8. Пологаем потери рассеяния на границах полосы пропускания , согласно Lo гр = 2.5 Lo = 0.85 дб.

Тогда суммарное затухание фильтра на границе полосы пропускания :

Lгр = 1+0.85 = 1.85дб.

5.5. Проектирование и расчет преобразователя частоты.

Наиболее важными требованиями , предъявляемыми к электрическим параметрам смесителей СВЧ, является: минимальный коэффициент шума, достаточная полоса рабочих частот, минимальная мощность гетеродина.

Балансные смесители обладают некоторыми преимуществами перед однодиодными небалансными смесителями. Балансный смеситель (БС) работает при меньшей мощности гетеродина, имеет повышенную помехоустойчивость и позволяет уменьшить мощность гетеродина, прсачивающуюся в антенну. Однако можно использовать однодиодный небалансный смеситель.

Исходные данные:

fo = 17.5Ггц - рабочая частота.

Шпч10 необходимо применить балансный ПЧ.

fпч = 35Мгц - промежуточная частота.

1.Выберем смесительные диоды и определим их параметры по таблице 7.1 [2].

Используем тип ОБШ АА112Б в микростеклянном корпусе, имеющем, при

Рг = 3мВт, потери преобразования Lпр 6дб, шумовое отношение = 0.85,

rвых сд = 490...664 Ом и Fнорм 7дб,

где Fнорм - нормированный коэффициент шума.

2.Проектирование топологической схемы смесительной секции.

Выбираем схему с согласующим короткозамкнутым шлейфом перед диодом. Волновое сопротивление четвертьволновых отрезков МПЛ в выходной цепи секции принимаем для низкоомных и высокоомных отрезков соответственно 20ом и 90ом.

Рис.9 Топологическая схема микрополосковой смесительной секции с согласующими короткозамкнутым шлейфом lшл перед диодом:

1- короткозамкнутый отрезок МПЛ для компенсации реактивной составляющей полной проводимости на входе отрезка l1.

2 - диод в стеклянном корпусе.

3 - низкоомный разомкнутый четвертьволновый шлейф.

3.Проектирование СВЧ - моста.

В балансном смесителе , предназначенном для малошумящего двухбалансного смесителя необходимо использовать синфазно- противофазные , т.е. микрополосковые кольцевые мосты. Однако учитывая относительно неширокую заданную полосу (Ппр= 853.5), целесобразно использовать квадратурный двухшлейфовый мост со сдвигом смесительных секций друг относительно друга на , поскольку с ним можно получить более компактную топологическую схему БС и МШДБС в целом (см. Рис. 10).

 

Рис.10. Топологическая микрополосковая секция малошумящего двухбалансного смесителя.

СД - однофазный делитель мощности пополам в виде Т соединения линий с согласующим четвертьволновым трансформатором на входе.

КД - квадратурный делитель мощности пополам в виде квадратурного СВЧ - моста с согласованной нагрузкой в неиспользованном плече.

5.5.1. Расчет и проектирование двухшлейфного моста.

Исходные данные:

fc=17.5Ггц.

Подложка из феррита толщиной h=0.5мм имеет диэлектрическую проницаемость среды  = 9 и tg угла диэлектрических потерь tg =0.005 , материал проводников - золото, проводящие линии имеют W=50.

1)Определяем волновое сопротивление основной линии:

Wл = W/ = 50/= 35.5ом. Для шлейфов Wш = W = 50 ом.

2)По формуле W/h = (314/ W) - 1, находим ширину полоски основной линии:

 = ((314/ W) - 1)h = ((314/35.5) - 1) 0.5 = 0.97 мм.

Шлейфов:

 = ((314/50) - 1) 0.5 = 0.55 мм.

3)По формулам :

 = /,где - длина волны в линии,

 - длина волны в воздухе,

- диэлектрическая проницаемость среды в линии,

= 0.5[1+ + (- 1)/]

Для основной линии:

= 0.5[1+ 9 +(9- 1) /] = 6.61,

и = 23/4= 2.23 мм.

