Proekt_5 (Архив с пятью методиками по выполнению курсовых работ)

ЭСКИЗНЫЙ РАСЧЕТ КУРСОВОГО

ПРОЕКТА

радиолокационного приемника.

Задания на расчет радиолокационных приемников приведены в таблицах 6, 7 и 8 Методических указаний по выполнению курсового проекта (№ 0020).

Эскизный расчет приемника включает в себя следующие разделы:

I.Полоса пропускания линейного тракта приемника.

Полоса пропускания линейного тракта приемника :

= + (1)

где - ширина спектра полезного сигнала, где В – база сигнала (В=1 для простого сигнала), - длительность зондирующего импульса;

- запас по полосе, обусловленный нестабильностью передатчика, равный:

(2)

где - относительная нестабильность частоты передатчика, равная , для когерентного приемника = .

- рабочая частота сигнала;

- доплеровский сдвиг частоты, где V – скорость полета цели, С=3* - скорость света.

Если в ТЗ задана скорость полета цели, предполагается, что проектируемый приемник должен определять её, то есть быть когерентным. Если же в ТЗ скорость цели не задана – приемник некогерентный и доплеровский сдвиг частоты не определяет.

Если / 0,1, то расширение полосы пропускания приемника за счет нестабильности частоты передатчика незначительно и принимаем полосу пропускания линейного тракта приемника равной П. Если же / 0,1, расширение полосы существенно и требует введения системы ЧАП. В этом случае:

а) в когерентном приемнике

= + , (3)

б) в некогерентном приемнике

= + (4)

где =10-35 –коэффициент передачи системы ЧАП.

Снова проверяем соотношение / . Если с введенной системой ЧАП в когерентном приемнике ( )/П 0,1, а в некогерентном приемнике 0,1, то останавливаемся на полученном с системой ЧАП значении П.

Если условие не выполняется, то вводим в разрабатываемый приемник систему ФАП и принимаем полосу пропускания приемника равной ширине спектра полезного сигнала, то есть = + для когерентного и = для некогерентного приемника.

II.Определение промежуточной частоты приемника

Первую промежуточную частоту приемника выбирают из условия:

(5)

где - обобщенная расстройка зеркального канала, равная = 6-10 при подавлении зеркального канала на 30-40дБ соответственно;

- эквивалентное затухание фильтра тракта сигнальной частоты, которое можно принимать в пределах 0,002…0,004.

III Выбор структуры преселектора для обеспечения требуемой избирательности.

В данном разделе выбирается фильтр преселектора, позволяющий обеспечить требуемое подавление паразитного зеркального канала приемника. Один из вариантов СВЧ фильтра, расчет которого приведен ниже, - многозвенный СВЧ фильтр с микрополосковыми резонаторами, выполненными из монокристалла железоиттриевого граната (ЖИГ резонаторы). Характеристика рассматриваемого СВЧ фильтра приведена на рис.1

a

Рис.1

Для проведения расчетов задаемся:

, где - полоса пропускания СВЧ фильтра, П – полоса линейного тракта приемника (1) без учета систем АПЧ (ЧАП или ФАП);

- полоса заграждения СВЧ фильтра;

- затухание в полосе пропускания;

- добротность ненагруженного СВЧ фильтра.

Расчет основный параметров фильтра на ЖИГ резонаторах:

1.Требуемое количество звеньев (резонаторов):

(6)

где - избирательность по зеркальному каналу в дБ.

Полученное количество звеньев округляется до целого числа.

2.Уточненная полоса пропускания фильтра:

(7)

(8)

где - эквивалентная добротность фильтра, то есть добротность нагруженного фильтра.

3.Затухание фильтра:

в середине полосы пропускания:

(дБ) (9)

на границах полосы пропускания:

(дБ) (10)

IV. Выбор структуры УПЧ.

В данном разделе выбираются фильтры УПЧ, позволяющие обеспечить подавление паразитного соседнего канала.

Для выбора фильтров необходимо выяснить по техническому заданию величину требуемого подавления соседнего канала и коэффициент прямоугольности . Наиболее широкое распространение в радиолокационных приемниках получили ФСС (фильтры сосредоточенной селекции)

Выбирая число контуров ФСС в таблице 2, надо учитывать, что его подавление должно быть не меньше требуемого по ТЗ, а коэффициент прямоугольности - не больше требуемого. Выбрав фильтр и определив по таблице 2 его коэффициент , определяем частоту, на которой ФСС может работать:

(11)

где - эквивалентное затухание контуров на первой промежуточной частоте (Таблица 1).

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 2

Число каскадов

Вид Число Коэффициент

фильтра LC контуров 1 2

Четыре 2,2 1,3

ФСС LC контура 3,7 1,7

0,35 0,385

Пять 1,8 1,2

ФСС LC контуров 2,7 1,5

0,35 0,385

Шесть 1,52 1,15

ФСС LC контуров 2,2 1,3

0,35 0,385

V. Выбор количества преобразований частоты в приемнике.

Во втором разделе была выбрана первая промежуточная частота приемника, в четвертом разделе при выборе структуры УПЧ – вторая. Если , приемник выполняется с двойным преобразованием частоты с . Если , проектируемый приемник будет иметь однократное преобразование частоты с .

VI. Допустимый коэффициент шума приемника.

Нахождение максимально допустимого коэффициента шума приемника производится по формуле:

(12)

где - чувствительность приемника, задаваемая в ТЗ,

к =1,39 дж/град – постоянная Больцмана,

=293 К – температура по Кельвину,

=1,1П – шумовая полоса приемника,

Рис.2

- отношение сигнал/шум, определяемое по формулам:

- для когерентного приемника:

(13)

- для некогерентного приемника:

(14)

где n – количество импульсов, отраженных от цели,

- определяются по графикам рис.2 рис.3 для когерентного и некогерентного приемников соответственно по вероятности правильного обнаружения и вероятности ложной тревоги, задаваемых в ТЗ.

Рис.3

VII.Коэффициент шума приемника.

Коэффициент шума приемника определяется через коэффициенты шума отдельных каскадов приемника по формуле:.

(15)

где - коэффициенты шума входной цепи, усилителя сигнальной частоты и преобразователя частоты соответственно,

- коэффициенты передачи по мощности входной цепи и усилителя сигнальной частоты.

Коэффициенты шума и коэффициенты передачи по мощности отдельных каскадов приемника приведены в таблице 3.

Таблица 3

Выбор варианта построения УСЧ необходимо начинать с наиболее простой его реализации – на транзисторе. Проверкой правильности выбора каскадов служит выполнение условия:

(16)

В Таблице 3 даны различные варианты построения УСЧ по мере их усложнения.

VIII.Расчет коэффициента усиления приемника и распределение усиления по каскадам.

Структурные схемы радиолокационных приемников когерентного и некогерентного приведены на рис.4 и рис.5 соответственно..

Рис.4

Рис.5

На рисунках 4 и 5 ВЦ – входная цепь, включающая антенный переключатель и устройство защиты приемника, МШУ – малошумящий усилитель, ФЗК – фильтр зеркального канала, ПЧ – преобразователь частоты, СД – селектор дальности, УПЧ – усилитель промежуточной частоты, ГФ – гребенчатый (накопительный) фильтр, АД, ФД – амплитудный и фазовый детекторы, ПУ – пороговое устройство, УНЧ – усилитель низкой частоты.

Если первая промежуточная частота <500МГц, то необходимо провести следующие вычисления.: