Proekt_5 (Архив с пятью методиками по выполнению курсовых работ), страница 2

1.Определить мощность сигнала на выходе первого преобразователя частоты:

(17)

где - коэффициенты передачи по мощности первых каскадов приемника, выбранные из таблицы 3 в VII разделе,

- коэффициент передачи фильтра зеркального канала, выполненного на ЖИГ резонаторах, полученный в разделе III ( подставляется в разах по мощности).

2.Рассчитать число усилительных каскадов тракта первой промежуточной частоты.

Для этого вычисляется требуемое усиление в тракте:

(18)

где - напряжение на входе второго преобразователя частоты, равное 2…5мВ при выполнении ПЧ2 на полевых транзисторах (ПТ) и 100…400мкВ на биполярных транзисторах (БТ),

- напряжение на выходе первого преобразователя частоты, для балансного ПЧ1

Далее определяется необходимое число каскадов N в тракте первой промежуточной частоты, обеспечивающее требуемое усиление:

(19)

- коэффициент устойчивого усиления транзистора на первой промежуточной частоте. Формулы для расчета приведены в таблице 4. В Приложении 1 даны параметры некоторых наиболее широко используемых транзисторов.

Таблица 4

3. Определить число каскадов тракта второй промежуточной частоты.

Число каскадов тракта второй промежуточной частоты N определяется по аналогии со вторым пунктом данного раздела: сначала определяется требуемое усиление в этом тракте, а уже затем необходимое число каскадов. Требуемое усиление :

(20)

где =5…10 – коэффициент запаса,

напряжение на входе детектора, равное для АД (0,5…1)В и 50…100мВ для ФД.

Для когерентного приемника с ГФ на входе ФД имеем (рис4):

(21)

где - коэффициент усиления ПЧ2,

- коэффициент усиления УПЧ2,

n – число импульсов в пачке, отраженных от цели и накапливаемых в ГФ. В выражении 21 предполагается, что ПЧ2 и УПЧ2 выполняются на одинаковых транзисторах.

Для некогерентного приемника на входе АД имеем (рис5):

(22).

Необходимо отметить, что чем ниже частота, на которой работает транзистор, тем выше его коэффициент устойчивого усиления.

4.Определить усиление в тракте низкой частоты.

Коэффициент усиления в тракте низкой частоты равняется:

(23)

где =2…5 – коэффициент запаса,

- напряжение в нагрузке, задаваемое в ТЗ,

=(0,6…0,8)

В тракте низкой частоты для обеспечения необходимого усиления целесообразно использование микросхем, некоторые из которых приведены в Приложении 4. При выборе микросхем необходимо учитывать, что в некогерентном приемнике после АД стоит ГФ, напряжение на выходе которого приблизительно в n раз больше напряжения на его входе. Коэффициент передачи ПУ принимаем равным единице.

IX. Определение числа каскадов приемника, охватываемых АРУ.

Динамический диапазон изменения входного сигнала:

(27)

где - максимальная дальность работы РЛС, равная:

(28)

где С=3* - скорость света,

F – частота повторения зондирующих импульсов, задаваемая в ТЗ,

(29)

- минимальная дальность работы,

– длительность зондирующего импульса,

=1…3мкС – время восстановления антенного переключателя РЛС.

Динамический диапазон изменения выходного сигнала обычно составляет .

Динамический диапазон АРУ:

(30)

Число охватываемых АРУ каскадов N равняется:

(31)

где - динамический диапазон регулировки усиления одного каскада.

X. Составление структурной схемы проектируемого приемника.

Структурные схемы когерентного и некогерентного радиолокационных приемников приведена на рис.6 и 7 соответственно.

Особенности построения структурной схемы приемника следующие:

Рис.6

Рис.7

- около каждого усилительного каскада и преобразователя частоты показать вид их нагрузки - фильтры (ОКК; ДПФ, ФСС) или активные сопротивления (R) , для УНЧ - тип микросхемы;

• ввести БАРУ (АРУ около каждого усилительного каскада) на необходимое число усилителей;

• показать систему АПЧ (ЧАП или ФАП) промежуточной частоты, уменьшающий запас по полосе приемника, если расчеты показали, что это необходимо.

XI.Принцип работы радиолокационных приемников.

Некогерентный приемник.

В некогерентной импульсной РЛС излучение производится пачкой некогерентных зондирующих импульсов, то есть импульсов, значения начальных фаз которых случайны и взаимонезависимы. По отраженному от цели сигналу в некогернентных приемниках таких РЛС возможна оценка дальности и углового положения цели, определение же ее скорости невозможно.

Отраженные от цели сигналы поступают на вход приемника (рис.7) от АП, позволяющего использовать одну антенну на передачу и прием. Далее в радиолокационном премнике, как и в любом другом приемнике, происходит усиление и преобразование принимаемых сигналов (понижение частоты их обработки).

Для получения на выходе приемника максимального отношения сигнал/шум в тракте УПЧ ставится оптимальных или согласованный с одиночным импульсом фильтр (СФ). На практике для простых импульсных сигналов обычно используется не СФ, а квазиоптимальный. В качестве квазиоптимального фильтра применяется фильтр с полосой пропускания , устанавливаемый в первых каскадах УПЧ.

Поскольку фаза принимаемых сигналов при обработке не учитывается в приемнике производится выделение огибающей импульсных сигналов с помощью АД. Сигналы с выхода АД накапливаются в ГФ, который в простейшем случае представляет собой интегратор. Накопление импульсов в некогерентных приемниках выполняется после АД, так как при накоплении импульсов до АД возможно их подавление друг другом за счет их случайной фазировки.

При превышении сигнала на входе ПУ его порога на выходе ПУ формируется выходной сигнал, говорящий о наличии цели. После усиления сигнала в УНЧ он подается на на ЭВМ, исполнительный механизм (ИМ) или на ЭЛТ.

Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) предназначена для поддержания промежуточной частоты приемника, которая может смещаться как за счет нестабильности гетеродина приемника, так и за счет доплеровского сдвига частоты принимаемого сигнала.

За счет различных дальностей до цели на вход приемника могут поступать сигналы сильно отличающиеся по мощности. Во избежании перегрузок усилительных каскадов и для уменьшения времени их срабатывания в приемнике используются системы БАРУ (АРУ на каждый усилительный каскад отдельно).

При работе радиолокационных приемников с использованием сложных сигналов, например, с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией повышается точность и разрешающая способность РЛС. Обработка сложных сигналов в большинстве случаев производится некогерентно. Структурная схема (рис7) такая же, как и для простых импульсных сигналов. Отличие только в построении СФ. Использование квазиоптимальных фильтров в тракте УПЧ в этом случае неприемлемо. В тракт УПЧ должен устанавливаться только СФ, оптимальный для каждого сложного импульса пачки. В общем случае СФ тем сложнее, чем больше база сигнала. На выходе СФ сложные импульсы сжимаются, снимается их внутриимпульсная модуляция и увеличивается амплитуда (рис.8).

Рис.8

Рис.8

Когерентный приемник.

Когерентный приемник необходим тогда, когда требуется определить скорость движущейся цели. В когерентной импульсной РЛС излучение производится пачкой когерентных зондирующих импульсов, то есть импульсов, значения начальных фаз которых известен.

Последовательность операций обработки и назначение отдельных каскадов когерентного и некогерентного приемников во многом идентичны (рис.6). Отличие в следующем. В когерентном приемнике требуется формировать гетеродинное напряжение жестко связанное по фазе с излучаемым сигналом. При всем разнообразии вариантов построения гетеродины приемника должны быть связаны с генератором передатчика, что и показано на рис.6. Более детальная разработка формирования гетеродинного напряжения в задании не предусматривается.

Знание закона изменения фазы сигнала от импульса к импульсу позволяет производить накопление импульсов в ГФ на промежуточной частоте до детектора. Поскольку опорное колебание ФД когерентно с излучаемым сигналом, огибающая последовательности импульсов, отраженных от неподвижной цели, будет постоянна , а от движущейся – изменяться с частотой доплера.

Приложение 1

Параметры биполярных транзисторов

Приложение 2.