехполюаников коэ44ициент передачи мощяости, коэффициент шуша и шумовня .темпера- тура будут К П Ж (1.5) Р;-т Р" К=К + — ' ° - ° .+ (1.6) и~ д ' ' й "~ У ~И Пк. Рг (1.9) 7 =7„,+ —" Часто в справочной литературе коз4фициенты передачи мощности , и шума выражают в децибелах (дБ): При каскадном соединении из и четырехполюаников Ю, дБ = =Е ж .,св. Рф~ Следует иметь в ищу, что в формулы (1.2) - (1Л величииы нужно подставлять в 'разах".

В ооответатвли о (1.6) коэКпнциент шума приемника а неохлаждаемым входным устройством Ф „-у (Х.8) Р УР» РИФ Р «Ю где Ь - потери во входных цепях приемника. Здесь под входным уатройатвом понимвютая вае пассивные устройства до первого усилительно-преобразовательного каскада (антенно-4шдерный тракт (афт), антенный переключатель (ап), разрядник зашиты приемника (рзп), ограничитель (огр) и Фильтр (Фл): Ь -Ь "Е -Ь Ь .А арт ав реп иу 9м или в децибелах ьм.ч 9 ау «у '~ад.~Ф«~ „,,фн+1„.у6+ь,уБ. а~~ ~~ ь ~а ь имеют поРЯдок (С,г+ С 8) (О„З + Х,б) дБ.

фй и з (1.8) видно, что основной вклад в коэффициент шума вносят шумы входных цепей и коэффициент шума пе ваго силительного каскада (УРЧ или УПЧ, если УРЧ отсутствует). Поэтому необходимо уменьшать потери оигнвла во входных цепях приемника, применять на входе мнлошумящие уаилительно-преобразовательные устройства с достато~но бал~шин коэффициентом усиления мошноати илн охлаждать входную цепь или ее части. Ясли входная цепь или некоторые ее части охлакдаютая ниже 7', то зная Т~; и Ь,, нзходят 7„',, далее по (1.7) вычисляют шумовую температуру входной цепи Т„ь„, затем рааачитывают шумовую температуру приемника т Р УРЧ Ф МРЧ Рпч и по (Х,4) переходят к К .

. 3 качестве малазумнщих УРЧ в настоящее время пряменяютая следищие тяпы усилителей: ППУ - полупроводниковый параметрический усилитель (охлаждаемый или неохлаждаемый); 'БУ - транзисторный усилитель; У2К - уаилитель на туннельном диоде; ЛБВ - усилитель на лампе бегущей волны. Преобразователь частоты (ПЧ) состоит из смесителя (СМ) и гете- родина (Г). В качестве амеаителя может использоваться траязиаторный смваитвль а отдельным или совмещенным гетеродином (транзисторный преобразователь чаототы (ТПЧ)) или диодный смеоитель (ЛСМ) 6 аритвльшим усилителем промежуточной частоты (ПУПЧ)- „умвньш нзя шумов гетеродина, преобразуемых на проиежуточную частоту„амвсители СВЧ выполняютая по бвлвнаной схеме.

Коэффициент шума диодного смесителя а ПУПЧ ы ск.п м ач ею аю а иуде где~ - потери преобразования в диодном смесителе; й - отноаи- О~ СФ тельная шумовея температура амеаительного диода (шуманов отношение)е Ф „„„" коз4Фициент шума Пупч. В табл. Х.Х приведены оановные характеристики малошумнщих усилительно-преобразовательных уатройатв приемника. Таблица Х.Х )(опуатимый коэффициент шума приемника для обеспечении заданной чувствительности при требуемом значении а может быть рассчитан на оановвяии (Х.Х)". Ж = +~-~ (Х.ХХ) ~цуу~с,ф7 Д .~ А' При проектировании приемника выполнение уаловия 4„4 Л'„„ служит критерием правильности выбора структурной схемы и раапрвделения коа$4ициентов усилении и шума по каскадам. 1,2. ЖИЛИЦЫ ВАРЬИРУИИХ ДАННЫХ Опреиелить ноз4фициент щГиа и шумавую тааературу каокадного ооединвния четырехполюонивов.

Иоходные данные приведены в табл. 1.2. Т а б л и ц а 1 2 омер ари нта 1 2 3 5 б 7 8 9 10 11 12 0,45 0,8 0,7 0,65 О,В О,б 0,8 0,8 0,35 0„45 О,б 0,4 (К ), лБ 130 160 160 145 140 120 110 И80) И50) И10) Иб) ~80) 8 12 11 9,5 9 7 8 14 14 13 12 16 150 200 180 170 160 130 130 330 190 180 150 120 1,2 1$3 1,1 1,5 1,3 0,8 2 3 215 2 1,5 1,2 11 14 14 13 12 10 10 5 8 8 1,$е е н 2. НСЧЕТ Х УМЕРЕННО ЭЫ НИХ ЧАСТОТ Входнан цепь (БО радиоприемного уатройатва предназначена ~ля авязи антенно-4идерного устройства а входом первого каскада аиления или преобразования частоты и обеспечения чаатотной аелекции полезного сигнала от'помех. ВЦ представляет собой пассивный чаатотно-избирательный четырехпоакник.

2.1, ОСНОВНЫЕ ПОНЕЗЯ, ОПРКПЕЛЕНИЯ, РАСЧЕТНЫБ СООТЕ«У«БНИЯ, СХИМ 0 —,ут ««оэ4$ициевт передачи % по напряжению й =~а~ - 1К! г 4'4 или коэФрициент передачи пО МОшноати А„= Рл„,7Р4„,„, где У и Р - нэпрнжение или мошноать на вхоДе 1-го активнОго каскйДа М~ П РНЕМНИКае Нол.оса пропусканин й,~, в пределах которой модуль коэКжциента передачи меняется в пределах 3 ДБ. Иэбирательноать 3 при заданной рааатройке а~: 3 -й ~ДК 1. В супергетеродинном приемнике выаокие требования прещявлявтся к иэбирательноати на зеркальной и промежуточной частотна ««оз4фициент перек«ытия дизлазона частот 4,-~,' /' ~ „„, где ~, — ~',,„- диапазон рабочих частот, в пределах которого М1 обеспечивает наатройку на любую рабочув частоту при сохранении основных показателей. К ВЦ могут предъявлятьая такие требования сохранения основных характеристик при подклияении различных антенн~ минимального козфФициента шума и т.п.