Приёмник радиолокационной станции диапазона 800 МГц (стр. 2 из 7)
,для фильтрации прямоугольного радиоимпульса длительностью τИ, уменьшение отношения сигнал/шум по сравнению с максимально возможным значением составляет всего лишь 17% (см. табл. 2 с 164 [4]).
В техническом задании не задано время установления (нарастания) импульса, поэтому его значение следует выбрать в диапазоне (0,2-0,8) ×tи.
С целью повышения отношения сигнал/шум следует выбирать большее значение, однако при этом уменьшится точность определения расстояния до цели. Таким образом, время нарастания импульса в приёмнике:
(2.2) 
В соответствии с оптимальными соотношениями распределение времени нарастания импульса tн по цепям приёмника распределяются следующим образом.
В тракте высокой частоты:
(2.3)В детекторе:
(2.4)В видеоусилителе:
(2.5)После подстановки:
tн твч=0,9×4×10-6=3,6×10-6с
tн дет=0,27×4×10-6=1,08×10-6с
tн ву=036×4×10-6=1,44×10-6с
2.2.2 Определение полосы пропускания приёмника
2.2.2.1 Полоса приёмника без учёта нестабильности частоты передатчика, частоты гетеродина и доплеровского смещения частоты:
(2.6) 
2.2.2 2 Абсолютная нестабильность частоты гетеродина:
,(2.7)где dнст. ген. - относительная нестабильность частоты гетеродина, обычно для генераторов без термостабилизации dнст. ген=(3…5) ×10-4, принимаю dнст. ген=5×10-4;
fГ - частота гетеродина; так как обычно fГ>> fПР, то fГ» f0.
2.2.2.3 Абсолютная нестабильность частоты передатчика задаётся в техническом задании. Принимаю DfНСТ. ПРД. = DfНСТ. ГЕТ. =4×105Гц.
2.2.2.4 Скорость объектов v, за которыми ведётся радиолокационное наблюдение, обычно не превышает 5Mah. Или по отношению к скорости звука vЗ:
v=5×vЗ,(2.8)
где vЗ - скорость звука, vЗ=330м/с.
v=5×330=1650м/с
Доплеровское смещение частоты:
,(2.9)где c- скорость света, с=3×108м/с.
2.2.3 Полоса пропускания с учётом нестабильности частоты
,(2.10)где КАПЧГ - коэффициент автоматической подстройки частоты, КАПЧГ=10…30 (чем сложнее АПЧГ, тем больше коэффициент).
Замечу, что АПЧГ не уменьшает влияние явления доплеровского смещения частоты эхо-сигнала, так как она отслеживает лишь отклонения разности частоты гетеродина и частоты передатчика от значения промежуточной частоты.
Для простой АПЧГ КАПЧГ=10:
2.2.3.1. Полоса пропускания входной цепи и УРЧ обычно много шире полосы пропускания приёмника в целом. Можно задаться значением эквивалентной добротности Qэкв контуров входной цепи и УРЧ порядка 50…200 и найти их эквивалентную полосу пропускания (точное значение полосы пропускания входной цепи и УРЧ находятся в соответствии с требованием избирательности по зеркальному каналу).
Пусть Qэкв»100, тогда полоса пропускания тракта радиочастоты:
(2.11) 
2.2.3.2 Полоса пропускания тракта ПЧ 2DFТПЧ обычно близка к полосе пропускания приёмника 2DFП. Найду её с учётом найденной полосы пропускания тракта радиочастоты 2DFТРЧ:
(2.12) 
Как и предполагалось 2DFТПЧ»2DFП.
2.2.3.3 Выбор величины промежуточной частоты fпр играет важную роль в работе всего приёмного устройства.
При выборе значения промежуточной частоты следует руководствоваться следующими основными соображениями:
1) для достаточной фильтрации сигналов промежуточной частоты после видеодетектора необходимо, чтобы верхняя модулирующая частота FВ была ниже промежуточной частоты в 5…10 раз.
2) для лучшего воспроизведения формы импульса период промежуточной частоты Тпр должен составлять не менее 0,05…0,1 длительности импульса tи.
