НАУЧНЫЕ РАБОТЫ

Реферат: Радиолокационный приемник

Итак, выбираем гетеродин типа VSX-9012, имеющий параметры:

-рабочая частота : 12.4-18Ггц.

-диапазон механической перестройки: = 0Мгц.

-диапазон электрической перестройки: =1000Мгц.

-выходная мощность гетеродина: 50мВт.

-напряжение питания: U= 8В.

-ток питания: I= 0.4 А.

В генераторах на диодах Ганна с полосковой и микрополосковой конструкцией используют электрическую перестройку частоты. Наиболее распространенным методом такой перестройки является включение варактора в колебательную систему гетеродина. Варактор представляет собой диод с нелинейной емкостью, величина которой изменяется при изменении отрицательного смещения Uов на нем. Таким образом изменяют резонансную частоту колебательной системы и осуществляют электрическую перестройку частоты. Достоинством такого метода перестройки является практически полное отсутствие потребление тока по цепи управления частотой. В схему генератора варактор можно включать последовательно или параллельно СДГ (рис.11). Колебательная система ГДГ включает в себя все реактивные элементы ДГ и варактора, а также настроечно- согласующую секцию, состоящую в выходной линии и разомкнутого параллельного шлейфа длиной lшл . Цепь СВЧ от цепей постоянного тока развязывают режекторные фильтры РФ.

Рис. 12 Эквивалентная схема на диоде Ганна с последовательным включением варактора для перестройки частоты.

6.Проектирование и расчет УПЧ.

1) Коэффициент усиления по мощности преселектора.

К= КККрурч КрКрпч:

Где К=0.9, Курч =30; К ККрпч- соответственно определяем по вычисленным ранее значениям ранее затуханиям сигналов

в этих устройствах.

К= 1/L

Lузп= 0.8дб =1.21 К=0.825,

Lупзк= 0.66дб = 1.16 Кр= 0.85,

L пч = 6дб = 4 Крпч = 0.25.

К= 0.9= 56.5дб.

2)Мощность сигнала на входе на входе УПЧ при чувствительности Рап=15.510Вт , составит:

Р= 15.5105 = 77.510.

3)Напряжение сигнала на входе 1-го каскада УПЧ, при согласовании этого каскада со смесителем, равно:

Uвхп= , где g= Zм(ом)- входная проводимость транзистора, который будет использоваться в УПЧ. Для УПЧ используют биполярные транзисторы.

В качестве транзистора выбираем ГТ 309А (по таблице приложения 4[2]), т.к. 0.3= 27Мгц. = 90 Мгц и выполняется условие (2-3).

Параметры ГТ 309А:

= 120Мгц, 0.3= 27Мгц, = 30 мА/В, g= 2 мСм, С= 70пф, g= 6мкСм, С= 8пф, С= 2пф, h= 50, Nм= 5дб, Iкбо= 2мкА.

4)Требуемый коэффициент усиления:

Ко= Uвых/Uвх п,

где Uвых - выходное напряжение ПЧ, равное входному напряжению детектору (0.01в).

5)Для обеспечения избирательности по соседнему каналу применяют фильтр сосредоточенной селекции (ФСИ) на ПЧ , т.к. ФСИ может дать лучшую избирательность , чем УПЧ с распределенной избирательностью. При этом каскад УПЧ содержит каскад с ФСИ, который обеспечивает требуемую избирательность и ряд апериодических или слабоизбирательных каскадов, создающих основное усиление на ПЧ.

Исходные данные:

= 35Мгц- промежуточная частота,

П= 710Кгц- полоса пропускания,

=20дб- ослабление соседнего канала.

Рис. 13.Принципиальная схема каскада с ФСИ.

6)Определим величину :

= ;

где - промежуточная частота,

d- собственное затухание контура,

П- полоса пропускания УПЧ.

d = 0.004, П = 1Мгц.

= = 0.38

7) Задаемся числом звеньев и в качестве начального приближения выбираем n= 4.

8)Находим ослабление на границе полосы пропускания, обеспечиваемое одним звеном:

Sеп1= Sеп/n, где Sеп- ослабление на границе полосы пропускания.

Sеп = 3дб.

