Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Данноерадиоприемноеустройстводиапазона СВЧс ВИМ предназначенодля организациирадиорелейнойсвязи и обеспеченияприема многоканальныхсигналов свременнымуплотнением,с фазово (временно)импульсноймодуляциейили приемацифровой информации.Данное РПУвходит в составприемно-передающей промежуточнойстанции радиорелейной линии связи,т.е. являетсястационарным оборудованием. Отношениенапряжениясигнала к напряжениюшума являетсяодним из наиболееважных параметроврадиорелейной линии, т.к. оноопределяет,по существу,возможнуюдальностьсвязи, т.е. такоечисло ретрансляции,при которомнапряжениешума в каналене превышаетвеличины допустимойдля телефоннойпередачи.

ВЫБОР СТРУКТУРНОЙСХЕМЫ

При выбореструктурнойсхемы приемногоустройствамы должны учитыватьтребованиятехническогозадания, а именно:обеспечениесравнительновысокой чувствительности,избирательности,стабильностичастоты гетеродина,а также учитыватьминимум искажения формы импульсныхсигналов приих усилении. Опираясь навышесказанноеможно остановитьсвой выбор насупергетеродиннойсхеме приемника.Для постоянствауровня выходногосигнала призначительныхизмененияхего на входе,придется включитьв схему системуАРУ и несколькокаскадов УПЧ. Избирательностьпо «зеркальному»каналу будетобеспечиватьпреселектор,а избирательностьпо соседнемуканалу - неперестраеваемыефильтры каскадовУПЧ. После детектора,который выделяетогибающуюрадиоимпульса,находится видеоусилитель(широкополосныйусилитель т.к.спектр импульсазанимает широкийдиапазон частоти необходимо выполнитьусловие о неискаженииформы импульсногосигнала при усилении), далеесистема АРУ,регулирующаявходное напряжениепервых каскадовУПЧ, которыеосуществляютосновное усилениена промежуточнойчастоте. Послевидео усилителянаходитсяоконечноеустройство,в качествекоторого можетбыть УГС (усилительгрупповыхсигналов).

Структурнаясхема РПУпредставленана рис.1

ВЫБОР СХЕМЫГЕТЕРОДИНАИ ЕГО ЭЛЕМЕНТНОЙБАЗЫ

При выборесхемы гетеродина,его рабочейчастоты с учетом обеспечениязаданных требованийпо стабильностичастоты, необходимоучитывать, чтопри высокойчастоте гетеродина,отклонениепромежуточнойчастоты отноминальногозначения, накоторое настроеныселективныецепи трактаУПЧ, может бытьдовольно значительным(из-за нестабильности гетеродина),что ведет куменьшениюкоэффициентаусиления тракта,т.е. к ухудшениюселективностии чувствительностиРПУ вследствиесмещения спектрасигнала промежуточнойчастоты относительнополосы пропусканиятракта УПЧ. При«нижней»настройке(т.е.fc>fг)селективностьтракта УПЧ по«зеркальному»каналу обычновыше, чем при«верхней» настройке,в силу несимметричностичастотнойхарактеристикиколебательногоконтура. Отсюдаориентировочно f гfг=3*10

…..10 таб.1.1[1]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ ПРИЕЬНИКА

Полосапропусканиялинейноготракта, формаосновныххарактеристик(АЧХ,ФЧХ)в пределахполосы частотпринимаемогосигнала должнаудовлетворятьтребованиямдопустимыхискаженийП=

Fс+2 fд+ fзап [1],где Fc - ширина спектрапринимаемогосигнала , Fc=1/tуст, tуст - времяустановленияимпульса навыходе F=1/0.24*10 =4.16 МГц , 2 fд- - Доплеровскийсдвиг частотыпринимаемогосигнала (в случаеперемещенияпередатчикаили приемника).Вданном случае,рассматриваемыйприемник ,входящий всостав приемно-передающейаппаратурыРРЛ связи, являетсястационарными 2 fд=0, fзап- запас по частоте,зависящийот нестабильностичастоты принимаемогосигнала ,нестабильностичастотыгетеродина,погрешностив настройкеконтуров fзап=2 ( c*fc)

