Проектирование детектора широкоимпульсного сигнала с линейной частотной модуляцией

7. Проектирование детектора широкоимпульсного сигнала с линейной частотной модуляцией.

Устройство, предназначенное для выделения огибающей процесса называется детектором. При UмÐ0.3-0.5В диодный детектор работает в квадратичном режиме. Операцию получения квадрата огибающей выполняют в два приема: сначала с помощью линейного детектора выделяют огибающую, напряжение которой затем подают квадратор. Квадратор относится к устройствам , реализующим операцию умножения процесса на процесс. Наиболее совершенные перемножители - умножители компенсационного типа.

 Рис.14. Умножитель компенсационного типа.

При подаче на вход 1 (U) напряжения U реализуется операция возведения в квадрат. Умножитель компенсационного типа состоит из двух перемножителей прямого действия. Простейшим умножителем является избирательный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Так же в состав умножителя компенсационного типа входит операционный усилитель (ОУ). Амплитудный линейный детектор (АД) выполняют на полупроводниковых диодах или транзисторах. Диодные полупроводниковые детекторы могут иметь как последовательные, так и параллельные схемы включения.

Рис.15. Последовательная схема включения АД.

Источником сигнала является колебательный контур Lк, Ск , индуктивно связанный с выходом резонансного усилительного каскада. К нему подключен детектор , образованный диодом Д и нагрузкой RC. Фильтр (Lф и его паразитная емкость Сф) - уменьшает высокочастотные пульсации выходного напряжения.

Перед детектированием импульсы, принимаемые РЛ приемным устройством, согласно структурной схеме, проходят фильтровую обработку. Фо - представляет собой согласованный фильтр. Фильтр Фв - весовой сумматор на скользящем интервале.

Рис.16.Весовой сумматор на скользящем интервале.

Итак, коэффициенты устройств, входящих в структурную схему (до АД):

Капч= 0.95, Кузп= 0.9, Кувч= 5.5, Купзк= 0.92, Кпч= 0.5, Купч= 1,6 , Кф= 0.1; после СФ (т.к. он ослабляет сигнал), необходимо ввести в схему усилитель с коэффициентом передачи: Кус= 10.

Введем каскад с ОЭ.

8.Проектирование АПЧ.

Для автоподстройки частоты гетеродина можно использовать частотный детектор приемника и управитель частоты (УЧАП), который должен работать при относительно медленном изменении частоты, вызванном нестабильностью передатчика и гетеродина приемника.

Рис.16. Принципиальная схема АПЧ.

В системе АПЧ используется частотный детектор. Его подключаем к каскаду УПЧ , выполненному на интегральной микросхеме К224УС3. Частотный детектор выполнен на расстроенных контурах с последовательным резонансом. (Д1, Д2, С1- С4,L1, L2, R1, R2).

Чтобы последующие цепи не шунтировали нагрузку ЧД, на его выход ставим эммиттерный повторитель, в качестве которого использовали микросхему К2УЭ182 . Коэффициент передачи ЭП - Кэп= 0.9. Учитывая , что уровни сигналов на входе на выходе ЧД велики, видеоимпульсы после ЭП необходимо усиливать в разных каналах.

Пиковые детекторы (на Д3 и Д4) - для формирования регулирующих напряжений, которые складываются после пиковых детекторов для получения результирующей характеристики частотного детектора.

Видеоусилители, к которым должны присоединятся пиковые детекторы построены на микросхемах К218УИ1 (импульсный усилитель на положительную полярность) и К218УИ2 (импульсный усилитель на отрицательную полярность), имеющие основные характеристики: Кву3, Riву= 100 ом.

Истоковый повторитель на полевом транзисторе КП102Л, служит для исключения шунтирования нагрузок пиковых детекторов.

10.Проектирование системы АРУ (автоматической регулирования усиления).

Исходные данные:

Тип АРУ: ИАРУ

Dвх =50 дб,

Dвых =10 дб.

Так как динамический диапазон входных выходных сигналов составляют 50 и 10дб, то требуемое изменение усиления УПЧ при максимальном ИАРУ составит раз.

Количество регулируемых каскадов:

n=, где - изменение усиления одного каскада.

Охватывая АРУ 3 каскада, регулировку усиления на выходной каскад УПЧ не вводят. Получаем требуемое изменение усиления одного каскада.

n= n=4/3 =1.33

= 22 - коэффициент передачи каждого из трех каскадов должен меняться в пределах : 0.23-5

Рис. 17 Принципиальная схема ИАРУ.

11.Проектирование видеоусилителя.

В видеоусилителях на транзисторах применяют схемы с общим эммитером , так как они обеспечивают наибольшее усиление.

Исходными данными для рассчета являются:

- необходимый коэффициент усиления : Кву =146.

- время установления импульса tуст.=0,4 мкс.( т.к. импульс- прямоугольный ).

- длительность импульсного сигнала t = 1.83 мкс.

- спад вершины =0.1.

- выброс вых. напряжения = 0.1.

-сопротивление источника сигнала =20 кОм.

- Rн =18 кОм. Сн =25 пФ.

1) Выбираем транзистор:

(1.4/)

6.2Мгц - граничная частота 60 Кгц.

Выбираем транзистор ГТ309А:

= 100-300.

2)Так как параметры выходного устройства R=18 Ком, С= 25 пф, то нагрузка имеет емкостной характер, то используем схему с общим эмиттером. Для необходимого коэффициента усиления ВУ, необходимо поставить два каскада с ОЭ.

Рис.18. Принципиальная схема видеоусилителя.

12. Конструкция приемника.

Основной задачей конструирования приемника является обеспечение работоспособности устройства с параметрами заложенными в его электронный расчет.

Необходимо добиться такого взаимного расположения каскадов и узлов на печатной плате, чтобы минимизировать паразитные связи; обеспечить жесткость конструкции, корозийной и стойкости устройства; обеспечить удобство управления, контроля, ремонта и транспортировки; уменьшить габаритные размеры и массу; согласовать конструктивно приемник с аппаратурой, с которой он работает.

Для уменьшения паразитных связей необходимо тщательно продумать размещение каскадов. Используют размещение схемы ‘в линейку’, либо ‘по периметру’.

Для обеспечения жесткости конструкции печатные платы крепятся на прочном основании. В профессиональных устройствах, имеющих блочную конструкцию такие рамы в виде кассет вставляются в кожухи.

При использовании приемника в тяжелых климатических условиях отдельные элементы и блоки помещают в специальные герметические кожухи.

При работе приемника необходим отвод тепла через естественную конвенцию воздуха.

Проектирование внешнего вида приемника является одной из важнейших задач и должно производиться в содружестве с художником. Форма и расположение ручек управления влияет на работоспособность оператора.

13. Заключение.

Расчет чувствительности РПУ определяем по фомуле:

РА=КТоПш, Nп-коэффициент шума приемника; Nп =3.

Тогда РАр = 1.38=5вт.

Ослабление по зеркальному каналу - 30дб.

Ослабление по соседнему каналу - 29дб.

14.Список литературы.

1. ‘ Проектирование радиолокационных приемных устройств. ‘ | Под редакцией Соколова М. А. 1984г. |

2. ‘ Проектирование РПУ. ‘ | Под редакцией Сиверста. 1976г. |

3. ‘ Расчет радиоприемников. ‘ | Бобров Н.В. и др. 1971г. |

4. ‘ Радиоприемные устройства. ‘ | Ширман и Рулевич. |

5. ‘ Справочник по п.п. диодам, транзисторам и интегральным микросхемам. ‘ | Под редакцией Горнонова 1979г.|

6. ‘ ИМС. Справочник. ‘

7. ‘ Устройства приема и обработки сигналов. ‘ Методические указания к курсовому проектированию. Саломасов В.В. Соколов М. А. 1989г.

Т