Расчет радиоприемного устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение 2
• 1. Составление структурной схемы РПрУ. 4
• 2. Расчет необходимой полосы пропускания. 5
• 3. Выбор первых каскадов приемника. 8
• 4. Выбор средств обеспечения избирательности приемника. 10
• Литература. 12
• Введение
• Радиоприемное устройство - это устройство, предназначенное для преобразования электромагнитного колебания в электрический сигнал, фильтрации, усиления принимаемого сигнала и демодуляции информационного сообщения, заложенного в один из параметров принимаемого сигнала. Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, приемника и оконечного устройства, предназначенного для воспроизведения сигналов.
• По характеру процесса фильтрации входных напряжений различают два типа приемников: прямого усиления и супергетеродинные.
• По назначению различают приемники связные, радиовещательные, телевизионные, радиорелейных и телеметрических линий, радиолокационные, радионавигационные и др. В данном курсовом проекте необходимо спроектировать приемник радиолокационной станции сопровождения.
• РЛС сопровождения применяются в основном для управления оружием, а также для полигонных измерений траекторий полетов ракет. Производится измерение азимута, угла места и дальности цели (а в ряде случаев и доплеровского сдвига частоты), по скорости изменения этих параметров вычисляется вектор скорости цели и производится прогнозирование ее положения. По этой информации осуществляется, например, наведение зенитных орудий и устанавливается момент разрыва снарядов. Аналогичные функции РЛС сопровождения выполняются для выработки данных по наведению и команд управления зенитными ракетами.
• Различают РЛС импульсного и непрерывного излучения. В РЛС с непрерывным излучением используются немодулированные и ЧМ колебания. Однако наибольшее применение нашли импульсные приемопередающие радиолокационные станции, излучающие в направлении цели короткие зондирующие СВЧ - радиоимпульсы с фиксированным периодом следования, длительностью импульсов, амплитудной и несущей частотой, что обеспечивает высокую разрешающую способность и точность при измерении дальности. Расчет такого приемника и проводится в данной пояснительной записке. Радиоприемные устройства (РПрУ) таких станций служат для приема части энергии излучаемых радиоимпульсов, отраженных от цели.
• 1. Составление структурной схемы РПрУ
• приемник электромагнитный сигнал
• Так как исходные требования к чувствительности и избирательности проектируемого приемника достаточно высоки, выбираем схему супергетеродинного приемника. Все супергетеродинные приемники состоят из трех основных частей: линейного тракта, детектора и устройств регулировок (управления) (рис.1). Линейный тракт одинаков для приемников различных типов. Он состоит из входной цепи (Вх.ц.), усилителя радиочастоты (УРЧ), смесителя (СМ) и гетеродина (Г) преобразователя частоты, а также усилителя промежуточной частоты (УПЧ).
• Рис. 1. Структурная схема супергетеродина с одинарным преобразованием частоты
• А - антенна.
• Вх. ц. - входная цепь.
• УРЧ - усилитель радиочастоты.
• СМ - смеситель.
• Г - гетеродин.
• УПЧ - усилитель промежуточной частоты.
• ВУ - видеоусилитель (импульсный усилитель).
• ОУ - оконечное устройство.
• АПЧГ - автоматическая подстройка частоты гетеродина.
• Вопрос о количестве ступеней преобразования частоты будет решаться ниже.

2. Расчет необходимой полосы пропускания

В данном пункте мы рассчитаем необходимую полосу пропускания линейного тракта приемника и, исходя из результатов вычислений, определим необходимость использования в приемнике системы автоматической подстройки частоты гетеродина (АПЧГ). Следует отметить, что на этапе составления и расчета структурной схемы приемника все вычисления и полученные данные являются оценочными.

Ширина полосы пропускания линейного тракта складывается из ширины спектра радиочастот принимаемого сигнала , доплеровского смещения частоты сигнала и запаса полосы, требуемого для учета нестабильности и неточностей настроек приемника , т.е.:

Величина определяется по формуле:

,

где и - нестабильности частот сигнала (обычно заданная) и гетеродина и - неточности настроек частот гетеродина и УПЧ.

Из справочных материалов [таблица 1.1 (А. П. Сиверс)] выбираем тип гетеродина: на туннельном диоде. Его относительная нестабильность . Будем считать, что частота сигнала не сильно отличается от частоты гетеродина, т.е. можно сказать, что , по этому будем рассчитывать нестабильность частоты гетеродина по частоте входного сигнала. И так, определим нестабильность частоты гетеродина:

Неточность настройки гетеродина будем считать равной нулю, так как современные гетеродины имеют очень маленькую неточность настройки.

