Приемник радиолокационный (стр. 3 )

(2.19)

Перейдем к выбору средств избирательности по соседнему каналу. Ориентируемся на коэффициент прямоугольности:

(2.20)

Полученный коэффициент прямоугольности должен обеспечиваться по уровню 30дБ. По таблицам, приведенным в [2, С. 62] определяем, что на данном уровне такой коэффициент прямоугольности позволяют получить 4 избирательных системы построенных по смешанной схеме. Коэффициент расширения полосы 8.

Приняв величину эквивалентного затухания контуров УПЧ:

Рассчитаем верхнюю границу промежуточной частоты:

(2.21)

Получили диапазон частот [Гц], из которого выбираем промежуточную частоту .

2.5 Выбор антенны

В радиолокационных системах (РЛС), как правило, используются параболические зеркальные антенны. Зеркальные антенны являются наиболее широко распространенными в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн. Такое широкое применение зеркальных антенн объясняется относительной простотой их конструкции, возможностью получения диаграммы направленности (ДН) почти любого типа из применяемых на практике, высоким КПД, малой шумовой температурой и т. д. В нашем случае ДН должна иметь игольчатую форму для того, чтобы по ее положению в пространстве можно было точно определить угловые координаты цели.

В состав зеркальной антенны входят зеркало и облучатель. Облучатель является важнейшим ее элементом, во многом определяющим характеристики антенной системы в целом. Он представляет собой небольшую антенну, которая должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1.  Иметь ДН обеспечивающую надлежащее облучение зеркала и имеющей минимальный уровень боковых лепестков.

2.  Иметь минимальные размеры, чтобы не затенять раскрыв антенны.

3.  Пропускать без пробоя заданную мощность (в режиме передачи).

4.  Иметь фазовый центр.

5.  Иметь требуемую диапазонность.

6.  Иметь небольшой вес и достаточную механическую прочность креплений.

7.  Обеспечивать необходимую стойкость к воздействию метеоусловий и возможность полной герметизации фидерного тракта [10].

Исходя из этих требований, выберем спиральный облучатель, возбуждаемый коаксиальной линией (кабелем). Волновое сопротивление коаксиального кабеля выберем равным 75 Ом. Сопротивление антенны (облучателя) также должно составлять Rа=75 Ом, для того чтобы обеспечить режим бегущей волны (т. е. избежать переотражения сигнала).

2.6 Выбор преобразователя частоты

Преобразователь частоты выполнен на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ, так как входная проводимость при таком включении меньше чем по схеме с ОБ. Напряжение гетеродина поступает в цепь эмиттера транзистора, а сигнала на базу. Такая подача на разные электроды ослабляет связь между цепями гетеродина и тракта радиочастоты и повышает стабильность частоты гетеродина. Преобразователь частоты выполнен по схеме с внешним гетеродином.

2.7 Выбор гетеродина

Гетеродин приемника формирует вспомогательное гармоническое напряжение, необходимое для преобразования частоты [3, С. 339]. Основными требованиями, предъявляемыми к гетеродину, являются:

- обеспечение необходимого значения рабочей частоты и перестройки ее в заданном диапазоне;

- стабильность частоты генерируемых колебаний;

- обеспечение необходимой амплитуды выходного напряжения и ее постоянство;

- минимальный уровень гармоник выходного напряжения.

Промежуточная частота приемника выбрана равной 10,7 МГц. Будем использовать верхнюю настройку гетеродина, так как нижнюю использовать не желательно из-за близости частот телевизионных каналов метрового диапазона. Будем использовать схему внешнего гетеродина с кварцевой стабилизацией. Согласно [1] необходимая амплитуда колебаний гетеродина составляет для преобразователя частоты на биполярном транзисторе порядка 70...150 мВ. Таким образом, к гетеродину приемника предъявим следующие требования:

- относительная нестабильность частоты гетеродина δг=10-5;

- рабочая частота гетеродина fг = 110,7 МГц;

- амплитуда колебаний гетеродина Uг = 100 мВ;

- ток в рабочей точке Iк = 1 мА.

2.8 Выбор усилителя промежуточной частоты

В усилителе промежуточной частоты будем использовать избирательные каскады, построенных по схеме с ОЭ для обеспечения требуемого коэффициента усиления приемника и избирательности по соседнему каналу.

2.9 Выбор детектора

Исходя из специфики принимаемых сигналов будем использовать импульсный детектор на полупроводниковом диоде.

2.10 Выбор электронно-лучевой трубки

В качестве индикатора выбираем электронно-лучевую трубку типа 18ЛО3А из [7, С. 539].

Двулучевая электронно-лучевая трубка с электростатическими фокусировкой и отклонением луча для визуального наблюдения и фоторегистрации электрических сигналов.

Конструктивное исполнение – в стеклянной оболочке с диаметром горловины 86 мм. Экран плоский, круглый, диаметром 18 см, синего света свечения. Выводы штырьковые. Масса прибора не более 3 кг.

Основные характеристики выбранной трубки приведены в приложении А. Рассчитаем необходимый размах выходного напряжения видеоусилителя. Диаметр трубки равен 18 см, в эту окружность вписан прямоугольник со сторонами относящимися 4:3. Более длинную сторону экрана используют как развертку по дальности, а более короткую как сигнальную. Воспользовавшись теоремой Пифагора легко определить, что высота сигнальной стороны экрана равна 108 миллиметров, а длина временной 144 мм. Чувствительность к отклонению сигнальной пластины γсиг = 0.25 мм/В, а временной γвр = 0.16 мм/В. Таким образом необходимый размах напряжения на сигнальной пластине равен 432 В, а размах пилообразного напряжения на временных пластинах равен 900 В.

2.11 Выбор видеоусилителя

Как было показано выше, необходимый размах напряжения на сигнальных пластинах ЭЛТ составляет величину 432 В, амплитуда импульсов с выхода импульсного детектора составляет величину порядка одного вольта, таким образом видеоусилитель должен обеспечивать усиление порядка 53 дБ по напряжению. Распределим усиление равномерно на три апериодических каскада. Выход оконечного каскада подключим через разделительную емкость к сигнальным пластинам ЭЛТ. Разделительная емкость необходима для того чтобы, постоянное напряжение на отклоняющих пластинах не мешало работе ЭЛТ.

2.12 Выбор необходимых регулировок усиления

На вход приемников радиолокационных станций, в которых часто используются импульсные радиосигналы, кроме отраженных от цели сигналов, приходят различного типа помехи [8]. Протяженность местных предметов: облаков, зданий, возвышенностей, как правило, значительно превосходит протяженность и отражающую поверхность цели, следствием чего являются значительно большие мощность и длительность отраженных от них помех. Наблюдение сигнала цели на фоне таких помех может оказаться невозможным из-за длительной перегрузки каскадов пмникарие.

Для борьбы с такими помехами в приемниках применяется система быстродействуюшей автоматической регулировки усиления (БАРУ). В такой системе постоянная времени ФНЧ выбирается достаточно малой, что позволяет быстро, в течении времени порядка длительности импульса полезного сигнала, сместить рабочую точку на статической характеристике регулируемых каскадов и вывести полезный сигнал на ее линейный участок.

Других систем АРУ в приемнике не требуется.

Рисунок 2.3 Схема БАРУ

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Входная цепь

В качестве входной цепи будем использовать одиночный контур с автотрансформаторной связью(рисунок 3.1).

Исходными данными для расчета являются [1]:

- рабочая частота fс = 100 МГц ;

- cелективность по зеркальному каналу sзк = 60 дБ;

- cелективность по каналу прямого прохождения sпр= 80 дБ;

- параметры антенны : волновое сопротивление Rа = 100 Ом, тип фидера – нессиметричный;

- параметры нагрузки: gвх = 2,846 мСм, Cвх = 16.12пФ.

Рисунок 3.1.– Схема ВЦ

Зададимся величиной полной емкости контура Сэ = 15пф. Тогда индуктивность контура

мкГн. (3.1)

Определим собственную проводимость контура

Cм, (3.2)

где dк = 0.05 – затухание ненагруженного контура.

Коэффициенты включения фидера mа и входа УРЧ mвх для согласования при заданном dэ контура входной цепи определим как:

, (3.3)

, (3.4)

где gвх – входная проводимость УРЧ.

Рассчитаем коэффициент передачи ВЦ :

. (3.5)

Избирательность по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения равна

(3.6)

(3.7)

Cупергетеродинный приемник имеет дополнительные каналы приема [4].Одним из наиболее опасных является канал прямого прохождения, который соответствует частоте сигнала, равной промежуточной частоте приемника fпр.

3.2 Расчет параметров транзистора

Согласно требованиям технического задания необходимо обеспечить минимальный уровень шума. В следствии этого, в качестве активного элемента первого каскада приемника следует выбирать транзистор с малым коэффициентом шума. В предварительных расчетах полагают, что общий коэффициент шума правильно спроектированного приемника не превышает двух коэффициентов шума первого каскада. Т. е. при этом транзистор должен еще обладать достаточно большим коэффициентом устойчивого усиления. Кроме того частота fт должна превышать не менее чем в десять раз рабочую частоту приемника. Исходя из всего выше сказанного выбираем, например из [7], биполярный кремниевый транзистор типа КТ399А (Приложение Б). Обладающий следующими параметрами: