Приемное устройство аэродромного обзорного радиолокатора

nг = nго (Рг= 25(6 = 150

Рассчитываем коэффициент шума балансного смесителя:

Nбс п=Lм (Lбс (nбс+nг/Lм (Lбс (Sш+Nупч-1)= 4(1+150/(4(398)+1,5−1)=2,37

где Nупч = 1,5 — коэффициент шума УПЧ.

Находим общий коэффициент передачи преобразователя частоты:

Кпч = 1/(Lм (Lпрб)= 1/(1,25(1,51) = 0,52

Топологическая схема спроектированного преобразователя частоты представлена на рис.

2.5 Расчёт усилителя промежуточной частоты Расчёт каскада с ФСС.

В приёмниках сантиметровых и миллиметровых волн, существенным фактом, определяющим чувствительность приёмника, является коэффициент шума УПЧ. В таких случаях для снижения коэффициента шума приёмника рационально после диодного преобразователя включать малошумящие каскады УПЧ, благодаря использованию в них малошумящих транзисторов, подбору режима их работы и специфическому построению цепи, соединяющий вход УПЧ с выходом преобразователя частоты.

Для построения каскада с ФСС применим транзистор КТ368Б: fгр=880 МГц, коэффициент шума Кш=1,1, Ск=0,6 пФ, (к=2,7 пС, Iк=5 мА, Uк=5 В, (=2, сопротивления rб (10 Ом и rэ=4 Ом, тип проводимости — n-p-n.

По формулам (4.1) — (4.6) определяем вспомогательные параметры транзистора:

rб=(к/Ск=2,7/0,6=4,5 Ом

rэ=25,6/Iк=25,6/5=5,12 Ом

h11б=rэ+rб/h21э=4+10/35=4,84 Ом

fS=fгр (rэ/rб=880(4/10 =372 МГц

(гр=f/fгр=310/880=0,34

(s=f/fS=310/372=0,84

(=fгр/f=880/310=2,9

Рассчитываем Yпараметры транзистора на ВЧ.

g11=(1+(((гр ((s)/(((h11б (1+(s2))=(1+2,9(0,34(0,84)/(2,9(4,84(1,7)=0,021 См

b11=((((гр-(s)/(((h11б (1+(s2))=(2,9(0,34−0,84)/(2,9(4,84(1,7)=0,014 См С11=b11/(=3(10−12=0,014/6,28(310(106=14 пФ

g22=(((к (s/(h11б (1+(s2))=6,28(325(106(2,7(10−12(0,84/(4,84(1,7)=

=3,08(10 -4 См

b22=((Ск+(((к/(h11б (1+(s2))=6,28(325(106(0,6(10−12+310(106(2,7(10−12/ /4,84(1,7=0,0027

См С22=b22/(=0,0027/6,28(310(106=2,9 пФ

g21=(/((1+ ()((h11б (1+(s2))=2,9/((1+2,9)4,84(1,7)=0,093 См

b21= (((гр/((1+ ()((h11б (1+(s2))=2,9(0,34/((1+2,9) 4,84(1,7)=0,015 См

— Y21-===0,095 См Определяем параметр (*, задавшись затуханием d = 0,004; Q = 1/d = =1/0,004=250:

(*= 2(d (fпч/П=2(310(106(0,004/10(106=0,184

Задаём число звеньев n=7 и находим ослабление на границе полосы пропускания обеспечиваемое одним звеном:

Sеп1=Sеп/n=3/7=0,42 дб По графику находим = 0,8

Определяем разность частот среза (fср=П/= 383/0,8=480 кГц.

Находим вспомогательные величины:

y1=2((fск/(fср=2(10(106/(480(10 3)=4,1

(=(*(=0,184(0,8=0,147

По графику находим Sе1=8,7 дб — ослабление создаваемое одним звеном.

Рассчитываем общее расчётное ослабление фильтра на частоте соседнего канала:

Sеск ф=n (Sе1-(Sе=7(8,7−3=56,9 дб > 55 дб где (Sе=3 дБ — ухудшение избирательности из-за рассогласования фильтра с источником сигнала и нагрузкой. Так как Sеск ф>Sеск требуемая избирательность обеспечивается при n=7, (fср = 480 МГц.

Задаёмся величиной номинального характеристического сопротивления Wо=2 кОм.

Вычисляем коэффициенты трансформации:

m1=1/=1/ =1,28

m2=1/=1/=0,5

где Gвх=0,002 См — входная проводимость микросхемы Н174УВ4

Рассчитываем элементы ФСС:

L2= Wо ((fср/(4(((fп2)=2(10 3(3510(10 6/(12,56((3350(106)

2) =5 нГн

L1=2(L2=(2(0,5=1 мк

Гн

C1=1/(2(((Wо (fп)=1/(6,28(2(10 3(3510(10 6)=0,8 пФ

C2=1/(((Wо ((fср)-2(C1=1/(3,14(2(10 3(12,56(10 6)-1,6(10−14=10 пФ (6.26)

C3=0,5(C2-m12(C22=0,5(10−1,282(2,9=0,9 пФ

C4=0,5(C2-m22(Cвх=0,5(10−0,52(12,5=2,3 пФ где Свх=12,5 пФ — входная емкость микросхемы Н174УВ4.

По графикам [1, стр.

287] для n=7 и (=0,147 определяем коэффициент передачи ФСС К пф=0,72.

Определяем индуктивность катушки связи.

Lсв=L1(mmp /Ксв) 2=0,1((1,28/0,72)2=0,33 мк

Гн где mmp= m1= 1,28 — коэффициент трансформации, Ксв=0,7…0,9 — коэффициент связи.

Находим коэффициент усиления каскада с ФСС.

К0ф=0,5(m1(m2 (-Y21-(Wo (Кпф=0,5(0,5(1,28(0,091(2000(0,7=5,3

Производим расчет каскада по постоянному току.

Rэ=0,15(Uп/Iк0=0,15(9/0,003=470 Ом

R1=10(Uп /(g11нч (Uп-Rэ (Iк))=90/(0,0046((9- 470(0,003))=2,6 кОм

R2=10(Uп /(g11нчRэ (Iк)=90/(4,6(10 -6(470(3)=11 кОм

Rф=(Uп-Uк0-Uэ)/Iк-Rэ=(9−5-1,35)/3(10 -3−510=750 Ом Сб=Сэ=500/(((Rэ)=500/(6,28(310(10 6(470)=1 нФ Сф=50/(((Rф)=50/(6,28(310(10 6(750)= 75 пФ Принципиальная схема рассчитанного ФСС приведена на рис.

6.

Рассчитываем цепь, соединяющую УПЧ с преобразователем частоты. Цепь соединяющая УПЧ с ПЧ может быть выполнена в виде одноконтурной схемы с автотрансформаторным подключением к контуру преобразователя частоты и входу первого каскада УПЧ. Оптимальным выбором коэффициентов включения можно снизить коэффициент шума. Режим согласования при m2=U1/Uк=1 (полное включение в контур).

mс=Uc/Uк= ==0,97

Cвх=1/(2(((fпWо)=1/(6,28(160(10 6(50)= 10 пФ

Lвх=2(Wо /(4(fп)=100/(4(3,14(160(10 6)=26 нГн Рис.

6. Принципиальная схема каскада УПЧ с семизвенным ФСС.

Логарифмический УПЧ.

Для определения требуемого суммарного коэффициента усиления УПЧ, определим уровень сигнала на его входе.

Применяем логарифмический интегральный усилитель Н174УВ4:

Коэффициент шума Кш=13 дб, Iп=30 мА, напряжение питания U=9 В, коэффициент усиления К=4,5, Rвх=500 Ом, входная емкость Свх=12,5 пФ.

Находим мощность сигнала на входе логарифмического усилителя промежуточной частоты:

Рупч=Ра (Кр ((Кфсс ((=10−11(2,53(5,3(2,9=3,9(10−10 Вт

Находим амплитуду напряжения сигнала на входе логарифмического усилителя:

Uс=(2(Кфсс (Рвх упч/g11 =(2(5,3(3,9(10−10/0,021=2,4(10−3 В Находим требуемый коэффициент усиления логарифмического УПЧ, задаваясь выходным напряжением примерно равным 5 В (по заданию):

КU=1,5(Uвых/Uc=1,5×5/2,4(10−3 =3125

Определяем количество микросхем:

n== =5,8

Принимаем N=6.

Рис.

7. Схема включения микросхемы Н174УВ4.

Вычислим емкость разделительных конденсаторов:

Ср=100/(2(((Rвх (f)=100/(2(((500(160(106)=90 пФ

Принципиальная схема включения микросхемы Н174УВ4 представлена на рис.

7 Для построения УПЧ необходимо использовать 6 каскадов на микросхеме Н174УВ4.

Расчет оконечного каскада УПЧ.

Оконечный каскад УПЧ построим по одноконтурной схеме. Исходные данные для расчета: Uп=9 В, fпч=160 МГц.

Для построения оконечного каскада применим транзистор BFR34А, параметры которого были приведены в главе 6.

1.

Задаём собственное затухание контура d = 0,01 и рассчитываем эквивалентное затухание контура.

dэ=3(П/fпч=3(0,335(106/(160(106)=0,006

Определяем коэффициент трансформации.

m2== =0,121

Определяем номиналы элементов контура.

Ск=g22/((fпч (dэ-d))=3,08(10−4/(160(10 6(0,09)=2,5пФ

Lк=1/(4(2fпч2(Ск)=1/(39,47((160(106)

2(5,11(10−12)=0,04 мк

Гн Рассчитываем элементы связи УПЧ с видеодетектором.

Lсв=Lк (К2св/m2=0,04(10−6(0,1212/0,8 2 =0,2 мк

Гн

Ск св=1/(4(2fпч2(Lсв)=1/(157((160(106)

2(0,2(10−6)=0,3 пФ Определяем коэффициент усиления оконечного каскада УПЧ Кок=m2(-Y21-/(4((2(fпч (Cк (dэ)=0,121(0,095/(5,9(7,2(10−4)=2,7

Принципиальная схема каскада приведена на рис.

Рис. 8 Выходной каскад УПЧ.

Расчёт детектора радиоимпульсов.

Выбираем схему последовательного диодного детектора. Исходные данные для расчета: частота несущей f0=160 МГц, длительность импульса (и=10 мк

С. Для детектирования используем диод Д2Б, параметры которого приведены в табл.

7.

Таблица 7

Ri Сд fгр Rобр Uпр Iпр 10 Ом 1,5 пФ 400 МГц 400 кОм 0,9 В 90 мА Определяем емкость конденсатора нагрузки.

Сн=10(Сд-См=10(1,5−3=12 пФ где См=3 пФёмкость конденсатора нагрузки

Определяем сопротивление нагрузки.

Rн=0,1((и /23Сд=0,1(10(10−6/23(1,5(10−12=29 000

Ом Находим отношение Rн/Ri=29 000/10=2900 и определяем коэффициент передачи диодного детектора Кди=0,8. Находим отношение Rвх д /Ri=65 и рассчитываем входное сопротивление последовательного детектора Rвх д= 65(10=650 Ом.

Для улучшения фильтрации напряжения несущей частоты применяем дроссель.

Lф=1/(4(2f02Сф)=1/(39,47(160(106(4(10−12)=105 мк

Гн где Сф=4 пФ — собственная емкость дросселя.

Находим емкость разделительного конденсатора из условия защиты приёмника от длительной немодулированной помехи.

Рис.

9. Принципиальная схема детектора импульсов.

Сб=(max/Rб=10(10−6/125=90 нФ где (max=10 мк

С — максимальная длительность принимаемых радиоимпульсов, Rб=1/g11=125 Омвходное сопротивление следующего каскада.

Принципиальная схема рассчитанного последовательного детектора импульсов приведена на рис.

9.

Список литературы

Проектирование радиолокационных приемных устройств/ Под редакцией Соколова М. А. 1984 г.

Проектирование РПУ / Под редакцией Сиверста. 1976 г.

Расчет радиоприемников / Бобров Н. В. и др. 1971 г.

Справочник по п.п. диодам, транзисторам и интегральным микросхемам./ Под редакцией Горнонова 1979 г.

ИМС. Справочник.

Устройства приема и обработки сигналов. / Методические указания к курсовому проектированию. Саломасов В. В. Соколов М. А. 1989 г.

35.089

30.903