Реферат: Радиолокационный приемник
Реферат: Радиолокационный приемник
Факультет N2
Кафедра N22
Задание N1
на
курсовой проект по дисциплине «Устройство приема и обработки сигналов».
Тема: Радиолокационный приемник.
Выдано студенту группы 6523:
Бабахину А.П.
1.Технические
условия:
1.1Характеристики
принимаемых сигналов:
1.Рабочая
частота (диапазон
частоты)
17.5Ггц
2.Вид
модуляции принимаемого
согнала Код
Баркера
3.Параметры
модуляции
База 5
4.Длительность
импульса 7
мкс
1.2.Характеристики помех:
1.Вид помехи
- белый шум (собственный шум РПУ).
2.Статистические
характеристики - гауссово распределение.
3.Температура
шумов в
антенне
Та=200К
1.3.Качественные характеристики приемника.
1.Чувствительность
?
Коэффициент
шума
6
2.Отношение
сигнала к мощности шума на выходе линейной части приемника 3
3.Схема
приемника
?
4.Ослабление
по симметричному
каналу 20Дб
5.Коэффициент
прямоугольности частотной характеристики 1.6
6.Промежуточная
частота
35Мгц
7.Полоса
пропускания
?
8.Динамический
диапазон входных
сигналов 60Дб
9.Динамический
диапазон выходных
сигналов 10Дб
10.Выходное
напряжение 10В
11.Параметры
выходного
устройства R=12Koм. С=25пФ
12.Суммарная
нестабильность частоты радио линии
10 Е-7
13.Тип
УВЧ
?
14.Схема
смесителя
?
15.Конструкция
смесителя
УВЧ ?
16.Система
АПЧ
?
17.Вид
амплитудной характеристики - линейный.
18.Тип
автоматической регулировки усиления - ИАРУ.
19.Диапазон
рабочих
температур
A40°С
2.Содержание
отчета.
1.Определение (расчет) основных характеристик
приемника.
2.Выбор и обоснование структурной схемы приемника.
3.Обоснование и составление функциональной схемы.
4.Выбор и обоснование конкретных типов усилительных
приборов.
5.Обоснование и составление принципиальной схемы.
6.Электрический расчет элементов принципиальной схемы.
7.Определение и проверка качественных показателей
приемника.
8.Разработать конструкцию смесителя.
9.Подрбно рассчитать тракт УПЧ и преобразователя.
3.Чертежи.
1.Принципиальная схема.
2.Топология преобразователя.
4.Список литературы.
Введение:
Радиоприемное устройство состоит из антенны , приемника и
оконечного устройства. Радиолокационное приемное устройство (РПУ) входит в
состав радиолокационной станции(РЛС). В радиолокации под приемным устройством
понимают цепи, расположенные между выходами антенны и оконечного
устройства, принимающего решение об обнаружении сигнала или
оценке его параметров.
Проектирование согласно ЕСКД включает в
себя составление технического задания, технического предложения, эскизного и
технического проектов.
В техническом задании содержатся общие характеристики принимаемых сигналов и
помех, качественные, конструктивные и эксплуатационные требования. На стадии
технического предложения выполняют анализ тех. задания, осуществляют подбор
литературы, приводят с сравнивают различные варианты структурных схем РПУ.
На стадии эскизного проектирования выбирают и обосновывают функциональную
схему РПУ, составляют принципиальную схему и производят ее расчет,
разрабатывают конструкции отдельных узлов и всего РПУ.
При создании технического проекта составляют рабочие чертежи изготовляемых
деталей, и самого приемника, выбирают технологию изготовления и т.д.
1.Выбор
моделей сигналов и помех.
Передающее устройство импульсного локатора излучает в пространство импульсы
электромагнитной энергии. Объекты, расположенные в пространстве, отражают эту
энергию. Радио локационные сигналы , отраженные от целей, зависят от их
свойств, а так же от свойств приемника и антенны.
Сравнивая параметры переданных и принятых сигналов можно судить о дальности и
угловых координатах.
Исходные данные:
1. рабочая
частота 17.5 Ггц
2. вид модуляции принимаемого сигнала ЛЧМ
3. параметры
модуляции база 5
4. длительность
импульса 7 мкс
Принимаем, что цель точечная.
Для получения аналитического выражения оптимального алгоритма приемника
необходимо математическое описание отраженного сигнала при приеме. При этом
исходят из двух требований : модель принимаемого сигнала не должна быть слишком
сложной или слишком простой.
Случайный характер параметров сигнала обусловлен взаимным перемещением РЛС и
объекта, сложной формой ДОР целей и заранее не предсказуемым его положением в
пространстве.
Исходя из анализа тех. задания выбираем сигнал М-4, т.е. сигналы у которых
амплитуда и фаза изменяется по случайному закону.
Помеха G(t) на входе РПУ является случайным процессом. Она
складывается с сигналом S(t) и на вход РПУ воздействует их смесь
V(t) = S(t) + G(t)
Из анализа
тех. задания видно, что помехой , действующей в приемнике является белый шум.
Для гауссовой помехи типа белого шума N(f)=const (энергетический
спектр). Белым шумом являются внутри приемные шумы, радиоизлучения космических
объектов.
Радиоимпульс промодулирован по частоте , т.е. спектр такого сигнала сплошной.
S(f)
0
f Мгц
рис.1
1. Без ЛЧМ.
2. С ЛЧМ.
Т.к.
база сигнала В=5, а
В = tи • 2DFд т.е.
2DFд = В /tи = 5/7мкс
= 710 Кгц
2.Выбор
оптимальной структуры приемного устройства.
РПУ работает при воздействии помех. Помехи мешают приему сигнала. Качество
приема сигналов приемником в присутствии помех оценивают некоторым критерием .
Под синтезом РПУ понимают синтез алгоритма обработки сигналов.
Для нашего типа сигнала М-4 , т.е. одиночный импульс с неизвестной амплитудой и
фазой.
Алгоритм обработки :|Z|³ Zn, или ½Z½²³ Zn²:
Квадрат
модуля корреляционного интеграла :½Z½= ÖZ1²(V) + Z2²(V)
И
реализуется с помощью следующей схемы:
½Z½²
Фо Фв
КД
1
2 3
4
Рис. 2
1. Фо- фильтр, согласованный одиночным радиоимпульсов
пакета.
2. Фв- дискретный сумматор на скользящем интервале.
3.
КД- квадратичный детектор.
4. Пороговое устройство.
3.Определение основных качественных показателей и выбор структурной схемы РПУ:
Радиолокационный
приемник предназначен для усиления отраженных от целей сигналов и их дальнейшей
обработки для выделения полезной информации. На вход приемника поступает смесь
полезных сигналов и помех. Для полного использования полезной информации необходимо
применять оптимальные алгоритмы обработки . При проектировании структурной
схемы РПУ необходимо предусмотреть устройства , реализующие операции
оптимального алгоритма принимаемых сигналов. Схема алгоритма обработки принимаемого
сигнала указана на рис.2.
Эту
структурную схему алгоритма необходимо преобразовать в структурную схему
устройства, технически реализующий данный алгоритм. Для этого требуется
заменить все логические операции техническими устройствами , которые реализуют
соответствующие логические операции.
В качестве Фо применяют линейные фильтры, построенные на пассивных
элементах. Технически проще реализовать фильтр Фо на промежуточной частоте (ПЧ).
Для этого в схему РПУ перед Фо вводят преобразователь частоты, содержащий смеситель
и гетеродин (СМ) и (Г) . В качестве квадратичного детектора (КД) применяют
амплитудный детектор (АД).
Пороговое устройство (ПУ) заменяют
решающим устройством, а пороговое напряжение Uп задают исходя из вида критерия обнаружения. Для
обеспечения работы РПУ в реальных условиях , когда параметры сигнала изменяются
, в состав структурной схемы вводят такие устройства, как устройства
автоматической подстройки частоты (УАПЧ), автоматическую регулировку усиления
(АРУ) и т.д.
Так как используется одна антенна на прием и
передачу сигналов , для этого в схему введем антенный переключатель (АП).
Для увеличения чувствительности и избирательности
по зеркальному каналу перед смесителем включен усилитель высокой частоты (УВЧ)
и входная цепь (ВЦ). Для обеспечения работы в динамическом диапазоне входных
сигналов в состав РПУ включают устройство временной автоматической
регулировки порога (АРП). Для частотной автоподстройки в схему вводят
смеситель (СМ2) и усилитель промежуточной частоты (УПЧ2), различитель
(РЗ) и управитель (У). Сигнал от передатчика (ПРД) через делитель мощности
подают на СМ2 . В схему вводят АП.
Сигналы с выхода КД подают на видеоусилитель ( ВУ
), а затем на индикатор (ИНД), с помощью которого оператор РЛС осуществляет
визуальное наблюдение. Общую синхронизацию осуществляют с помощью
синхронизатора импульсов (СИ), которые запускают ПРД , ИНД и схему
ИАРУ.
Расчет
основных параметров структурной схемы.
Исходные данные:
Рабочая
частота
17.5Ггц
Коэффициент
шума 6
Суммарная
нестабильность частоты радио линии 10 Е-7
Чувствительность
?
Ширина
спектра сигнала 710Кгц
Будем искать шумовую полосу пропускания приемника и исходя из значения
допустимого коэффициента шума. Выберем типы каскадов.
Полоса пропускания приемника, необходимая для приема сигнала, складывается из
полросы энергетического спектра одиночного сигнала,
2fд max - полосы,
учитывающей доплеровское смещение частоты и Пнс- запас полос частот для учета
нестабильности и неточной настройки.
Ппр=Пс+Пнс+(2fд max)
Пс- ширина спектра
сигнала .
Пс= 0,71 Мгц
Пнс= 2fс fнс
fнс- суммарная нестабильность частоты радио линии.
Пнс= 21.7510Мгц10=
3.5 Кгц
Примем
максимальную скорость цели Vmax= 600,
тогда
2fд max= 22Vmaxfc
c
2fд max= 2260017500/ 310= 0.14 Мгц
Ппр= 710+ 140+
3.5= 853.5 Кгц
Т.к.
Пнс / Ппр 0.1- 0.2 , то в состав РПУ
можно не включать систему АПЧ.
Шумовая
полоса пропускания приемника:
Пш= Ппр1.1 = 853.51.1= 940 Кгц
Шп= 6
Исходя
из этого, выясним нужно ли использовать УВЧ.
При его
отсутствии Шп= Шпч + Шупч-1
Крпч
где
Шпч- коэффициент шума преобразователя частоты.
Шупч-
коэффициент шума УПЧ (усилителя промежуточной частоты).
Крпч-
коэффициент передачи по мощности ПЧ.
Шпч=
3.5- 10 (для балансного ПЧ на п/п диоде).
Шупч=
1.5- 2(для малошумящего транзистора).
Крпч=
0.1-0.5(для малошумящего транзистора).
Шп=
5+(2-1)/0.5= 7 Шп>Шпдоп
Значит
в схему необходимо ввести усилитель высокой частоты (УВЧ).
Т.к.
Шпдопдостаточно мал, то в
качестве УВЧ используют диодный параметрический усилитель на полупроводниковом
диоде без охлаждения.
В
качестве преобразователя частоты (ПЧ) можно использовать балансный ПЧ
на полупроводниковом диоде.
4.Определение качественных показателей структурных
узлов схемы.
В предыдущем разделе установлено, что для получения
необходимого
коэффициента шума в тракт РПУ необходимо ввести УПЧ.
Рассчитаем чувствительность приемника.
Рап=NoRТоПш
где R=1,3810Дж/град.
Пш- шумовая полоса линейной части приемника (Гц).
То- температура
шумов в антенне.
No- коэффициент шума.
Рап= 62001,381094010= 15.510Вт.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|