Sеп1=3/4 = 0.75

9)По графикам рис.6.4 (стр.284[2]) для = 0.38 и Sеп1= 0.75 находим параметр .

= 0.83.

10) Определим разность частот среза:

= = 1.4Мгц/0.83 = 1.7Мгц.

11)Определим вспомогательные величины yи :

y= ;

= ;

y= 2/1.7= 1.65; = 0.260.83 = 0.2

12)По графику рис.6.3 находим для = 0.2 и y= 1.65:

S= 8дб.

13)Определяем расчетное ослабление соседнего канала, задавшись величиной :

S= n,

где DS- ухудшение избирательности из-за рассогласования фильтра с источником сигнала и нагрузкой.

S= 48дб - 3дб = 29 дб20дб.

14)Для расчета элементов фильтров зададимся величиной номинального характеристического сопротивления: Wo= 10кОм.

15)Вычисляем коэффициенты трансформации по формулам:

Wog= 1010610 = 0.081,

Wog= 1010210 = 201 ;

16)По графикам (рис.6.6) стр.287[2]) определяем коэффициент передачи ФСИ для n= 2, = 0.2

Кпф= 0.65.

17)Рассчитаем коэффициент усиления каскада с ФСИ:

Коф= 0.5m mWoКпф

Коф= 0.510.20301010100.65 = 20.

Для требуемого усиления (140000) необходимо 4каскада. Тогда коэффициент усиления составит 160000. Превышением можно пренебречь.

18) Рассчитываем элементы, образующие звенья ФСИ.

Где m- соответствует коэффициенту трансформации m, - коэффициент связи (0.7-0.9).

7. Проектирование детектора широкоимпульсного сигнала с линейной частотной модуляцией.

Устройство, предназначенное для выделения огибающей процесса называется детектором. При UмÐ0.3-0.5В диодный детектор работает в квадратичном режиме. Операцию получения квадрата огибающей выполняют в два приема: сначала с помощью линейного детектора выделяют огибающую, напряжение которой затем подают квадратор. Квадратор относится к устройствам , реализующим операцию умножения процесса на процесс. Наиболее совершенные перемножители - умножители компенсационного типа.

Рис.14. Умножитель компенсационного типа.

При подаче на вход 1 (U) напряжения U реализуется операция возведения в квадрат. Умножитель компенсационного типа состоит из двух перемножителей прямого действия. Простейшим умножителем является избирательный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Так же в состав умножителя компенсационного типа входит операционный усилитель (ОУ). Амплитудный линейный детектор (АД) выполняют на полупроводниковых диодах или транзисторах. Диодные полупроводниковые детекторы могут иметь как последовательные, так и параллельные схемы включения.

Рис.15. Последовательная схема включения АД.

Источником сигнала является колебательный контур Lк, Ск , индуктивно связанный с выходом резонансного усилительного каскада. К нему подключен детектор , образованный диодом Д и нагрузкой RC. Фильтр (Lф и его паразитная емкость Сф) - уменьшает высокочастотные пульсации выходного напряжения.

Перед детектированием импульсы, принимаемые РЛ приемным устройством, согласно структурной схеме, проходят фильтровую обработку. Фо - представляет собой согласованный фильтр. Фильтр Фв - весовой сумматор на скользящем интервале.

Рис.16.Весовой сумматор на скользящем интервале.

Итак, коэффициенты устройств, входящих в структурную схему (до АД):

Капч= 0.95, Кузп= 0.9, Кувч= 5.5, Купзк= 0.92, Кпч= 0.5, Купч= 1,6 , Кф= 0.1; после СФ (т.к. он ослабляет сигнал), необходимо ввести в схему усилитель с коэффициентом передачи: Кус= 10.

Введем каскад с ОЭ.

8.Проектирование АПЧ.

Для автоподстройки частоты гетеродина можно использовать частотный детектор приемника и управитель частоты (УЧАП), который должен работать при относительно медленном изменении частоты, вызванном нестабильностью передатчика и гетеродина приемника.

Рис.16. Принципиальная схема АПЧ.

В системе АПЧ используется частотный детектор. Его подключаем к каскаду УПЧ , выполненному на интегральной микросхеме К224УС3. Частотный детектор выполнен на расстроенных контурах с последовательным резонансом. (Д1, Д2, С1- С4,L1, L2, R1, R2).

Чтобы последующие цепи не шунтировали нагрузку ЧД, на его выход ставим эммиттерный повторитель, в качестве которого использовали микросхему К2УЭ182 . Коэффициент передачи ЭП - Кэп= 0.9. Учитывая , что уровни сигналов на входе на выходе ЧД велики, видеоимпульсы после ЭП необходимо усиливать в разных каналах.

Пиковые детекторы (на Д3 и Д4) - для формирования регулирующих напряжений, которые складываются после пиковых детекторов для получения результирующей характеристики частотного детектора.

Видеоусилители, к которым должны присоединятся пиковые детекторы построены на микросхемах К218УИ1 (импульсный усилитель на положительную полярность) и К218УИ2 (импульсный усилитель на отрицательную полярность), имеющие основные характеристики: Кву3, Riву= 100 ом.

Истоковый повторитель на полевом транзисторе КП102Л, служит для исключения шунтирования нагрузок пиковых детекторов.

10.Проектирование системы АРУ (автоматической регулирования усиления).

Исходные данные:

Тип АРУ: ИАРУ

Dвх =50 дб,

Dвых =10 дб.

Так как динамический диапазон входных выходных сигналов составляют 50 и 10дб, то требуемое изменение усиления УПЧ при максимальном ИАРУ составит раз.

Количество регулируемых каскадов:

n=, где - изменение усиления одного каскада.

Охватывая АРУ 3 каскада, регулировку усиления на выходной каскад УПЧ не вводят. Получаем требуемое изменение усиления одного каскада.

n= n=4/3 =1.33

= 22 - коэффициент передачи каждого из трех каскадов должен меняться в пределах : 0.23-5

Рис. 17 Принципиальная схема ИАРУ.

11.Проектирование видеоусилителя.

В видеоусилителях на транзисторах применяют схемы с общим эммитером , так как они обеспечивают наибольшее усиление.

Исходными данными для рассчета являются:

- необходимый коэффициент усиления : Кву =146.

- время установления импульса tуст.=0,4 мкс.( т.к. импульс- прямоугольный ).

- длительность импульсного сигнала t = 1.83 мкс.

- спад вершины =0.1.

- выброс вых. напряжения = 0.1.

-сопротивление источника сигнала =20 кОм.

- Rн =18 кОм. Сн =25 пФ.

1) Выбираем транзистор:

(1.4/)

6.2Мгц - граничная частота 60 Кгц.

Выбираем транзистор ГТ309А:

= 100-300.

2)Так как параметры выходного устройства R=18 Ком, С= 25 пф, то нагрузка имеет емкостной характер, то используем схему с общим эмиттером. Для необходимого коэффициента усиления ВУ, необходимо поставить два каскада с ОЭ.

Рис.18. Принципиальная схема видеоусилителя.

12. Конструкция приемника.

Основной задачей конструирования приемника является обеспечение работоспособности устройства с параметрами заложенными в его электронный расчет.

Необходимо добиться такого взаимного расположения каскадов и узлов на печатной плате, чтобы минимизировать паразитные связи; обеспечить жесткость конструкции, корозийной и стойкости устройства; обеспечить удобство управления, контроля, ремонта и транспортировки; уменьшить габаритные размеры и массу; согласовать конструктивно приемник с аппаратурой, с которой он работает.

Для уменьшения паразитных связей необходимо тщательно продумать размещение каскадов. Используют размещение схемы ‘в линейку’, либо ‘по периметру’.

Для обеспечения жесткости конструкции печатные платы крепятся на прочном основании. В профессиональных устройствах, имеющих блочную конструкцию такие рамы в виде кассет вставляются в кожухи.

При использовании приемника в тяжелых климатических условиях отдельные элементы и блоки помещают в специальные герметические кожухи.

При работе приемника необходим отвод тепла через естественную конвенцию воздуха.

Проектирование внешнего вида приемника является одной из важнейших задач и должно производиться в содружестве с художником. Форма и расположение ручек управления влияет на работоспособность оператора.

13. Заключение.

Расчет чувствительности РПУ определяем по фомуле:

РА=КТоПш, Nп-коэффициент шума приемника; Nп =3.