Кроме этого замечу, что слишком высокое значение промежуточной частоты приведёт к уменьшению устойчивого коэффициента усиления УПЧ и сложности получения узкой и стабильной полосы пропускания в УПЧ. А слишком низкое - к сложности получения необходимой избирательности по зеркальному каналу без применения специальных мер (использование заградительных фильтров по зеркальному каналу в преселекторе).
Верхняя частота в спектре видеосигнала составляет примерно половину ширины полосы пропускания приёмника:
FВ=0,5×DFП,(2.13)
FВ=0,5×3,77×105=1,89×105Гц=189кГц.
Итак, первое требование к величине промежуточной частоты:
fпр≥(5…10) ×FВ(2.14)
Второе требование:
Тпр≥(0,05…0,1) ×τи. (2.15)
Или с учётом, что
: 
(2.16)Получаю систему двух требований:
(2.17) 
Очевидное решение этой системы двух неравенств:
fпр≥4×106Гц.
Выбираю ближайшее меньшее значение промежуточной частоты из рекомендуемого ряда: 30МГц, 60МГц и 120МГц.
Итак, значение промежуточной частоты приёмника:
fпр=30×106Гц=30МГц.
2.2.4 Определю допустимый коэффициент шума приёмника
2.2.4.1 Для начала выберу тип и марку фидера снижения антенны. Выбираю коаксиальный кабель марки РК75-4-19, для которого:
волновое сопротивление ρ=75Ом;
удельные потери на частоте 1ГГц α=0,21дБ/м.
Коэффициент передачи по мощности фидера снижения антенны:
,где L - длина кабеля снижения, L=5м.
2.2.4.2 В техническом задании чувствительность задана в единицах напряжения. Переведу её в единицы мощности:
Pc. min=
,где RA- сопротивление антенны, RA=ρ=75Ом.
Pc. min=
.2.2.4.3 Отношение сигнал/шум в относительных единицах:
γ=100,1×γ [дБ],
γ=100,1×12=15,8.
2.2.4.4 Допустимый коэффициент шума приёмника:
,где Pс. min - чувствительность приёмника;
k - постоянная Больцмана;
T0 - нормальная абсолютная температура, T0=293К;
TA - шумовая температура антенны, TA=50К.
2.2.5 Найду действительный коэффициент шума приёмника без применения УРЧ
2.2.5.1 Коэффициент шума входной цепи:
Nвц
,где KР. ВЦ - коэффициент передачи по мощности входной цепи, обычно не менее 0,8, принимаю KР. ВЦ=0,8.
. 
Рисунок 2.2. Схема структурная первых узлов приёмника без применения УРЧ.
2.2.5.2 В настоящее время в профессиональных приёмниках в смесителях преобразователей и в усилителях дециметрового диапазона широко используются полевые транзисторы. Объясняется это малыми нелинейными искажениями при преобразовании и большим динамическим диапазоном входного сигнала. Современные преобразователи частоты на лампах имеют динамический диапазон 70-80дБ, на биполярных транзисторах до 50-60дБ, а на полевых транзисторах до 90-100дБ и более. Малые нелинейные искажения важны с точки зрения уменьшения эффектов блокирования, перекрёстной модуляции и взаимной модуляции 2-го и 3-го порядков. Большой динамический диапазон важен в радиолокационных приёмниках в связи с большим диапазоном входного напряжения.
Выбираю в качестве смесителя преобразователя частоты схему усилителя на полевом транзисторе с изолированным затвором типа 2П310А, характеристики которого приведены в приложении А. Выбор транзистора обусловлен в первую очередь величиной усиления по мощности, которая составляет не менее 5дБ на частоте 1ГГц. Во-вторых, протяжённым линейным участком на зависимости крутизны от напряжения затвор-исток. В-третьих, относительно низким коэффициентом шума. Коэффициент шума преобразователя частоты превышает в 3…5 раз коэффициент шума усилительного элемента. Для выбранного полевого транзистора составляет не более 6дБ на частоте 1ГГц, или в относительных единицах: