Приемное устройство аэродромного обзорного радиолокатора.

Оглавление
ЗАДАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
1.1 Выбор типа схемы приемника
1.2 Расчет требуемой полосы пропускания
1.3 Выбор промежуточной частоты
1.4 Расчет коэффициента шума
1.5 Определение структуры радиотракта
2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
2.1 Проектирование антенного переключателя
2.2 Расчет входной цепи
2.3 Усилитель радиочастоты
2.4 Преобразователь частоты
2.5 Расчёт усилителя промежуточной частоты
Список литературы

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.5
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 Y- параметры транзистора на ВЧ.
g11=(1+(((гр((s)/( ((h11б(1+(s2))=(1+2,9(0,34(0,84)/(2,9(4,84(1,7)=0,021См
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=0,0027См
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 мкГн
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 мкГн
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 5В (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 мкГн
Рассчитываем элементы связи УПЧ с видеодетектором.
Lсв=Lк( К2св/m2=0,04(10-6(0,1212/0,8 2 =0,2 мкГн
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.8
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 мкС. 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 пФ- ёмкость конденсатора нагрузки
Определяем сопротивление нагрузки.
Rн=0,1((и /23Сд=0,1(10(10-6/23(1,5(10-12=29000 Ом
Находим отношение Rн/Ri=29000/10=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 мкГн
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 мкС - максимальная длительность принимаемых радиоимпульсов, Rб=1/g11=125 Ом -входное сопротивление следующего каскада.
Принципиальная схема рассчитанного последовательного детектора импульсов приведена на рис.9.
Список литературы
Проектирование радиолокационных приемных устройств/ Под редакцией Соколова М. А. 1984г.
Проектирование РПУ / Под редакцией Сиверста. 1976г.
Расчет радиоприемников / Бобров Н.В. и др. 1971г.
Справочник по п.п. диодам, транзисторам и интегральным микросхемам./ Под редакцией Горнонова 1979г.
ИМС. Справочник.
Устройства приема и обработки сигналов. / Методические указания к курсовому проектированию. Саломасов В.В. Соколов М. А. 1989г.
1
35.089
30.903