Абсолютная нестабильность настройки контуров в тракте промежуточной частоты определяется следующим образом:

Рассчитаем запас полосы, требуемой для учета нестабильности и неточностей настроек приемника :

Доплеровское смещение частоты сигналов, принимаемых от передатчика, который перемещается относительно приемника с радиальной скоростью , равно:

Ширина полосы пропускания линейного тракта приемника:

Полученное значение ширины полосы пропускания линейного тракта приемника не значительно больше, чем ширина спектра принимаемого сигнала, по этому можно не использовать систему АПЧГ, но т.к. в задание требуется предусмотреть систему АПЧГ и рассчитать чувствительность приемника по минимуму шума, рассчитаем систему АПЧГ. Будем использовать фазовую автоматическую подстройку частоты гетеродина ФАПЧГ.

При использовании ФАПЧГ с

При использовании автоматической подстройки частоты гетеродина полосу пропускания Вх.ц. и УРЧ (преселектора) нужно определять из соотношения:

Если приемник в процессе работы подстраивается на частоту принимаемого сигнала, то можно полагать

3. Выбор первых каскадов приемника

Определив необходимую полосу линейного тракта , нужно перейти к выбору первых каскадов приемника, обеспечивающих требуемую чувствительность. Этот параметр можно характеризовать реальной чувствительностью приемника, которая определяется следующим образом :

где - постоянная Больцмана;

- нормальная температура окружающей среды;

- шумовая полоса приемника;

- коэффициент шума приемника;

- относительная шумовая температура антенны;

допустимый уровень шума приемника на выходе;

(по заданию).

Относительная шумовая температура находится по формуле:

шумовая температура приемной антенны.

Шумовая температура приемной антенны берется из справочных материалов [стр.13, рис. 1.4. А. П. Сиверс].

Шумовая полоса линейного тракта рассчитывается по формуле:

Так как, по заданию необходимо рассчитать чувствительность приемника на минимум коэффициента шума, рассчитаем коэффициент шума приемника.

Где коэффициент передачи мощности антенного фидера;

погонное затухание;

длина фидера.

Выберем в качестве фидера коаксиальный кабель РК-103:

Рассчитаем :

АП - антенный переключатель;

УЗП - устройство защиты приемника;

Огр. - ограничитель.

Из справочных материалов возьмем:

Из справочных материалов [таблица 1.3 (А. П. Сиверс)] возьмем усилительный параметрический регенеративный с полупроводниковым диодом без охлаждения:

Так же, из справочных материалов [таблица 1.3 (А. П. Сиверс)] возьмем преобразовательный каскад на туннельном диоде:

Из справочных материалов возьмем:

Итак, исходя из минимума коэффициента шума приемника, мы можем рассчитать максимальную чувствительность приемника (минимальную входную мощность):

4. Выбор средств обеспечения избирательности приемника

В супергетеродинных приемниках частотная избирательность определяется в основном ослаблениями зеркального и соседнего каналов. В приемниках с одинарным преобразованием частоты ослабление зеркального канала обеспечивает преселектор, а ослабление соседнего канала - в основном УПЧ и частично преселектор. Резонансные характеристики преселектора и УПЧ должны быть такими, чтобы линейный тракт (преселектор и УПЧ с преобразователем частоты) обладал полосой пропускания не меньше заданной. Промежуточная частота должна лежать вне диапазона принимаемых частот и обеспечивать:

- заданную избирательность по зеркальному каналу;

- заданную избирательность по соседнему каналу;

- заданную полосу пропускания линейного тракта ;

- возможность применения контуров с реализуемой добротностью;

- устойчивое детектирование радиоимпульсов и хорошую фильтрацию сигналов промежуточной частоты при детектировании;

- требуемое усиление и устойчивость УПЧ;

- малый коэффициент шума в приемниках со смесителем на полупроводниковых диодах. Исходя из требования высокой чувствительности приемника, выбираем схему преселектора, в которой используется одноконтурная схема в Вх.ц., 1-ый усилительный каскад в УРЧ1, 2-ой усилительный каскад в УРЧ2 и усилительный нелинейный элемент в ПЧ

Зная, значение ослабления побочных каналов приема, с помощью графика [стр.22 рис. 1.8а (А. П. Сиверс)], находим обобщенную расстройку зеркального канала, выбрав преселектор 7-ого типа, . Затем, положив (где - эквивалентные затухания контуров преселектора с учетом потерь, вносимых источником сигналов и нагрузкой), рассчитываем промежуточную частоту:

Литература

1) “Проектирование радиоприемных антенн” Под редакцией А.П. Сиверса 1976 год.

2) “Радиоприемные устройства” Под редакцией А.П. Жуковского Сов. Радио 1989 год

3) “Конспект лекций” В.Г. Выборный.

Размещено на Allbest.ru