Приемник прямого усиления имеет простую схему, однако эта схема приемника не всегда может обеспечить требуемую полосу на заданной частоте приема.

Супергетеродинная схема наиболее распространена, благодаря своим характеристикам, намного превосходящим остальные типы приемных устройств. В данных приемниках спектр принимаемого сигнала переносится в более низкочастотную область, по сравнению с несущей частотой радиосигнала. Недостатком супергетеродинной схемы является появление дополнительных каналов приема: на промежуточной и зеркальной частотах, но сигналы на этих частотах могут быть подавлены в преселекторе. Согласно техническому заданию приемник должен перестраиваться на 1 МГц, что является затруднительным в приемнике прямого усиления.

Исходя из вышесказанного, окончательно останавливаем свой выбор на супергетеродинной схеме.

Полосу пропускания высокочастотного тракта супергетеродинного приемника без системы автоматической подстройки частоты можно определить по формуле:

(2.4)

где Dfсп - ширина спектра принимаемого сигнала;

Dfд - изменение несущей частоты сигнала за счет доплеровского эффекта;

Dfнест - величина, на которую необходимо расширять полосу пропускания приемника для учета нестабильности частот передатчика и гетеродина приемника, а также погрешностей в настройке отдельных контуров и всего приемника в целом. Она равна :

(2.5)

где bс - относительная нестабильность несущей частоты сигнала fc;

bг - относительная нестабильность частоты гетеродина приемника fг;

bн - относительная погрешность установки частоты приемника при без поисковой настройке, отнесенная к частоте сигнала;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

bпр - относительная погрешность и нестабильность настройки контуров тракта промежуточной частоты, отнесенная к промежуточной частоте;

fс - частота принимаемого сигнала;

fг - частота гетеродина;

fпр - промежуточная частота.

Так как рассчитываемый приемник предназначен для определения координат объекта, то для него очень важно сохранение формы импульса и минимально возможное время установления импульса на выходе (не более заданного в ТЗ). В таком случае ширина спектра Dfсп выбирается в соответствии с условием [2]:

(2.6)

Так как величина bс не определена в ТЗ, то, воспользовавшись рекомендациями [2], примем bс=10-6 для кварцевого автогенератора. Относительная нестабильность частоты гетеродина bг для транзисторного однокаскадного гетеродина с кварцевой стабилизацией bг=10-6. Поскольку и в приемнике и в передатчике применена кварцевая стабилизация, то bн»0. Промежуточная частота обычно бывает на порядок ниже частоты сигнала, поэтому при предварительном расчете полосы будем считать bпр=0. Промежуточную частоту априорно выберем fпр=10 МГц. Теперь по формуле (2.5) рассчитаем Dfнест :

(2.7)

Найдем Dfд :

(2.8)

где V - максимальная радиальная скорость самолета, принятая V=600 м/с;

c - скорость распространения электромагнитной волны в свободном пространстве (c = 3×108 м/с).

Получившаяся полоса пропускания приемника по формуле (2.4):

Так как полоса в основном определяется шириной спектра сигнала Dfсп, а на остальные добавки (Dfд и Dfнест) приходится весьма малая часть, то ими можно пренебречь. В итоге далее будем вести расчет с учетом того, что приемник должен иметь полосу пропускания П0,7=Dfп=7.41 МГц.

В ТЗ не задана разрешающая способность по дальности, тогда требуется определить ее самостоятельно. Погрешность определения дальности за счет конечности времени установления фронта импульса составит:

(2.9)

2.3 Расчет необходимого коэффициента усиления

Для того, чтобы рассчитать необходимый коэффициент усиления приемника по напряжению необходимо определить сначала его чувствительность [1].

. (2.10)

где γ – отношение сигнал/шум на выходе детектора;

k – постоянная Стефана-Больцмана ( Вт*с/град);

Т0 – температура окружающей среды (Т0= 2900 К);

Пш – шумовая полоса приемника;

Ra – сопротивление антенны=100 Ом;

N – коэффициент шума приемника;

ta – относительная шумовая температура приемника;

Кф – коэффициент передачи мощности фидерной линией, соединяющей антенну с входом приемника.

Коэффициент

, (2.11)

где d – общее затухание сигнала в антенно-фидерном тракте, дБ.

Погонное затухание в кабеле РК-64 на частоте 100 МГц составляет lф = 0.08 дБ/м [2], разъемное соединение коаксиального кабеля –0.003 дБ. Для кабеля длинной 10 метров общее затухание сигнала составит

дБ. ( 2.12)

Тогда коэффициент передачи мощности фидерной линией равен

.

Шумовая полоса определяется в приемниках супергетеродинного типа в основном полосой пропускания УПЧ. Для инженерных расчетов шумовую полосу обычно полагают равной

(2.13)

При предварительном расчете считается, что коэффициент шума правильно спроектированного приемника не превышает двух коэффициентов шума усилительного элемента первого каскада приемника. В качестве усилительного прибора первого каскада приемника выбираем транзистор КТ399А, имеющий собственный коэффициент шума равный 2 дБ [7]. Таким образом будем полагать что коэффициент шума приемника не превысит величины

дБ = 3,2, (2.14)

где Nт – собственный коэффициент шума транзистора.

Относительная шумовая температура транзистора отражает величину внешних шумов приемника. Относительная шумовая температура антенны равна ta=1. Подставив все полученные значения величин в выражение (2.10) получим

(2.15)

Для работы диода в режиме линейного детектирования необходимо чтобы амплитуда радиоимпульсов составляла величину порядка одного вольта. Таким образом, радиотракт приемника должен обеспечить коэффициент усиления по напряжению [2]

(2.16)

2.4 Выбор промежуточной частоты и средств избирательности

В супергетеродинных приемниках частотная избирательность определяется в основном ослаблениями зеркального dзк и соседнего dск каналов [3]. В приемниках с однократным преобразованием частоты ослабление зеркального канала обеспечивает преселектор, ослабление соседнего канала – в основном усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и частично преселектор. Резонансные характеристики преселектора и УПЧ должны быть такими, чтобы линейный тракт (преселектор и УПЧ с преобразователем) обладал полосой пропускания не меньше заданной.

Промежуточная частота fпр должна удовлетворять следующим условиям [2]:

- быть вне диапазона рабочих частот;

- обеспечивать заданное ослабление зеркального канала;

- обеспечивать необходимую полосу пропускания приемника;

- быть по возможности меньшей, чтобы обеспечивать необходимое усиление приемника при наиболее простых и дешевых электронных приборах и избирательных системах;

- в приемниках импульсных сигналов удовлетворять неравенству МГц и хорошей фильтрации высокочастотного напряжения в детекторе.

Исходными данными для выбора средств избирательности и частоты преобразования являются:

- частота принимаемого сигнала fс = 100 МГц;

- необходимая полоса пропускания приемника П0.7 = 6.8 МГц;

- расстройка для соседнего канала Δfc = 6.7 МГц;

- избирательность по зеркальному каналу σзк = 60 дБ=1000;

- избирательность по соседнему каналу σск = 30 дБ.

Выбор средств избирательности и промежуточной частоты будем производить по методике изложенной в [7]. Выбираем типовую структурную схему преселектора, изображенную на рис. 2.2.

 

Рисунок 2.2. - Структурная схема преселектора приемника.

В качестве входной цепи (ВЦ) будем использовать одиночный контур c автотрансформаторной связью, в качестве активного элемента УРЧ выберем биполярный транзистор, его нагрузкой будет служить пара связанных контуров с коэффициентом связи β=√3 (имеем смешанную схему).

Для выбранной схемы преселектора находим необходимую расстройку по зеркальному каналу

(2.17)

Тогда величину эквивалентного затухания контуров преселектора примем минимально возможную [2]

Полоса пропускания преселектора:

. (2.18)

где: функция расширения полосы для смешанной схемы при числе избирательных систем =2.

Рассчитаем нижнюю границу промежуточной частоты:

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6