Приемное устройство РЛС

Связь между контурами при заданной полосе пропускания можно подобрать такой, чтобы резонансная кривая системы была по форме близка кП-образной характеристике идеального полосового фильтра. Подобную систему широко используют в основном для усиления промежуточной частоты радиоприемников. Кроме двухконтурных, в радиоаппаратуре находят применениеи многоконтурные связанные системы. Их АЧХ еще более приближаются к П образной форме. Связь между контурами может осуществляться через электрическое поле (благодаря емкости) или через магнитное поле (благодаря взаимоиндуктивности или индуктивности). На рис. 16 показаны три разновидности связи двух колебательных контуров: а) трансформаторная, когда связь между контурами осуществляется благодаря взаимоиндуктивности между катушками L1 и L2.Рис. 16. Виды связи двух колебательных контуровПолосой пропускания системы связанных контуров называют полосу частот, в пределах которой ток во втором контуре не падает ниже 1/ от наибольшего Полоса пропускания связанных контуров при критическойсвязи в раз больше полосы пропускания одиночного контура. Форма резонансной кривой при небольших расстройках описывается полиномом 4-й степени, то есть характеризуется более плоской вершиной в полосе пропускания и более крутым спадом в полосе подавления.Для последовательного  колебательного контура в  RLC-цепях, в котором все три элемента включены последовательно:где R, L и C — сопротивление, индуктивность и ёмкостьрезонансной цепи, соответственно, ω— частота резонанса. Выражение } часто называют характеристическим или волновым сопротивлением колебательного контура. Таким образом, добротность в колебательном контуре равна отношению волнового сопротивления к активному.Поскольку мощность и энергия пропорциональны квадрату амплитуды колебаний, ширина полосы частот на АЧХ определяется на высоте  1/ от высоты максимума (примерно −3 дБ). Поэтому чаще используется другое эквивалентное определение добротности, которое связывает ширину амплитудной резонансной кривой по уровню  1/ с круговой частотой резонанса Поэтому зная ширину полосы пропуская ∆ω =2·π·1.5·106/ ≈ 3·2π 106рад.определяем значения элементов. Значение элемента связи определим из моделирования. мкГнМодельРисунок 17.РасчетПолучаем характеристику фильтра. Рисунок 17.Для получения необходимого подавления включим два фильтра последовательно через развязывающие элементы (усилитель).Рисунок 18.Определим частоты,на которых получается развязки 45 дБ между каналами. Для одного фильтра отстройка частоты для подавления сигнала на 25 дБ должна быть∆f = 60 - 53 = 7МГцТак как полоса пропускания есть 2 МГц, то шаг между каналами должен бытьШf =∆f +П /2 = 7 +2 / 2 = 8 МГцВ полосе 200 МГц таких каналов может бытьN = 200 / 8 = 25.3.3 Выбор активных элементовВ качестве ВЧ усилителя выберем микросхему LMW-LNAX612A. Данная микросхема имеет следующие парfметры:СпецификацииРабочий диапазон частот: 6 - 12 ГГцКоэффициент усиления по мощности: 15-25 дБ (в зависимости от требования)Напряжение питания: 8 В – 12 В / 120 мАГабариты усилителя: 32,1x27,2x9 ммРабочая температура: от -50°С до +65°СУровень влажности: 98 % при температуре 35°СКоэффициент шума: 1,5 дБСвойстваМаксимальное напряжение питания: 16ВМаксимальная входная мощность: +10 дБмМаксимальная рабочая температура: 65°СМаксимальная температура хранения: 85°СESD Class 1А - Чувствительность к статическому напряжению.Рисунок 20.Преобразователи частотыВ современных приемниках СВЧ в большинстве случаев применяют двухдиодные балансные смесители (БС). Главнымплюсом является способность подавить шум амплитудной модуляции колебаний гетеродина, это важно для получения низкого коэффициента шума. Так же БС обладает и другими плюсами перед однодиодным небалансным смесителем. БС работает при маленькой мощности гетеродина, у него есть повышенная помехоустойчивость к сигналам помех определенных частот, что позволит уменьшить мощность гетеродина, которая просачивается в антенну.Схема БС состоит из двух диодов и СВЧ моста. К двум плечам моста подключаются смесительные секции, а к двум другим подводят соответственно напряжения сигнала Uс и гетеродина Uг.Функционирование БС основывается на равном распределении мощности сигнала и гетеродина между двумя диодами, но с определенными относительными фазовыми сдвигами, это обеспечивает СВЧ мост. В итоге мы получаем, что на выходе смесителя, на промежуточной частоте, у преобразованного сигнала диодами, имеются одинаковые фазы и поэтому они складываются, а шум гетеродина вычитается, так как он на выходе диодов оказывается противофазным. Рисунок 21 - Схема балансного смесителяПроведем расчет балансного смесителя. Используем ДБШ типа АА112Б. Его данные:C=0.01 пФ.R = 3 Ом.Составим модель в программе MWO.Рисунок 22. Проведем расчет по гармоникам в канале ПЧ.Рисунок 23.Видим, что есть гармоника на частоте 1 ГГц.Для усиления сигнала в канале ПЧ1 в качестве усилителя выберем усилитель на микросхеме ERA-3.Граничная частота работы микросхемы 3 ГГц. Номинальный ток 35-40 мА.Рисунок 23.Для усиления сигнала в канале ПЧ выберем усилитель на транзисторе KT368. Схема усилителя одного каскадаРисунок 24.Составим схему усилителя в MWO.Рисунок 25.Рассчитаем характеристики. Для R2 = 0 характеристика усиления представлена на рисунке 26.Рисунок 26.Характеристика усиления существенно зависит от значения сопротивления R2. Как видно один каскад усилителя обеспечивает усиление 10 дБ. Поэтому для усиления сигнала в канале ПЧ на 39.5 дБ необходимо применить 4 каскада усилителей на транзисторе KT368.В современных радарах на выходе основным элементом является логарифмический детектор. Поэтому применимAD606 логарифмический модуль детектора 80dB.Рисунок 27.ОсобенностиAD606:1. Производительность логарифмического усилителя; -75 дБм до + 5 дБм динамический диапазон; ≤1. 5 nV/hz Входной шум.2. Подходит для> 50 МГц; 37,5 мВ/дБ выходное напряжение; на чипе низкочастотный выходной фильтр.Динамический диапазон выходных сигналов 15 дБ указывает, что АЦП регистрирующие выходное напряжение должно иметь 32 уровня, а это значит АЦП должно иметь как минимум 5 разрядов. 4 Принципиальная схема приемникаПринципиальная электрическая схема приемника представлена на рисунке 28. Приемник состоит и нескольких блоков, которые разделены по функциональным особенностям и конструктивным. Блок А1 – представляет собой АП, электрическая схема которого представлена на рисунке 2. А2 – представляет собой модуль МШУ на рисунке 20. А3 – состоит из двух балансных смесителей на рисунке 21, фильтров и усилителя мощности на рисунке 23.А4 – включает в себя усилитель ПЧ рисунок 24, фильтров ПЧ и логарифмического усилителя на рисунке 27 c ОУ на выходе.Литература1.Проектирование радиоприемных устройств\ под ред. А.П.Сиверса. М.,Сов.радио 1976.2.Проектирование радиолокационных приемных устройств.Уч.пособие .\под.ред.М.А.Соколова,М.Высшая школа,19843.В.В.Саломасов.Радиоприемные устройства. Методич.указания к курсовому проекту, ЛИАП,1985.(Шифр 22-36).