Смекни!
smekni.com

Радиолокационный приемник сантиметрового диапазона (стр. 7 из 10)

где КОС - коэффициент усиления одного каскада на ИМС;

Dвх = Uâõ.макс / Uâõ.í - логарифмический динамический диапазон усилителя, определяемый протяженностью логарифмического участка амплитудной характеристики и равный динамическому диапазону изменения уровня входных сигналов;

Uâõ.макс - максимальный уровень входного напряжения, соответствующий концу логарифмического участка амплитудной характеристики;

Uâõ.í - напряжение на входе ИМС, при котором начинается амплитудное ограничение;

n - число каскадов усилителя;

K0n - к-т усиления всего усилителя в линейном режиме;

d - ошибка, связанная с отклонением АХ от логарифмической.

Данные к расчету:

· частота сигнала ПЧ: fпч = 30 МГц;

· избирательность по соседнему каналу: Seск = 10 дБ;

· коэффициент усиления УПЧ: K0n =13440;

· искажения переднего фронта импульса: Dtи =0,15 мкс;

· динамический диапазон входных сигналов Dвх=60 дБ;

· динамический диапазон выходных сигналов Dвых=<10 дБ;

· порог логарифмирования АХ: Uâõ.í =1×10-4 В.

Принципиальная схема УПЧ [11] приведена на рис.5.5.2

Рис.5.5.2 Принципиальная схема УПЧ

Расчет УПЧ на ЭВМ

Ввиду ограниченности выбора ИМС, обладающих соответствующими паспортными данными, а так же трудности аналитического решения системы, расчет УПЧ будем производить методом последовательных приближений с использованием ЭВМ и программы Micro Cup V. Расчет логарифмической амплитудной характеристики УПЧ выполним по программе собственной разработки WinЛАХ. Ниже приведены результаты расчета, а листинг программы WinЛАХ дан в приложении.

5.6. Расчёт детектора

Для детектирования радиоимпульсов , т.е. для преобразования их в видеоимпульсы, используем последовательные диодные детекторы, выполненные по схеме (рис.5.5.1).

рис.5.5.1Последовательный диодный детектор

Видеоимпульсы с выхода детектора поступают на видеоусилитель.

Данные для расчёта:

Частота сигнала ПЧ fпч = 30 МГц;

Параметры входного контура Lк=50 нГн; Ск = 2 пФ;

Допустимые искажения импульса :

Время нарастания импульса tу =0,2 мкс;

Время спада импульса tсп = (0,3...0,5)×tу = (0,3...0,5)×0,2 = 0,1 мкс;

UвхДет = 0,5 В;

Kд ~ 0,8 _ 0,9.

Крутизна ВАХ диода:

Sд = Diд / Duд = 1/R = 1/ 10 = 0,1

Ёмкость в нагрузке:

Cн = 15×Cд - Cм = 15×2 пФ - 8 пФ = 22 пФ

Rн~=tсп/(2,3×CН)=0,1мкс/(2,3×22пФ)=5.1кОм -параллельное сопротивление Rн и Rвх=1кОм ( в случае использования ВУ на ИМС К175УВ2)

Сопротивление нагрузки детектора

Rн = (Rн~×Rвх ву)/( Rн~ + Rвх ву) = (5,1к×1к)/( 5,1к + 1к) = 1,2 кОм

Проверка правильности выбранных параметров детектора:

Rн~×(Cн + CвхвУ + Cм) È (1..2)/fпр

5,1 кОм×(22 пФ + 50 пФ + 8 пФ) È (1..2)/30 МГц

4×10-6 > 0,067×10-6 Þ параметры детектора выбраны правильно.

Коэффициент передачи детектора Кд:

Кд = cosQ @ 0,8...0,9

где Q = Ö3p / (Sд×Rн) = Ö 3p / 0,1×1,2к = 0,428

отсюда Кд = 0,9

Входное сопротивление детектора Rвх

Rвх = Rн /2 = 1,2к / 2 = 0,6 кОм

Определим время установления фронта tуд

tуд = Rн×Cн×(2×R + Rэ) /(0,5×Rн + 2,5×R + Rэ)=

=1,2×103×22×10-12×(2×10 + 1,9×103) /( 0,5×1,2×103 + 2,5×10 + 1,9×103)=0,2 мкс

Коэффициент подключения mд

Lк = 50 нГн и Cк = 2 пФ - параметры выходного каскада УПЧ;

rк = ÖLк /Cк = 158 Ом - характеристическое сопротивление контура

d0 = 0,006 [справочник Петрова] Þ П 0,7 упч = d0×fпр = 5 МГц

dвн д = П 0,7 упч / 2×fпр = 5 МГц / 1270 МГц = 0,004 - зквивалентное затухание, вносимое детектором

mд = dвн д×Rн /2×rк = 0,004×1200/2×158 = 0,15

Полный коэффициент усиления детектора

Кд` = Кд×mд = 0,9×0,15 = 0,135

Расчет емкости разделительного сонденсатора Ср

D% <= 1...3 % - спад плоской вершины

Ср = (tи ×100%)/((Rн + Rвх ву) ×D%) =

= 0,66×10-6×100% / ((1,2×103 + 1000) ×2%) = 15 нФ

Определим нужно ли ставить дроссель для фильтрации пульсаций импульса fпр Если Кф < 0,01-0,02 ,то дросель можно не ставить

Кф =( Свх ву / (Cн + Свх ву)) × 1/(2p × fпр × Сн × Rн + 1) =

= (50 пФ/(22пФ + 50пФ)) ×1/( 2×p × 30 МГц × 22пФ × 1,2кОм + 1) = 0,14

Условие не выполняется, значит дроссель нужен.

Резонансная частота fдр паразитного контура Сдр Lдр:

Сдр @ 3...5пФ, принимаем Сдр = 2пФ

fдр @ 0,7fпр = 0,7× 30 МГц = 21 МГц

Lдр = 1/((2p)2×fдр2 ×Сдр) = 1/((2p)2×21 МГц2×2пФ) = 28,7 мкГн

Кф`при наличии дроселя

Кф` = Сдр/(Сдр + Свх ву) = 2пФ / (2пФ + 50пФ) = 0,04

5.7. Проверочный расчёт

Проверим, соответствует ли спроектированный приёмник требованиям технического задания.

Данные к рассчету:

Кр.ф.=×0,8

Швц=1,5 Квц=0,8

Шпч=3 Кпч=1,25

Шупч=10 Купч=6×103

Ш=(Швц+(Шпч-1)/Квц+(Шупч-1)/(Квц×Кпч))/Кр.ф.=

= (1,5 + (3-1)/0,8 + (10-1)/(0,8×1,25))/0,8 = 12,5/0,8 = 15,6 < Шдоп = 21

При таком коэффициенте шума чувствительность приёмника:

РА= [Ш/Кр.ф + (tА - 1)] ×(Pc/Pш) к×Т0×ПШ = [15,6/0,8 + (0,48 - 1)] ×1,4×1,38×10-23×290К×6,93×106 =0,73×10-12 < Ра(ТЗ) = 1×10-12

Следовательно, спроектированный приёмник отвечает всем требо­ваниям ТЗ.

Принципиальная схема приемника

Спецификация элементов

6.Технико-экономическое обоснование

6.1. ТЭО выбора элементной базы

В УПЧ целесообразно применение отечественных ИМС серии К175. Серия ИМС 175 представляет собой комплект интегральных микросхем, предназначенных для применения в трактах промежуточной частоты радиолокационной и связной техники, а так же в других узлах РЭА.

Табл.6.1 Цена различных ИМС 175 серии [14]

Наименование ИМС Цена, руб.
175ув1 а 9.60
175ув 1б 9.80
175ув2 а 14.40
175ув 2б 10.80
175ув 3а 13.80
175ув 3б 13.20
175ув 4а 13.40
175ув 4б 8.20

Исходя из необходимости обеспечения таких параметров УПЧ, как

· низкий коэффициент шума;

· малые искажения переднего фронта радиоимпульсов;

· заданный коэффициента усиления при минимальном числе каскадов

· минимальную себестоимость

По данным табл. 6.1, для использования в УПЧ выбираем [7] ИМС К175 УВ 4.

6.2. Расчет технико-экономических показателей блока ПЧ

Расчет себестоимости изготовления изделия

Себестоимость изделия представляет собой совокупность всех затрат на производство и реализацию продукции.

Табл.6.2Стоимость комплектующих деталей для разработанной схемы блока ПЧ

наименование комплектующих кол-во стоимость, руб.
единицы общая
ИМС К175УВ4 5 10 50
Резисторы МЛТ-0,125 17 0,05 0,85
Конденсаторы К-50-11 18 0,2 3,6
Катушка индуктивности 1 1 1
Транзистор КП302А 1 1 1
Стоимость схемы Ссхемы 56,35
Транспортные расходы Ртрансп= Ссхемы ×5% 2,82
Итого стоимость комплектующих Скомпл 59,17

Расчет себестоимости изготовления печатной платы блока ПЧ:

Необходимо учесть стоимость полуфабрикатов, идущих на изготовление печатной платы блока ПЧ. В качестве материала выбираем двусторонний фольгированный гетинакс, стоимостью 50 руб. за 1 м2. Для разрабатываемого изделия необходима одна печатная плата площадью 60 см2. Стоимость материала для изготовления печатной платы составляет:

Цмат.печ.пл.=(60/10000) ×50=0,3 (руб.)

Заработная плата основным рабочим за изготовление печатной платы: