Мир Знаний

Проектирование радиолокационной станции для обнаружения надводных целей в пределах речного шлюза (стр. 7 из 14)

-Допустимая мощность рассеяния на коллекторе, Вт 7.00E-002;
-Рабочая частота, МГц 7500;
-Статический коэффициент усиления по току 100;
-Напряжение отсечки, B .400;
-Крутизна в граничном режиме, A/B 3.99E-002;
-Емкость эмиттерного перехода, пФ .689;
-Емкость коллекторного перехода, пФ .419;
-Допустимое напряжение на базе, В 1;
-Допустимый ток коллектора, А 1.19E-002;
-Допустимое напряжение на коллекторе, В 10;
-Индуктивность базового вывода, нГн 1;
-Индуктивность эмиттерного вывода, нГн 2;
-Напряжение источника питания, В 5;
-Максимальный ток коллектора, А 9.51E-003;
-Граничная частота F betta, МГц 8000;
-Угол отсечки, град 180;
-Коэффициенты Берга для угла отсечки:
-Аlfa0= 0.5;
-Alfa1= 0.5;
-Gamma0= 1;
-Gamma1= 1.
Режим работы:
-Коэффициент использования напpяжения, B .986;
-Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В 4.85;
-Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А 8.89E-003;
-Постоянная составляющая коллекторного тока, А 3.18E-003;
-Мощность первой гармоники на выходе, Вт 4.31E-002;
-Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт 1.90E-002;
-Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт 4.72E-003;
-КПД коллекторной цепи .852;
-Управляющий заряд, нКл 8.84E-016;
-Минимальное мгновенное напряжение на эмиттерномпереходе, В .998;
-Постоянная составляющая на эмиттере, В .999;
-Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом 1150.3;
-Амплитуда первой гармоники суммарного тока базыучетом тока емкости коллекторного перехода, А. .013;
-Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом. 25.6;
-Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт 1.60E-008;
-Входное сопротивление, Ом 4.13;
-Мощность, потребляемая на входе, Вт 1.69E-002;
-Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт 1.69E-002;
-Коэффициент передачи по мощности 2.53;
-Входная индуктивность, нГн 1.00;
-Входная емкость, пФ 3770.5;
-Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом 12.8.

На этот раз результаты расчета удовлетворяют требованиям оконечного каскада к мощности, то есть реализация предоконечного каскада на основе транзистора 2Т3124А-2 возможна.

7 РАСЧЕТ ВЫХОДНОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Выходная колебательная система необходима для фильтрации высших гармоник на выходе усилительного каскада перед подачей полезного сигнала в антенно-фидерную систему. Кроме того она обеспечивает согласование источника с нагрузкой, то есть трансформирует резистивную составляющую сопротивления нагрузки RА­ в RЭК с одновременной компенсацией реактивной составляющей XА.

Исходными данными для расчета выходной колебательной системы служат: сопротивление нагрузки RА=75 Ом; эквивалентное сопротивление нагрузки, известное из расчета усилительного каскада, RЭК=45,3 Ом; рабочая частота fр=7,5 ГГц; требуемое затухание высших гармоник aф=50 дБ (современные требования на фильтрацию 40…80 дБ). Расчет произведем по методике изложенной в [6].

Наиболее интенсивными являются вторая и третья гармоники, именно их надо ослаблять в выходной колебательной системе.


Необходимый коэффициент фильтрации, который должна обеспечивать выходная колебательная система, можно найти из соотношения:

У фильтров Баттерворта и Чебышева минимальные потери, а следовательно максимальный КПД, достигаются при оптимальном числе звеньев (m=mопт), которое определяется только требуемым затуханием aф:

mопт=(0,05…0,1)aф=0,1·50=5


Выбираем фильтр Чебышева в виде двух последовательно соединенных П-цепочек (рис. 2.6.1)

Рис 2.6.1 – Эквивалентная схема ВКС.


