приемное устройство импульсной РЛС

Выбор малошумящего усилителя

Для того, чтобы обеспечить нужный коэффициент шума приемника, применим малошумящий усилитель. Проанализировав справочную литературу, выбираем двухконтурный параметрический усилитель. Выбранный усилитель обладает наименьшим коэффициентом шума в заданном диапазоне частот.
Основным элементом выбранного усилителя является параметрический диод. В справочной литературе [3] выбираем диод типа Д5147G, т.к. он обладает меньшим сопротивлением и наибольшим обратным напряжением.

Разработка и обоснование принципиальной схемы приемника

Выбор УПЧ

Усилители промежуточной частоты по величине относительной ширины полосы пропускания, подразделяют на узкополосные и широкополосные.
Учтем узкую полосу пропускания приемника и возьмем схему одноконтурного УПЧ с каскадами, настроенными на одну промежуточную частоту. Достоинствами такого усилителя являются высокий уровень линейности фазовой характеристики, стабильная форма резонансной кривой, простота конструкции и настройки.
Для того чтобы унифицировать УПЧ, его целесообразно строить на однотипных транзисторах или микросхемах.
Наиболее часто для усилителей промежуточной частоты используют биполярные трензисторы.
Транзисторы и микросхемы выбираются согласно следующим условиям:
- граничная частота крутизны в схеме с общим эмиттером (ОЭ) должна удовлетворять условию fY21>(2….3);
- коэффициент шума NT должен быть минимальным;
- транзистор должен иметь возможно большее отношение прямой и обратной проводимостей для обеспечения большого коэффициента устойчивого усиления каскада;
- напряжение питания должно быть согласовано с источником питания приемника или РЛС в целом.
Выберем для УПЧ транзистор ГТ330Д, имеющий высокую граничную частоту (fY21=280 МГц) и малый коэффициент шума (NT =1.5) [3].
Произведем расчет его параметров в схеме с ОЭ для=100 МГц.



,



Выбираем режим IК= 3 мА, и находим Y-параметры g21= 60 мСм, b21= 60 мСм, Y21== 84 мСм, g11= 2 мСм, b11= 4 мСм, g22=0.4 мСм, b22= 1 мСм.
Находим g12=(0.15…0.2)g21, b12= (0.2…0.3)b22, тогда Y12=0.31 мСм

Коэффициент усиления и число каскадов УПЧ

Коэффициент усиления УПЧ определим по формуле [3]:

(3.1)

Где КЗ – коэффициент запаса, учитывающий старение электронных приборов в процессе эксплуатации, UВЫХ – напряжение на выходе УПЧ.
Чтобы обеспечить линейное детектирование, возьмем UВХ=0.8 В. Тогда



Т.к требуемая ширина полосы пропускания мала, а также требования к избирательности не заданы, выберем схему УПЧ с одноконтурными, настроенными на одну частоту каскадами.
Определим устойчивый коэффициент усиления по формуле:

(3.2)

Число каскадов УПЧ для получения заданного усиления находится по формуле:

(3.3)

Число каскадов будет 5.
Задавшись параметрами b=0.2 и m=1.4, вычисляем минимально допустимое с точки зрения стабильности формы частотной характеристики отношение эквивалентной емкости контура каскада к емкости, вносимой в контур транзисторами

(3.4)

Эквивалентное затухание контуров УПЧ, обеспечивающее заданную полосу пропускания УПЧ, определяется по формуле:

(3.5)

Где = 2.59 [2]. Тогда .
Вычислим критические значения эквивалентного затухания контуров промежуточных каскадов, примем при этом собственное затухание катушки d = 0.01:

(3.6)

(3.7)

=0.04, .
Т. к. , то режим максимального усиления реализуется при ограничении минимального значения эквивалентной емкости контура.
Коэффициент включения контура в цепь базы транзистора следующего каскада:

(3.8)

Эквивалентная емкость контура:

(3.9)

Коэффициент усиления каскада рассчитывается по формуле:

(3.10)

, при этом применяется каскадное включение транзисторов по схеме ОЭ – ОБ и коэффициент включения контура в цепь базы определяют как:

(3.11)

Значение коэффициента включения полагаем равным единице, m1= 1.

