Расчёт допустимого коэффициента шума приёмника.

Т.к. в ТЗ нам задана реальная чувствительность приёмника (Р_А=2,2∙10^-13 Вт), то мы можем определить допустимый коэффициент шума по формуле

(1.4)

Т_А≈130 К (определено по с.13 рис. 1.4 [1]);

В результате несложных математических операций получаем:

Коэффициент шума приёмника (без УРЧ) можно определить по формуле

(1.5)

N_ПЧ = 1,7 – коэф. шума ПЧ (исходя из данных таблицы 1.3 [1]),

N_УПЧ = 7 – коэф. шума УПЧ (для УПЧ на микросхемах),

К_РПЧ = 30 – коэф. передачи ПЧ по мощности.

В итоге получаем: . Т.к. 1,7 <4,8() значит УРЧ не нужен.

 

Выбор структурной схемы приёмника.

Как видно из требуемых характеристик приёмника, приведённых выше, а также проведённых предварительных расчетов - требуется разработать супергетеродинный приёмник. Соответственно, структурная схема приёмника выглядит следующим образом:

А

АП

УЗП

УПЗК

СМ

Г

АРУ

АПЧ

Д

ВУ

УПЧ

ПРД

И

 

 

Рисунок 1.

А –антенна,

АП – антенный переключатель,

ПРД – передатчик (в схему устройства конструктивно не включён)

УЗП – устройство защиты приёмника,

УРЧ – усилитель радиочастоты,

УПЗК – устройство подавления зеркального канала,

СМ – смеситель,

Г – гетеродин,

УПЧ – усилитель промежуточной частоты,

АРУ –автоматическая регулировка усиления,

АПЧ – автоподстройка частоты,

Д – детектор,

ВУ – видеоусилитель,

И – индикатор.

В импульсной РЛС используют одну антенну (А) для приёма и передачи сигналов. Из-за этого в схему вводят антенный переключатель (АП), защищающий РПУ от воздействия мощных зондирующих импульсов передатчика (ПРД). Часть же радиоимпульсов ПРД, просачивающаяся через АП, ослабляется в устройстве защиты приёмника (УЗП).Для повышения чувствительности приёмника, как правило, используют однокаскадный параметрический УРЧ. Следующее далее устройство подавления зеркального канала (УПЗК) повышает избирательность приёмника и снижает уровень шума.Смеситель осуществляет перенос спектра входного сигнала на промежуточную частоту. Гетеродин вырабатывает сигнал, необходимый для работы смесителя. УПЧ осуществляет основное усиление сигнала на промежуточной частоте, а также частотную фильтрацию по соседнему каналу.Схема АРУ обеспечивает регулировку коэффициента усиления УПЧ в зависимости от уровня входного сигнала, поддерживая уровень напряжения на входе детектора примерно постоянным.Детектор (Д) и видеоусилитель (ВУ) преобразуют радиоимпульсы в видеоимпульсы, которые подаются на электронно-лучевые трубки индикаторов (И).

 

 

Проектирование и расчёт блока высокой частоты (БВЧ)

Проектирование АП.

Поскольку мощность пропорциональна квадрату напряжения, будем считать, что наш приёмник маломощный (, ), вследствие чего в качестве АП будут применены микрополосковые ферритовые циркуляторы. Для дальнейших расчетов коэффициент передачи ферритового переключателя примем равным 0,9.

Как уже говорилось ранее, антенный переключатель защищает РПУ от воздействия мощных зондирующих импульсов передатчика (ПРД).

Ферритовый циркулятор представляет собой СВЧ устройство, свойства которого неодинаковы при изменении направления передачи сигнала через него на обратное. Направление прохождения сигнала с малыми потерями от одного плеча циркулятора к другому обозначают стрелкой. Базовым элементом, на основе которого формируются циркуляторы и вентили для СВЧ ИС, явл. микрополосковый ферритовый Y-циркулятор. Последний представляет собой симметричное тройниковое соединение микрополосковых линий на подложке их феррита, находящегося в постоянном магнитном поле, перпендикулярном подложке.

Проектирование УЗП.

Для начала мы должны выбрать разрядник приёмника [1, с.200] по заданной рабочей частоте (f₀ = 9 ГГц) и по требуемой относительной полосе пропускания ().

Для нашей рабочей частоты подойдёт разрядник-ограничитель типа MD-80Х5.

 

Проектирование УПЗК.

В качестве УПЗК используются полосно-пропускающие фильтры (ППФ) на микрополосковых линиях с применением железоиттриевого граната (ЖИГ) в качестве резонатора. Наиболее микроминиатюрным является ППФ с ЖИГ-резонатором. В связи с этим расчёт целесообразно начать с этого типа ППФ [1,с.200].

Зададимся следующими исходными данными: f₀=8650 ГГц, П_пр=17,83 МГц

по уровню затухания L_п=1 дБ, П_з = 4f_пр=71.34МГц по уровню затухания

L_з∑=20 дБ, волновое сопротивление микрополосковых линий, соединённых с

петлями связи, W=R_н=50 Ом.

Расчёт:

1. По формуле (4.95) из [1] рассчитываем требуемую напряжённость внешнего магнитного поля А/м.

2. Для ферритовой сферы выбираем монокристалл ЖИГ с А/м и

М₀ = 1,4∙10⁵ А/м и по формуле (4.96) из [1] определяем ненагруженную добротность ЖИГ резонатора .

3. Необходимое число резонаторов фильтра находим по формуле (4.100) из [1]:

Округлим до ближайшего целого и получим n = 2.

4.Требуемая внешняя добротность ЖИГ резонатора, обусловленная каждой петлёй связи, согласно (4.101) в [1]:

.

5. Из рис. 4.33 [1] по верхней кривой для находим, что требуемый радиус сферы мм и, следовательно, требуемый радиус петли связи в этом случае равен мм.

Таким образом, определены необходимые исходные данные для конструирования ЖИГ резонаторов и петель связи, выполненных из ленточного проводника шириной 0,6 мм.

6. По формуле (4.102) из [1] уточняем полосу пропускания двухрезонаторного ППФ: МГц.

7. По формуле (4.103) из [1] рассчитываем потери рассеяния ППФ на резонансной частоте f₀: дБ.

8. Полагаем потери рассеяния на границах полосы пропускания согласно формуле (4.87) из [1] равными дБ. Тогда суммарное затухание фильтра на границах полосы пропускания (формула 4.88 [1]): дБ.