+(

г*fг) +( н*fг) +( пр*fпр) Последнимидвумя можнопренебречьв силу их малости. Итак fзап=2 = 198,925 КГц , с=4*10 -поТ.З., г=3*10 -это известнопосле выборасхемы гетеродина, fc=2*10 Гц -частота сигнала .Так как мы выбираемнижнюю настройкучастоты гетеродина: fг= fc– fпр,fпр 15/tu=15/1.2*10 =12.5 МГц Примемfпр=30МГц.Отсюдаследует:fг=2*10 -3*10 =1,97 ГГц Итак П=4,16 МГц+ 198,925 КГц= 4,36 МГц По коэффициентурасширенияполосы пропусканияможно судитьоб использованиисистемыАПЧ. Если К 1,5 то нужна системаавтоподстройкичастоты , Кp=П/ Fc Kp=4.36 MГц/4,16 МГц= =1,04 отсюда следует,что системаАПЧ не нужна Пf=1.1П=1,1*4,36МГц=4,796МГц- эффективнаяшумовая полоса,ПF=0.7П=0,7*4,36МГц=3,052МГц

РАСЧЕТДОПУСТИМОГОКОЭФФИЦЕНТАШУМА.

ВЫБОРСХЕМЫ ПЕРВЫХКАСКАДОВ ПРИЕМНИКАИ ЭЛЕМЕНТНОЙБАЗЫ ДЛЯНИХ.

В дециметровомдиапазоне волнчувствительностьприемникаограничиваетсятолько внутреннимишумами каскадови элементов.Внешними помехамиможно пренебречь.Для обеспечениязаданногозадания отношениясигнал/шумна выходе линейнойчасти приемниканеобходимонайти допустимыйкоэффициентшума Nдоп,при заданнойреальнойчувствительности:Nдоп

Кр.ф[Pa.c/(k*To*Пш* р.вх)-ta+1] [2] где Pa.c=4*10 Bm реальнаячувствительностьприемника ввиде номинальноймощности сигнала отдаваемой антеннойсогласованномус ней приемнику t a=Ta/To=160K/293K=0.546 - Относительнаяшумовая температураантенны. k=1.39 *10 Дж/град– ПостояннаяБольцмана To=293 K-Стандартнаятемпература Пш=Пf=4.796МГц–Эффективнаяшумовая полосапропускания р.вх=0,7 =0,7 =0,652 Пвых=0,5/tуст=0,5/0,24*10 = 2,08МГц - ПолосапропусканияВУ Крф=10 ==10 =0,98-Коэффициентпередачи фидера -затуханиев кабеле=0,02дб/мпо Т.З ф-длина фидера= 4 м по Т.З Итак Nдоп= 0,98[4*10 /(1.39*10 *293*4.796*10 *0.652 )-0.546+1]= 6.1=8дб Приприеме сигналовна частотах более 1ГГц вкачестве первогокаскада можновыбрать преобразовательчастоты наполупроводниковомсмесительномдиоде. Надоучесть, чтопреобразовательчастоты сосмесительнымдиодом имеетКрпч(tc/Kрпч)+[(Nупч1–1)/Крпч]=(tc+Nупч1-1)/Крпч [1] гдеtc=0.5…1.5 - шумовоеотношениеполупроводниковогодиодного смесителя. N упч - коэффициентшума первогокаскада УПЧ К рпч - коэффициентпередачи помощностипреобразователячастоты В схемепреобразователячастоты можноиспользоватьдиоды с барьером Шоттки ДБШтипа АА112Б, укоторых потерипреобразованияLпр 6дб , характеризующиеуменьшениемощности сигналапри его преобразованиив сигнал промежуточнойчастоты, таб.7.1. [1] Возьмем Lпр=4дб=2,5 ,т.е. уменьшениемощности сигналав 2,5 раза. ОтсюдаследуетКрпч=1/Lпр=1/2,5=0,4 За основу каскадаУПЧ можно взятьИМС серии К228УВ2на основетранзисторов2Т307Б сNmin= 1,3,по данным расчетапрограммы«TYNSAK» длярасчета Yпараметров и Nmin[5].Так как Nупч1=2Nmin , то Nmin1=2.6 Теперьесть все составляющиедля вычислениякоэффициенташума приемника. No (0.5=2.6-1)/0.4=5.2=7.2дб Так какв результатерасчетов оказалось,что No

ВЫБОРПРОМЕЖУТОЧНОЙЧАСТОТЫ ИИЗБИРАТЕЛЬНЫХСИСТЕМ ТРАКТАПРОМЕЖУТОЧНОЙЧАСТОТЫ. ВЫБОРИЗБИРАТЕЛЬНОЙ

СИСТЕМЫВХОДНОЙ ЦЕПИ.

