120_Pvu (564985), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Коэффициентпередачи по мощности входной части Кр.вц = 0,8.В качестве усилителя высокой частоты выбираем неохлаждаемый параметрическийусилитель на полупроводниковом диоде. ИЗ работы [l, табл.1,3] для нашего диапазонаориентировочно находим:коэффициент усиления КУБЧ 20 дБ; коэффициент шума Кувч= 2,7 дБ.Смеситель выполним по балансной схеме на СВЧ диодах с барьером Шоттки (ДБШ).В качестве ПУПЧ используем малошумящий однокаскадный транзисторный усилитель.По справочным данным [l] ориентировочно определяем : потери преобразования б дБ; относительная шумовая температура смесителя 1,5; коэффициент шума ПУПЧ 1,5 дБ; коэффициентусиления ПУПЧ 10 дБ; общий коэффициент передачи смесителя с ПУПЧКр.сп = КПУПЧ / LПР =10/4 =2,5 а общий коэффициент шума смесителя с ПУПЧFс.п. = LПР *( tШ + FПУПЧ –1)=4*(I,5 + 1,4) = 7,6 (8,8 дБ).Подсчитаем напряжение сигнала на входе первого каскада ГУПЧUвх1=√( Pвх.min * Квц * Кр.увч * Кр.с.п.
* Крф *Rвх1 )где Крф - коэффициент передачи кабеля, соединяющего высокочастотный блок приемника скаскадами основного усиления Крф - 0,9Rвх1- входное сопротивление первого каскада ГУПЧ, Rвх1= 100 Ом;Uвх1=√( 3* I0-13 *0,8 *100 *2,5 * 0,9*100 ) = 55 мкВ.Для обеспечения, линейного детектирования напряжение на входе диодного детектораUвхД должно составлять 0,5 - I В (примем UвхД = 0,8 В). Тогда коэффициент усиления ГУПЧ(по напряжению)КU.ГУПЧ = UвхД /Uвх1=0,8/(55*10-6)=14,5*10-3Коэффициент передачи диодного детектора КД примем равным 0,7. Следовательно,коэффициент усиления видеоусилителя Kву.
будет равенКU.ву = Uвых / Uвхву= Uвых /( UвхД*КД )=20/(0,8*0,7)=36Теперь вновь оценим получившийся коэффициент шума приемника. Коэффициент шумаГУПЧ с учетом кабеля примем равным 25 , тогдаF∑= [FУВЧ +(( FС.П. –1)/ Кр.увч )+(( FГУПЧ. –1)/ (Кр.увч * Кр.с.п. ))]*Lвц =[1,9+6,6/100+24/250]*1,25=2,55Сравнивая F∑ c FУВЧ ,делаем вывод, что требуемые характеристики приемника будутобеспечены.Следующим шагом является определение требования к системе АРУ.
Максимальныйуровень мощности на входе приемникаPвх.max = Pвх.min * ∂ = 3*10-13*108=3*10-5 Вт.Изменение напряжения на входе приемникаm=√(Pвх.max /Pвх.min )=√( 3*10-5 /3*10-13 )= 104Необходимое изменение коэффициента усиления регулируемого усилителя μ дляобеспечения заданного р будет равноμ=Кmax/ Кmin =m/p=104/2=5000И, наконец, выберем промежуточную частоту из условияƒп ≥(5-10)*Δƒш =10*1,32=13,2 МГц.Выберем стандартную промежуточную частоту для радиолокационных приемников 30 МГц.На этом определение основных требований к узлам радиолокационного приемникаможно считать законченным.У.
ПРИМЕР СОСТАВЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ КУЗЛАМ ПРИЕМНИКА МНОГОКАНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИI. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕСпроектировать приемник наземной станции многоканальной системы связи слетательным аппаратом; проектированию подлежит часть приемника, осуществляющаяобработку группового сигнала.Исходные данные на проектированиеВид модуляции - AM - ЧМ.Число каналов nk- 20.Максимальная частота спектра сигнала, передаваемого по одному каналу Fmax- 3 кГц.Защитный интервал между спектрами каналов ∆Fз - I кГц.Поднесущая первого канала F1 - 50 кГц.Отношение сигнала к шуму в канале γK не менее 30 дБ при шумоподобном сигналесообщения с равномерным спектром.Частота несущейƒ0 - 300 МГц.Пиковое значение индекса частотной модуляции m-7,5.Эффективное (среднеквадратическое) значении индекса частотной модуляции σ-3.Чувствительность приемникаP - 2*10-3 Вт.Максимальное изменение мощности на входе приемника ∂ max- 20 дБ.Максимальная радиальная скорость перемещения объекта Vр - I км/с.Относительная нестабильность частоты передатчика ∂прд -10-4 .Избирательность приемника по соседнему каналу Sck - 20 дБ.Частота соседнего канала fck = ƒ0 +_10 МГц.Избирательность по зеркальному каналу Sзk - 20 дБ.2.
ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К УЗЛАМ ПРИЕМНИКАДля обеспечения требуемой по ТЗ высокой чувствительности , проектируемый приемникдолжен быть супергетеродинным.Для получения заданного отношения сигнала к шуму в одном канале приемника γнеобходимо иметь определенное отношение сигнала к шуму γ на выходе линейной частиприемника, т.е. на входе частотного демодулятора группового сигнала. Требуемое значение γможет быть определено на основе параметров группового сигнала, параметров сигнала вканале.Определим полосу пропускания Пс группового сигнала. Для этого предварительновычислим частоту поднесущей последнего (двадцатого) канала F20 и максимальную частоту вспектре этого канала ΔƒmaxF20 = F1+(nk- 1)(2*Fmax + ∆Fз)=I83 кГц;Δƒmax= F20 + Fmax =186 кГцПс =2*(1+m+√m)* Δƒmax =4092 кГц-.Теперь есть возможность по известной Пс определить ширину полосы пропускания Плинейного тракта.Полоса П должна быть выбрана с учетом нестабильностей и неточностей настроекприемника и доплеровского сдвига частот.
Расширение полосы П ухудшает отношениесигнала к шуму.С другой стороны, уход промежуточной частоты от номинального значения можетпривести к нелинейным искажениям при ЧМ-демодуляции и возникновению межканальныхпомех. Определяя возможное изменение промежуточной частоты ∆ƒпр выраженноедоплеровским сдвигом и нестабильностями, по методике, изложенной в работе [l] , получаемпримерно 6 МГц. Чтобы избежать возникновения нелинейных искажения при ЧМ демодуляции из-за большого ухода промежуточной частоты, применим систему фазовойавтоматической подстройки частоты (ФАПЧ). ФАПЧ снижает уход промежуточной частотыдо величины, определяемой небольшой нестабильностью частоты внутреннего генератораФАПЧ.Нестабильность частоты этого генератора равнаΔƒФАПЧ = ∂г * ƒпр =10-6 *ƒпр ≤100 Гцгде ∂г = 10-6 - соответствует нестабильности кварцевого генератора; ƒпр ≤100 МГц.Таким образом, принимаем, что проектируемый приемник должен иметь систему ФАПЧс кварцевым опорным генератором.
В этом случае ширина полосы пропускания П линейноготракта может быть выбрана равнойП = Пс +2* ΔƒФАПЧ = 4092 + 2*0,1 = 4100 кГц.Определим теперь требуемое отношение сигнала к шуму на выходе линейной частиприемника.Отношение сигнала к шуму γ2fmax на выходе линейной частиприемника в полосе 2fmax может быть определено из следующего выражения :γ2fmax = γk *(1- ƒmin /ƒmax – (nk-1)* ∆Fз / ƒmax )/(2*( ƒmax /Fk)2 *σ*σ)гдe ƒmin - минимальная частота в спектре группового сигнала;ƒmin = F1 - Fmax = 47 кГц; Fk - частота поднесущей канала.Наихудшее отношение сигнала к шуму при частотной модуляции несущей будет впоследнем канале, так как спектральная плотность мощности шума на выходе ЧМдемодулятора растет пропорционально квадрату частоты.Поэтому, принимая Fk = F20 , имеемγ2fmax =1000*(1-47/186-1/186)/(2*(186/183)2 *3*3) = 34,3 = 15,4 дБ .Тогда γ в полосе П определится, какγ = 2* ƒmax / П * γ2fmax =2*186/4100*34,3=3,15 = 5,44 дБ.Обеспечение рассчитанной величины γ зависит от мощности сигнала Pc - коэффициенташума приемника F , относительной шумовой температуры антенны tA , шумовой полосыприемника Δtш (см.разд.
4)ПримемtA = ТА / Т0 =200K/293K=0,7где ТА = 200, К - шумовая температура антенны [l]; То = 293 К;а также Δƒш = 1,1 П .Теперь можно определить требуемый коэффициент шума приемника, как и в работе[l]:F≤Pa /(γ*k* Т0* Δƒш ) +1- tA =2*10-13/(3,65*1,38*10-23*293*1,1*4,1*106 )+1-0,7=3,82Приемник с таким коэффициентом шума может быть реализован в указанном диапазонепри использовании в качестве УБЧ транзисторного усилителя.Для дальнейших расчетов положим, как и в разд.4,общие потери во входных цепяхLвх = 1,0 дБ; коэффициент передачи входной цепи Квц = 0,8;коэффициент усиления УВЧ КУВЧ =20 дБ; потери преобразования Lпр = 6 дБ.Указанные величины после окончательного расчета приемника должны быть уточнены.Перейдем к выбору типа демодулятора группового сигнала.
ЧМ-демодуляторы, какизвестно, имеют пороговые свойства, которые ограничивают минимальное допустимоезначение отношения сигнала к шуму γ на входе демодулятора. Для частотных детекторовобычного типа пороговое значение γпор = 10 дБ. Проектируемый приемник имеетсущественно меньшее значение γ = 5,44 дБ, т.е. частотный детектор в качестве демодуляторагруппового сигнала не может быть использован.Оценим возможность применения в качестве демодулятора группового сигналасинхронно-фазового демодулятора, имеющего пороговое значение отношения сигнала к шумуγ2fmax , равное [2]при частотном разделении каналов γ2fmaxпор = 12,6*√σЗначение (γ2fmaxпор + I дБ) соответствует такому отношению сигнала к шуму на входе, прикотором действует соотношениемежду γk и γ2fmax использованное выше для расчета γ2fmaxИмеемγ2fmaxапор = I2,6*√3 = 21,8 = 13,8 дБ.Так как( γ2fmaxпор +1дБ)< γ2fmax = 15,4 дБ,то принимаем, что в проектируемом приемнике в качестве демодулятора группового сигналаиспользуется синхронно-фазовый детектор (СФД).Зададимся требуемым UСФД - входным напряжением СФД.
На входе СФД длястабилизации его параметров необходимо поставить ограничитель амплитуд. Входноенапряжение ограничителя амплитуды должно быть более 0,5 В, поэтому принимаем UСФД =0,5 В.Для определения требований к усилению УПЧ найдем входное напряжение УПЧ:UвхУПЧ=√( PС * Lвх * Квц * Lпр *Rвхупч )где Rвхупч принимаем ориентировочно равным 300 Ом;UвхУПЧ =√(2*10-3*0,8*0,8*100*0,25*300)=22*10-6 BТаким образом, коэффициент усиления УПЧ должен бытьKУПЧ≥ UСФД / UвхУПЧ = 0,5/ 22*10-6 =22,8*104Полоса пропускания УПЧ ориентировочно должна быть равной ПУПЧ = П = 4100 кГц.Окончательное уточнение значения ПУПЧ может быть сделано после расчета УВЧ и ВЧ иопределения их влияния на общую полосу пропускания линейного тракта.УПЧ должен обеспечивать требуемое значение избирательности по соседнему каналу.Входная цепь и УПЧ должны обеспечивать заданную избирательность по зеркальномуканалу.Выберем промежуточную частоту в соответствии с условиемƒпр ≥(5-10)* ПУПЧ = 10 4100 = 40100 кГц.Выберем стандартное значение промежуточной частотыƒпр =60 МГц.Требования к ограничителю амплитуд могут быть сформулированы после расчета СФД иопределения допустимого изменения сигналана его входе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