Электрический расчет принципиальной схемы

Рассчитаем принципиальную схему одного каскада УПЧ по постоянному току (рис. 4.1) [5].


Рисунок 4.1 - Принципиальная схема каскада УПЧ

Индуктивность контурной катушки рассчитывается по формуле:

(4.1)

Емкости контурных катушек рассчитаем с учетом емкости монтажа СМ= 3 пФ:

(4.2)

Чтобы обеспечить трансформаторную связь, вычислим индуктивность катушки связи, при этом возьмем коэффициент связи kСВ= 0.3:

(4.3)

Ток коллектора IК = 5 мА. Коэффициент передачи по току измеренный по схеме с ОЭ составляет  h21Э= 60…100. Выбираем средний h21Э= 80. Далее, исходя из выходных вольтамперных характеристик транзистора, ток базы:

(4.4)

Напряжение коллектор-эмиттер будет равно Uкэ = 5 В.
В данной схеме включения транзистора его коэффициент усиления по току равен , следовательно мА, тогда сопротивление R3 в цепи эмиттера:

(4.5)

Выберем ток делителя, исходя из условия .
Ток, протекающий через сопротивления R1 и R2:

(4.6)

(4.7)

Учитывая то, что при нормальном режиме работы у германиевых транзисторов UБЭ=0.5 В, напряжение, падающее на сопротивлении R2 определяется следующим образом:

+ (4.8)

Рассчитаем значения сопротивлений R1 и R2:

(4.9)

(4.10)

Определим емкость С2, руководствуясь соотношением:



Выберем С2= 1 нФ, и разделительную емкость С1= 1 нФ.


Заключение

В общем случае радиоприемное устройство состоит из антенны, радиоприемник и устройства воспроизведения сигналов. В работе рассмотрено проектирование радиоприемника импульсной РЛС, при этом параметры антенны и устройства воспроизведения учитываются лишь косвенно.
Супергетеродинные приемники обладают множеством преимуществ перед приемниками других типов (детекторные, прямого усиления, сверхрегенеративные) на любых диапазонах частот. Поэтому в работе проведено проектирование супергетеродинного приемника.
В общем случае, цель курсового проектирования состоит в том, чтобы научиться самостоятельно применять полученные в ходе обучения знания для комплексного решения практических задач, получить и закрепить навыки проектирования, производства расчетов, самостоятельного проведения научных исследований, а также технически грамотно и обоснованно принимать решения.
В данном курсовом проекте было проведено проектирование и разработка приемного устройства импульсной радиолокационной станции.
В ходе работы были изучены исходные данные, а также проведен их анализ. Были рассчитаны основные параметры приемника. Сделан выбор и обоснование структурной схемы приемника, а также расчет принципиальной схемы.
Таким, образом, цель данного курсового проекта достигнута, а задачи, поставленные на начальном этапе работы, решены.


Литература

Справочник по учебному проектированию приемо-усилительных устройств/ М.К. Белкин, В.Т. Белинский, Ю.Л. Мазор, Р.М. Терещук. М.: Высшая школа, 1988
Проектирование радиоприемных устройств \ под ред. Сиверса М., Сов радио, 1976
Проектирование радиолокационных приемных устройств. Уч. пособие \ под ред. М. А. Соколова. М.: Высшая школа, 1984
В.В. Саломасов. Радиоприемные устройства. Методич. Указания к курсовому проекту, ЛИАП, 1985
Кауфман М., Сидман А.Г. Практическое руководство по расчетам схем в электронике: Справочник. В 2-х томах. Т. 1: пер. с англ./ под ред. Ф.Н. Покровского. М.: Энергоатомиздат, 1991. – 368 с.










30


1