Выходная колебательная система последовательно трансформирует сопротивление нагрузки сначала в R*Н, а затем в Rэк. Причем:

Для расчета LC элементов сначала рассчитаем вспомогательные величины R01 R02соответственно для первой и второй П-цепочки. Причем R01 (R02) выбирают в 3…5 раз меньше по сравнению с наименьшим из сопротивлений Rэк и R*Н (R*Н и RА).

Рассчитаем сопротивления элементов цепи:


Исходя из найденных реактивных сопротивлений и рабочей частоты передатчика, найдем значения емкостей и индуктивностей элементов.

тогда:

Фактическая емкость C1 отличается от расчетной на емкость Сск известную из расчетов оконечного каскада, который нагружается на выходную колебательную систему, и так, С1=С1расчск=0,67-0,08=0,59 нФ. Кроме того, емкости С21 и С22 собой образуют одну емкость С2=С21+С22=0,62+0,5= =0,112 нФ. Все остальные элементы сохраняют свои значения.

Рис. 2.6.2 - ВКС


Определим КПД системы. Коэффициент полезного действия первой:

и второй:

цепочек, где Q=500 добротность катушек индуктивности.

Определяем нагруженные добротности первой и второй П-цепочек фильтра:


Фактический коэффициент фильтрации первой и второй цепочки:

Общий коэффициент фильтрации:

то есть полученный коэффициент фильтрации удовлетворяет требованию на мощность побочного излучения.

8 РАСЧЕТ АНТЕННО-ФИДЕРНОЙ СИСТЕМЫ

В данном разделе произведем более подробный расчет антенно-фидерной системы.

Радиолокационная станция имеет две одинаковые однозеркальные параболические антенны. Определим их геометрические размеры.

Для начала определим тип фидера его шумовую температуру и КПД.

В качестве линии передачи выбираем прямоугольный волновод с сечением 2,8´1,3 см и коэффициентом затухания α=0,0794 дБ/м

Тафу=67°alф=67°·0.0794·30=160˚.

где lф-длина фидерой линии (принимаем расстояние от технического здание до шлюза, с запасом)

Тафу=290°(1-КПД); КПД=1-(Тафу /290°)=1-0,55=0,45

Вычисление шумовой температуры антенной системы выполняется по формулам

Таафу+КПД·ТН.СР­+КПД·То(1-a1+a1·u)=

=160+0,45·10­+0,45·290(1-0,925+0,925·0,025)=177,3

Ta=177,3˚K

Т=Та­+Тпр

T=2277,3˚K

Определим диаметр раскрыва зеркала. Ширина диаграммы направленности в случае неравномерного возбуждения раскрыва зеркала определяется:

Q0,5Е = 1,3l/l1­­­

Q0,5H= 1,2l/l2­­­

где 2Q0,5Н ,2Q0,5E – ширина ДН в плоскостях Н и Е соответственно, рад;

l - длина волны;

l1и l2­ –­ горизонтальный и вертикальный размеры антенны;

­l1­=1.3l/Q0,5E­­­=(1,3*3*108/7,5*109)/ 0,035=1,49 м

l2­=1.2l/Q0,5H­­­=(1,2*3*108/7,5*109)/ 1,41=0,14 м

Определение угла раскрыва и фокусного расстояния зеркальной антенны.

С точки зрения оптимизации геометрии антенны по максимальному отношению сигнал/шум необходимо произвести следующий расчет:

Чувствительность g определяется формулой g=Sa2a3hg’

где первые четыре коэффициента не зависят от угла раскрыва Y0,а g’ вычисляется:

g’=ga1/(T1+КПД*Т0*(cosn+1Y0+u(1-cosn+1Y0)))

где Т1пр0(1-КПД)+КПД Тнср

Т0=290°К

u=(0.2-0.3)-коэффициент учитывающий “переливание” части мощности облучателя через края зеркала,

a1=1-cosn+1Y0

S=0,25pl1l2 - площадь апертуры зеркала


n=6 – число характеризующее тип облучателя, в данном случае пирамидальный рупор.n=0.81;

Строим график функции g(Y0) и по максимальному значению определяем угол раскрыва зеркала.