Для шлейфов :

 = 6.26,

= 2.3 мм.

4)Рассчитаем полные потери в основной линии и шлейфе моста. Для расчета потерь проводимости из таблицы 3.5 [2] находим удельную проводимость золота : = 4.110см/м и толщину слоя = 0.78 мкм.

По формуле:

Rп = 1/ =  ,

Определим поверхностное сопротивление проводника :

- удельная проводимость проводника.

 = 2f - рабочая частота.

 =1.25610г/м - магнитная проницаемость в вакууме.

 = относительная магнитная проницаемость среды.

Rп = 1/4.1= 0.031ом/м.

Погонные потери проводимости МПЛ основной линии:

= 8.68 Rп/W,

= 8.680.031/35.5= 0.078 дб/см,

и щлейфа:

= 8.680.031/500.055 = 0.98 дб/см,

Потери проводимости отрезка основной линии и шлейфа соответственно равны:

a= = 0.0780.223 = 0.017 дб,

a= 0.0980.23 = 0.023 дб.

5)Аналогичным образом вычислим диэлектрические потери отрезкав МПЛ моста, используя формулу:

=27.5

Потери основной линии:

a== 0.22327.3= 0.102дб.

Потери шлейфа:

a= 0.2327.3=0.115дб.

Т.о. получено, что диэлектрические потери больше потерь проводимости (из за большой величины tg - угла диэлектрических потерь).

6)Такие потери шлейфа и основной линии моста соответственно равны:

a=a+a= 0.023 + 0.115 = 0.132дб = 0.015 Нп,

a= a+a= 0.017 + 0.102 = 0.129 дб = 0.014Нп.

7)КСВ входных плеч моста:

 =(2+3a+3a)/(2+a+a),

 =(2+33)/(2+0.015+0.014)= 1.07.

Развязка изолированного плеча:

L= 20 lg a+a)/(a+a)],

L= 35дб.

Потери моста:

L= 20 lg(1+a+a),

L= 20 lg(1+0.015 +0.014) = 0.3дб.

Эти параметры моста соответствуют средней рабочей частоте полосы частот.

Потерями моста (L0.3дб) можно пренебречь.

Определяем разброс параметров диодов в паре.

Для проектируемого БС полагаем диоды подобранными в пары с разбросом rвых СД согласно формуле:

r= rвых СД1/ rвых СД21+ 30/ rвых СД min,

r= 1+ 30/440= 1.07 и разбросом Lпр.б, при котором L= 0.5дб.

5.Находим rБС ср= 0.5 rвых СДср = 270 ом и принимаем LБС max = Lпрmax = 6дб.

nбс = nш = 0.85.

6. Рассчитываем величину :

 Lr(дб) = 0.12 + 0.5 + 10lg1.07 = 0.92дб. По графику рис.7.22.[2] определяем коэффициент подавления шума гетеродина

Sш = 26дб.

7.Находим необходимую мощность гетеродина на входе БС по формуле:

Рг =123 =6мВт (при расчете оптимальной мощности гетеродина полагается равной паспортной Ргопт =3мВт).

8.Определяем шумовое отношение по формулам:

ma =10lgnгс10RTo ,

где nгс - относительный спектр мощности шума,

ma - выбирается в пределах 100-180 дб/Гц,

R - постоянная Больцмана. R =1.3810 дж/К.

То = 273 К.

nгс = ant lg (ma /10)/10 RTo = ant lg (-180/10)/(101.3810273) = 25дб/Гц.

nг = nгс Рг.

nг = 256 = 150.

9.Рассчитываем коэффициент шума по формуле:

N= LL(n+ n/ LLS+ N-1),

где L- потери СВЧ моста, L=1,

nг - шумовое отношение. nг = 150.

n- шумовое отношение БС. n= 0.85.

S- коэффициент подавления шума гетеродина. S= 26дб.

N- коэффициент шума УПЧ. N= 4.

L- затухания в системе.

N= 1= 12дб.

Гетеродин выбираем по таблице 8.4, приведенной на стр.364[2]. Исходными данными является рабочая частота , выходная мощность  мВт, и диапазон электрической перестройки частоты(механической перестройки частоты не требуется, так как передатчик работает на фиксированной частоте 17.5 Ггц). Полагаем и =-= 35Мгц, =+=17535Мгц, т.е. рабочая частота гетеродина составляет 17535Мгц, диапазон перестройки = 35 Мгц.

Итак, выбираем гетеродин типа VSX-9012, имеющий параметры:

-рабочая частота : 12.4-18Ггц.

-диапазон механической перестройки: = 0Мгц.

-диапазон электрической перестройки: =1000Мгц.

-выходная мощность гетеродина: 50мВт.

-напряжение питания: U= 8В.

-ток питания: I= 0.4 А.

В генераторах на диодах Ганна с полосковой и микрополосковой конструкцией используют электрическую перестройку частоты. Наиболее распространенным методом такой перестройки является включение варактора в колебательную систему гетеродина. Варактор представляет собой диод с нелинейной емкостью, величина которой изменяется при изменении отрицательного смещения Uов на нем. Таким образом изменяют резонансную частоту колебательной системы и осуществляют электрическую перестройку частоты. Достоинством такого метода перестройки является практически полное отсутствие потребление тока по цепи управления частотой. В схему генератора варактор можно включать последовательно или параллельно СДГ (рис.11). Колебательная система ГДГ включает в себя все реактивные элементы ДГ и варактора, а также настроечно- согласующую секцию, состоящую в выходной линии и разомкнутого параллельного шлейфа длиной lшл . Цепь СВЧ от цепей постоянного тока развязывают режекторные фильтры РФ.

Рис. 12 Эквивалентная схема на диоде Ганна с последовательным включением варактора для перестройки частоты.

6.Проектирование и расчет УПЧ.

1) Коэффициент усиления по мощности преселектора.

К= КККрурч КрКрпч:

Где К=0.9, Курч =30; К ККрпч- соответственно определяем по вычисленным ранее значениям ранее затуханиям сигналов

в этих устройствах.

К= 1/L

Lузп= 0.8дб =1.21 К=0.825,

Lупзк= 0.66дб = 1.16 Кр= 0.85,

L пч = 6дб = 4 Крпч = 0.25.

К= 0.9= 56.5дб.

2)Мощность сигнала на входе на входе УПЧ при чувствительности Рап=15.510Вт , составит:

Р= 15.5105 = 77.510.

3)Напряжение сигнала на входе 1-го каскада УПЧ, при согласовании этого каскада со смесителем, равно:

Uвхп= , где g= Zм(ом)- входная проводимость транзистора, который будет использоваться в УПЧ. Для УПЧ используют биполярные транзисторы.

В качестве транзистора выбираем ГТ 309А (по таблице приложения 4[2]), т.к. 0.3= 27Мгц. = 90 Мгц и выполняется условие (2-3).

Параметры ГТ 309А:

= 120Мгц, 0.3= 27Мгц, = 30 мА/В, g= 2 мСм, С= 70пф, g= 6мкСм, С= 8пф, С= 2пф, h= 50, Nм= 5дб, Iкбо= 2мкА.

4)Требуемый коэффициент усиления:

 Ко= Uвых/Uвх п,

где Uвых - выходное напряжение ПЧ, равное входному напряжению детектору (0.01в).

5)Для обеспечения избирательности по соседнему каналу применяют фильтр сосредоточенной селекции (ФСИ) на ПЧ , т.к. ФСИ может дать лучшую избирательность , чем УПЧ с распределенной избирательностью. При этом каскад УПЧ содержит каскад с ФСИ, который обеспечивает требуемую избирательность и ряд апериодических или слабоизбирательных каскадов, создающих основное усиление на ПЧ.

Исходные данные:

 = 35Мгц- промежуточная частота,

П= 710Кгц- полоса пропускания,

=20дб- ослабление соседнего канала.

Рис. 13.Принципиальная схема каскада с ФСИ.

6)Определим величину :

= ;

где - промежуточная частота,

d- собственное затухание контура,

П- полоса пропускания УПЧ.

d = 0.004, П = 1Мгц.

 = = 0.38

7) Задаемся числом звеньев и в качестве начального приближения выбираем n= 4.

8)Находим ослабление на границе полосы пропускания, обеспечиваемое одним звеном:

Sеп1= Sеп/n, где Sеп- ослабление на границе полосы пропускания.

Sеп = 3дб.

Sеп1=3/4 = 0.75

9)По графикам рис.6.4 (стр.284[2]) для = 0.38 и Sеп1= 0.75 находим параметр .

= 0.83.

10) Определим разность частот среза:

= = 1.4Мгц/0.83 = 1.7Мгц.

11)Определим вспомогательные величины yи :

y= ;

= ;

y= 2/1.7= 1.65; = 0.260.83 = 0.2

12)По графику рис.6.3 находим для = 0.2 и y= 1.65:

S= 8дб.

13)Определяем расчетное ослабление соседнего канала, задавшись величиной :

S= n,

где DS- ухудшение избирательности из-за рассогласования фильтра с источником сигнала и нагрузкой.

S= 48дб - 3дб = 29 дб20дб.

14)Для расчета элементов фильтров зададимся величиной номинального характеристического сопротивления: Wo= 10кОм.

15)Вычисляем коэффициенты трансформации по формулам:

m=

m=

Wog= 1010610 = 0.081,

Wog= 1010210 = 201 ;

16)По графикам (рис.6.6) стр.287[2]) определяем коэффициент передачи ФСИ для n= 2, = 0.2

Кпф= 0.65.

17)Рассчитаем коэффициент усиления каскада с ФСИ:

Коф= 0.5m mWoКпф

Коф= 0.510.20301010100.65 = 20.

Для требуемого усиления (140000) необходимо 4каскада. Тогда коэффициент усиления составит 160000. Превышением можно пренебречь.

18) Рассчитываем элементы, образующие звенья ФСИ.

Где m- соответствует коэффициенту трансформации m, - коэффициент связи (0.7-0.9).


Информация о работе «Радиолокационный приемник»
Раздел: Радиоэлектроника
Количество знаков с пробелами: 40120
Количество таблиц: 1
Количество изображений: 20

Похожие работы

Скачать
78098
13
0

... дальности. Структурная схема моноимпульсной РЛС сопровождения 4. Расчёт и определение параметров структурной схемы РПРУ     4.1. Определение эквивалентных параметров антенны   Проектируемый радиолокационный приемник имеет настроенную антенну, т.е. её сопротивление чисто активно и равно сопротивлению фидера: ZА = RА = Rф = 75 Ом ...

Скачать
99384
10
22

... на разработку и материальные затраты. Таким образом, цель дипломного проектирования – разработка программного комплекса для моделирования радиолокационной обстановки на персональном компьютере, позволяющего моделировать радиолокационную обстановку по заданным параметрам, создавать выходной файл, содержащий рассчитанную модель, использовать полученный файл для проверки реальных устройств обработки ...

Скачать
44911
0
8

... КНИ явления слепой скорости и неоднозначности по дальности, для устранения которых понадобилось изменить общепринятую схему построения приемника сопровождения по дальности, а также задействовать ЦВС для решения ряда задач. Важное техническое решение было найдено, при проектировании приемной системы, в использовании одних и тех же узлов и элементов системы синхронизации для работы РЛС в режиме ЛЧМ ...

Скачать
16698
2
10

... устройства таких станций служат для приема части энергии излучаемых радиоимпульсов, отраженной от цели. Исходные данные для расчёта 1. Спроектировать приёмник радиолокационной станции обнаружения 2. Составить и рассчитать структурную схему приёмника. 3. Провести электрический расчёт узла УПЧ. 4. Исходные данные для проектирования: рабочий диапазон частот:  МГц см вид сигнала: ...

0 комментариев


Наверх