Дляобеспеченияизбирательностипо «зеркальному»каналуна входе радиоприемногоустройстваставится полосковыйполосно-пропускающийфильтр ППФ насвязанныхсимметричныхполосковыхлиниях. Длязаданной частотысигнала эквивалентноезатуханиерезонаторана МПЛ

э =0,02. По рис. 2.2 [2]видно, чтонеобходимоеослабление«зеркального»канала(25 Дб по 7.3) можнополучить, выбрав2-ух звенныйфильтр. По рис.2.2находится

зк=5,8.Теперь находим fпр,обеспечивающаяизбирательностьпо «зеркальному»каналу:

1.fпр

0,25

зк*dэсч*fo,где dэсч-эквивалентноезатуханиеконтуров[2].Рекомендуетсябрать 0,002...0,004

Минимальноосуществимоеэквивалентноезатуханиетракта УПЧ:

эп=q*

omin [2] Для полученнойfпрпо табл. 2.6.[2] нужновыбрать q=2,6-коэффициентшунтированияконтура и

omin =0,006-минимальнодостижимоезатуханиеконтура

эп= 2,6 *0,006=0,015

Коэффициентпрямоугольностирезонанснойкривой тракта УПЧ для ослабления25 Дб:Кпс=2

fck/Пf [1],где 2

fck- расстройкапри ослаблениисоседнегоканала

fck=5.5МГц Пf=4.796МГЦ

Кпс=2*5,5*10

/4,796*10

=3,29Вид и количествоселективныхэлементоввыбираетсяиз табл. 2.7.[2],так чтобы Кпсбыл не большетребуемого.Кпс=3,0 при 3-ех каскадах,но при ослаблениисоседнегоканала 40 Дб. Накаждый каскадприходитсяослаблениепо 13 Дб. Заданноепо Т.З. ослаблениенам обеспечат,значит 2 каскадапо 13 Дб. Итак,полученныйкоэффициентпрямоугольностиобеспечат двеизбирательныесистемы с двумясвязаннымиконтурами скритическойсвязью междуними (

=1) и

(м) =0,99

Дляобеспечениязаданной полосыпропусканиямногокаскадногоусилителя содинаковымикаскадами,промежуточнаячастота приемникадолжна удовлетворятьнеравенству:

2.fпр

(

fпл/

эп)*

(м)=(Пf/

эп)*

(м)[2]

Теперьследует определитьfприз условияобеспеченияхорошеговоспроизведенияформы импульсана выходе детектора

3.f пр

u где

u - длительностьимпульса

Далееследует определитьfприз условияобеспечениянеобходимойфильтрациинапряженияПЧ на входедетектора

4.f пр

Fпл [3], где

Fпл=ПF=3.052МГц

Итак, в итогеполучаем:

1.fпр

0,25*5,8*0,004*2*10

=11,6МГц

2.fпр

(4,796*10

/0,015)*0,99=316,5МГц

3.fпр

(10….20)/1,2*10

=(8,33…..16,66)МГц

4.fпр

(5….10)*3,052*10

=(15….30)МГц

Окончательноможно выбратьfпр=30МГц

ВЫБОР СХЕМЫ И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ТРАКТА ПЧ,

РАСЧЕТ ЧИСЛА КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ.

Вприемникахдециметровыхволн без усилителейрадиочастотысущественнымфактором,определяющимчувствительностьприемников,является коэффициентшума трактаУПЧ. В такихслучаях дляснижения коэффициенташума приемникарациональнопосле диодногопреобразователячастоты первымвключать малошумящиекаскады УПЧ.Поскольку вприемникахс диоднымпреобразованиемчастоты влияниеполосы входнойцепи УПЧ начастотнуюхарактеристикуУПЧ в первомприближенииможно пренебречь,а применениекоррекции илинейтрализациив малошумящихкаскадах УПЧнежелательно,так как этоможет увеличитькоэффициентшума, низкийкоэффициентшума этих каскадовдолжен достигатьсяблагодаряиспользованиюв них малошумящихтранзисторов,подбору режимових работы,специфическомупостроению как тракта УПЧтак и цепейсоединяющихвход УПЧ с выходомпреобразователячастоты. Желательночтобы малошумящиекаскады УПЧимели достаточновысокий коэффициентусиления ивозможностьрегулировкипри заданномдинамическомдиапазоневходных сигналов.Необходимотак же обеспечитьдостаточнуюширокополосностьтракта УПЧ дляусиления импульсногосигнала привыполнениизаданноготребованияпо избирательностии устойчивостиусиления. Этимтребованиямв наибольшеймере соответствуетприменениев качествеусилительныхкаскадов УПЧ- усилительныхкаскадов натранзисторах,соединенныхпо каскаднойсхеме. В силуизложенноговыше в качествеусилительного элемента выбираемИМС серии 228,имеющей широкоеприменение.Для того чтобынайти коэффициентусиления УПЧнадо знать входное и выходноенапряжениеУПЧ. Так как закаскадами УПЧрасположендетектор, тоUвхдет.=Uвых.упч.Для нормальнойработы детектораимпульсногосигнала на еговход надо подаватьU=1В,тогда Uвых.дет.=(0,4...0,5)В

Сначалатребуется найтивеличину сигналана входе УПЧ Uвх.упч=

[2]

где Крф=0,98-коэффициентпередачи фидера

Кр.вх.ц.=(0,25....0,1)-коэффициентпередачи входнойцепи в виде ППФс затуханиемна краях полосыпропусканияпорядка (8...10)ДбКрсм=0,4-коэффициентпередачи смесителяна диодах сбарьером Шоттки

q вых.см=0,002См -активнаясоставляющаявходной проводимостисмесителя

Uвх.упч=

=8,1*10

В

Теперь можнонайти коэффициентусиления трактатаУПЧ

Купч=Uд*Кз/

*Uвх.упч , где Uд= 1В-напряжениесигнала навходе детектора(или Uвых.упч)

Кз= (1...2) - коэффициентзапаса усиления

Купч=1*1/

*8,1*10

=81934

Ориентировочноечисло каскадовУПЧ:

n

lgKупч ; n

lg81934 = 4.9 Принимаемn =5

КаскадыУПЧ собранына ИМС серииК228УВ2 на основетранзисторов2Т307Б, имеющихследующиепараметры Uкэmax=10В,I кmax=20мА, Р кmax=15мВт,Сэo=60,

f/f

=0.2,rэ=20 Ом, r’б=50 Ом, Ск=6 пФ

Коэффициентшума этоготранзисторауже рассчитанв [5] Nmin=1,3.Тогда коэффициентшума 1-го каскада УПЧ:

Nупч1=2*Nmin=2.6

Посколькунаибольшеевлияние нашумовые параметры,в том числе икоэффициентшума всеготракта УПЧоказываетпервый каскад,то можно считать,что коэффициентшума УПЧ

Nупч1

ВЫБОРСХЕМЫ И ЭЛЕМЕНТНОЙБАЗЫ ДЕТЕКТОРАИ ВИДЕОУСИЛИТЕЛЯ

Для детектированияимпульсныхсигналов восновном применяетсяпоследовательнаясхема диодногодетектора какнаиболее простаяи обеспечивающаяширокую полосупропускания.В качественелинейногоэлемента используетсягерманиевыйдиод. Согласнотехническомузаданию навыходе радиоприемногоустройстванадо получитьUmвых=5В. Необходимоопределитькоэффициентусиления импульсногоусилителя:Kу=Umвых/Uвхд*Кд, где Uвхд= 1В-напряжениесигнала навходе детектора,Кд=(0,4…0,5)-коэффициентпередачи детектора

Ку=5/1*0,5=10

Так как выходноенапряжениеРПУ нужно получитьна низкоомнойнагрузке, тодля согласования

необходимоиспользоватьэмиттерныйили стоковый повторительс коэффициентомпередачи Кэп=0,8,тогда окончательнокоэффициентусиления импульсногоусилителя:

К’у=Ку/Кэп=10/0,8=12,5 ПринимаемК’у=13 . В качествевидео усилителяможет бытьприменена ИМСсерии КР 119 УН1.

ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ.

РАСЧЕТ ЧИСЛА РЕГУЛИРУЕМЫХ КАСКАДОВ

И ПОСТОЯННОЙ ФИЛЬТРА АРУ.

Чтобы освободитьоператора отопераций регулировкиусиления вусловияхзначительногодинамическогодиапазонаизмененияуровня входногосигнала применяютАРУ, с помощьюкоторой обеспечивают,необходимоедля нормальнойработы оконечныхустройств,постоянствовыходных сигналов.

В приемникахимпульсныхсигналов используютинерционныеАРУ. Основноеотличие импульснойсистемы отнепрерывнойсостоит в том,что она содержитв цепи регулированияимпульсныйэлемент, задачейкоторого являетсяпреобразованиеимпульсногонапряженияна выходерегулируемогоусилителя впостоянноеуправляющеенапряжение,пропорциональноеуровню входныхимпульсныхсигналов. Этазадача решаетсяс помощью пиковогодетектора. Сцелью сохранениябольшей линейностирегулировочнойхарактеристикии уменьшениявозможныхнелинейныхискаженийсигнала целесообразноосуществитьрегулировкуусиления первыхкаскадов усиленияприемника,работающихс малым уровнемсигнала. Обычнорегулируемымиявляются первыекаскады УПЧ.Требованияк эффективностиАРУ определяетсязаданиемкоэффициентов:

Dвх=Uвх.max/Uвх.min= 80 дб(10000) -динамическийдиапазон входногосигнала [3]

Dвых= Uвых.max/ Uвых.min= 6 дб (2) - относительное,допустимоеизменениеамплитудынапряженияна выходе линейнойчасти приемника.Необходимоеизменениекоэффициентаусиления регулируемыхкаскадов: Dр.треб=Dвх- Dвых= 80 – 6 = 74 дб

Учитывая,что один каскадпозволяетполучить глубинурегулировкидо 25 Дб, выбираемчисло регулируемыхкаскадов р=3.Из соотношенияЕз= КоUm.вх.min = [3],гдеUm.вх.min- минимальнаяамплитуданапряженияна входе первогорегулируемогокаскада, прикотором начинаетработать системаАРУ. Ез - напряжениезадержки.

Um.вых.min- минимальнаяамплитуданапряженияна выходе последнегокаскада, охваченногоцепью регулированиясистемы АРУпри входномсигнале приемника,соответствующегоего чувствительности:

Um.вх.min= Uвх.упч = 8,1мкВ=8,1*10

В

Um.вых.min= Uвых.min=5В

Далее необходимонайти напряжениезадержки икоэффициентусиления.

Uвых.min= КоU вх.упч,отсюдаКо= Uвых.min/Uвх.упч=5/ 8,1*10

= 617284

Ез= КоUm.вх.min=617284*8,1*10

=5В = Um.вх.min

Так какособые требованияк динамическимсвойствам АРУне предъявляются,то выбираемпростейшуюоднозвеннуюструктуры АРУ.Теперь надоопределитьобобщенныйпараметр системы:

Мmax= p(1- 0.1p)( Up.max+ Um.вых.min)

/(Dвых-1)*Up.max* Um.вых.min

где Uрmax- максимальноерегулирующеенапряжение,которое подаетсяна регулируемыеусилители (УПЧ)

Up.max=Кд

Uвых.max,где Кд- коэффициентпередачи детектора.[1] Кд=1=Kару

Uвыхmax-максимальноеизменениеамплитудысигнала навыходе.Так какDвых= Uвых.max/ Uвых.min= 6 дб=2, Uвых.min=5В

На выходеамплитудасигнала максимальноизменяетсяв 2 раза то есть

Uвыхmax=10/2=5В , а Uвых.max=10 В

Uвыхmax=Uвыхmax-Uвых.min

Теперьможно вычислитьU рmax= 15 =5 В

Мmax= 3(1-0,1*3)(5+5)

/(2-1)*5*5=8,4

Длительностьпереходногопроцесса всистеме АРУ:

ару=

i*100 =100*2,8*10

=280*10

с

где

i- средний периодследованияимпульсов (поТ.З.

i=2,8*10

)

Максимальнодопустимоезначение постояннойвремени фильтрацепи регулирования:

Тф

(

ару/2.3)(1+ Мmax

)

Тф

(280*10

/2,3)(1+ 8,4

) = 0,56 мс

Проверкаустойчивостисистемы АРУ:

Тф

2Мmax =2*8,4*2,8*10

=47,04 мкс

Так как 47,04 мкс

Тф

0,56мс, то системаустойчива.

РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙЭЛЕКТРИЧЕСКОЙСХЕМЫ

РАСЧЕТВХОДНОЙ ЦЕПИ.

Взаданном диапазонечастот наиболееэффективнымявляетсяполосно-пропускающийфильтр (ППФ),выполненныйна полосковыхлиниях. Применениетаких фильтровпозволяетуменьшитьгабариты, веси стоимостьвсего изделия.Для построения можно воспользоватьсяЧебышевскойаппроксимациейчастотнойхарактеристики,поскольку онаобеспечиваетболее крутыесклоны , применьшем числезвеньев фильтра, по сравнениюс максимальноплоской характеристикой Баттерборта.Суммарноезатухание вполосе пропусканиябудет тоженаименьшим,что весьма важно длямикрополосковыхфильтров, активныепотери которых относительновелики.

Исходныеданные длярасчета фильтра:

Средняячастота полосыпропускания fо=2ГГц;

ПолосапропусканияПпр= fпр- f-пр=2f пр=0,06 ГГц

Затуханиев полосе пропусканияLn(без учета активныхпотерь) Ln=1 Дб

ПолосазагражденияП з= fз– f- з= 4 fпр=0.12ГГц

Затуханиена границахполосы загражденияLз= 30 Дб

Волновоесопротивлениеподводящихлиний Wо= 50 Ом

Толщинаподложки h=1,0 мм с = 9,6 - диэлектрическаяпроницаемость

Тангенциальныйугол потерьtg

= 10 ^-4. Материалпроводников- медь.

Далеетребуетсяподсчитатьчисло элементов«n»прототипнойсхемы ФНЧ:

n

arch

/arch(Пз/ Ппр) [1]

n

arch

/arch(0.12/0.06) = arch62/ arch2=ln(62+

)/ln(2+

)= 3.65

Полученныйрезультатокругляем доближайшегоцелого n=4.

Следовательно,необходимоечисло связанныхчетвертьволновыхзвеньев фильтраравно n+ 1 = 5.

Посправочнику [6]для значенияLn=bn= 1 Дб находим величину1/

=2.66 и обобщенныепараметрыпрототипа:q1=2.0991;q2=1.0644;q3=2.8312;q4=0.7892

qo= * Ппр/2*fo= 0.0472; qn+1=q5= qo*1/

=0.0472 *2.66 = 0.1254

Поформуле Аi= qo/

[1] определяемкоэффиценты:

А1= 0.0472

= 0.149

А2= 0.0472

= 0.032

А3= 0.0472

= 0.027

А4= 0.0472

= 0.032

А5= 0.0472

= 0.150

Рассчитываемволновыесопротивлениясвязанных линийкаждого i-гозвена фильтрапри четномW

и нечетномW

видахвозбуждения.Результатырасчета приведеныв табл. 1

W

=Wo(1+Аi+Аi²) W

=Wo(1-Аi+Аi²) [1]

Используяполученныезначения W

иW

,по графику 4.29[1]находим отношенияразмеров МПЛкаждого звена( /h);и соответствующуюотносительнуюширину зазоровсвязанных линий( S/h). По графикамрис. 4.29 (б) [1]находим эффективнуюдиэлектрическуюпроницаемостьМПЛ каждогозвена эи с ее помощьюнаходим liэ

lio=

о/4

эi[1]

гдес= 3*10¹⁰см/с - скоростьсвета в воздухе

lio-длинаотрезков длякаждого звенафильтра

Полученныезначения lioнеобходимоскорректироватьна величину

li,определяемуюпо рис.3.40 [1]и учитывающуювлияние концевойемкости разомкнутогоконца четвертьволновогоотрезка МПЛ.Так как сосредоточеннаяконцевая емкостьувеличиваетэффективнуюдлину линиина величину

l ,зависящую отразмеров МПЛ,поэтому физическаядлина li=lio-

li[1]. Расчетноезначение liзаносимв табл.1

Величину(/h ) =0.97 находимпо графику4.29(a)[1]для значенийW

= W

= Wo= 50 Oм

и( S/h )i .Абсолютныезначения iиSiнаходимчерез толщинуподложки МПЛ«h», где h =1мм. Далеепо полученнымрезультатамсоставляемтопологическуюсхему ППФ, котораяприведена нарис.2

Перейдемк расчету суммарногозатухания ППФв полосе пропускания.Посколькугеометрическиеразмеры микрополосковыхрезонаторовфильтра близкимежду собой,полагаем ихненагруженныедобротностиQoодинаковымии потери рассеянияфильтра в серединеПпр Lo= 4.34*fo/ (Ппр*Qo)

[1]

где n =4 -число элементовфильтра

qi -обобщенныепараметры длякаждого элементафильтра

Qo- собственнаяненагруженнаядобротностьодиночногоэлемента фильтра

fo = 2ГГц - средняячастота Ппрфильтра . Ппр=0.06ГГц -полосапропускания

ТАБЛИЦА1

ЗвеноN	1	2	3	4	5
W	58.61	51.62	51.62	51.62	58.61
W	43.63	48.48	48.48	48.48	43.63
(/h)i	0.95	1	1	1	0.95
i	0.95	1	1	1	0.95
(S/h )i	1	3	3	3	1
Si	1	3	3	3	1
эi	6.2	6.3	6.3	6.3	6.2
liо,мм	15.06	14.94	14.94	14.94	15.06
li,мм	14.74	14.62	14.62	14.62	14.74
li,мм	0.315	0.32	0.32	0.32	0.315

ДобротностьQoопределяем для четвертьволновыхрезонатороводинаковыхмежду собойкрайних звеньевфильтра, пологаярезонаторнесвязанным:Qo=

*Qпд[1] , где

-коэффициент,учитывающийснижение добротностирезонатора,из-за потерьна излучениес разомкнутогоконца резонатора;

Qпд= Qn–добротность, определяемаядиэлектрическимипотерями вподложке (длявысококачественныхдиэлектриков,имеющих tg= 10^-4 ):

Qn=*W*

эi*

/6 [1] ,где - ширинапроводникарезонатора,м; W -волновоесопротивлениеМПЛ,Ом;

= 5.8 *10⁷См/м - удельнаяпроводимостьпроводникаиз меди.

fo=2ГГц-средняячастота НаходимволновоесопротивлениеМПЛ для крайнегорезонатора W = (314/

)*(1+ /h)=314/

* (1+0.95) = 52 Ом где =9.6-диэлектрическаяпроницаемостьподложки изполикора. (/h)= 0,95 - отношениеразмеров МПЛкрайнего резонатора

Теперьможно найтиQп,но сначалаопределим э-эффективнуюдиэлектрическуюпроницаемостьсреды в МПЛ:

э= 0,5[1+(- 1)/

] [1]

э= 0.5[ 1+ 9.6(9.6-1)/

Qп= 0.95*10^-3*52*

*

/6= 228 = Qпд

Определяемзначениекоэффициента,учитывающегоснижение добротностииз-за потерьна излучение:

=1 – 5,04*10⁴(h/

)^1.8[(э+1)/э– (э-1)²/2э

э*ln(

э+1)/(

э-1)]*1/W

где h=1мм-толщинаподложки

=c/fo= 150 мм- длинаволны в воздушномпространстве

W=52 Ом-волновоесопротивление

=1- 5.04*10⁴(1/150)^1,8[(6.6+1)/6.6-(6.6-1)²/(2*6.6*

)*ln(

+1)/(

-1)]*1/52= 0.95

Отсюдаимеем Qо=

*Qпд=0,95 * 228=218

Теперьможно найтипотери рассеянияфильтра

Lo= (4.34*2/0.06*218)(2.0991+1.0644 +2.8312 +0.7892) = 4.5 дб

Потерирассеянияфильтра награницах Ппрнайдем из соотношения: Lогр=(2…3)Lo= 2,5*4,5 = 11,25 дб [1]

Суммарноезатуханиефильтра награницах Ппр:L

= 1 + 11,25 = 12,25 дб

ВидЧебышевскойхарактеристикифильтра нарис.3

РАСЧЕТ СМЕСИТЕЛЯ.

ВсовременныхрадиоприемныхустройствахСВЧ диапазонав качествепреобразователячастоты применяютв основномдвухдиодныебалансныесмесители (БС).Основным ихдостоинствомявляется способностьподавлять шумАМ-колебанийгетеродина,что очень важнодля получения низкого коэффициенташума. Балансныйсмесительработает также при меньшей мощности гетеродина,имеет повышеннуюпомехоустойчивостьк сигналампомех определенных частот и позволяетуменьшитьмощность гетеродина,просачивающуюсяв антенныйтракт. В проектируемомприемнике вкачестве смесителявыбираем схемуБС на диодахс барьеромШоттки (ДБШ),при этом основнымипараметрами,характеризующимидиод являетсяLпрб= Рс/Рпч-потери преобразованиядиода, характеризуютуменьшениемощности сигнала(Рс)при его преобразованиив сигнал промежуточнойчастоты [1]

nш= Pш.вых/ Пп*k*To[1] -шумовоеотношение,характеризуетмощность выходногошума диода (Ршвых)на промежуточнойчастоте (с учетомшума источникасигнала) посравнению смощностью шумаобычного резистора.

Nсд= Pш.выхLпрб/ Пп*k*To= Пп*k*To*nш*Lпрб/ Пп*k*To= nш*Lпрб [1] -коэффициентшума диодногопреобразования.

Вкачествесмесительногодиода выбираемдиод типа АА112Б,имеющего следующиепара метры:

Lпрб

6дб ; rвых=440….640 Ом ; Рг=3 мВт

Fорм=Lпрб(nш+0,41)

7дб - нормированныйкоэффициентшума диода [1]

СхемаБС включаетв себя два диодаи элемент связис источникомсигнала гетеродином,который выполняется в виде четырехплечевогоСВЧ моста.

РаботаБС основанана ровномраспределениимощности сигнала(Рс)и гетеродина(Рг)между диодами,но с определеннымфазовым сдвигом.На выходе БСпроисходитсуммированиесигналов,преобразованныхдиодами и подавлениешумов преобразования. Схема БС приведенана рис. 4. В качествеэлемента связии делителямощности Рси Ргиспользуемнаправленныйответвительтипа «тандем»,который соединенс БС с помощьюнесимметричнойМПЛ, волновоесопротивлениекоторое рассчитываетсяпо формуле:

Zo=377h/

э[1+1.735^-0.0724(/h)^-0.836], Ом

Длясогласованиядиода с подходящейМПЛ используемчетвертьволновыешлейфы Ш1иШ2, а для развязкимежду цепямисигнала, гетеродинаи промежуточнойчастоты шлейфыШ3и Ш4.Расстояниеот точки вводаколебанийсигнала и гетеродинадо отвода диодови включениедиодов обеспечиваетпротивофазноедействие колебанийгетеродинана диоды ипротивофазноепрохождениеколебаниесигнала за счетвстречноговключениядиодов, в результатена выходе БСточки, вызванныешума гетеродинабудут скомпенсированы,а токи частотамикратными частотамисигнала и гетеродина,замкнутымичерез Ш3и Ш4;т.е. не будутпроходить навыход преобразователя.Контуры С1L1и С2L2представляютсобой два ФНЧ, выполняемыев виде трансформаторовсопротивленийс Чебышевскойхарактеристикой. ИндуктивностиL3и L4предназначеныдля цепи короткогозамыкания токовдиодов. Сложениепреобразованногосигнала ПЧпроисходитчерез конденсаторыС3и С4.В качественесимметричнойМПЛ примененаполосковаялиния с волновымсопротивлением50 Ом, тогда всоответствиис графикомрис.3.25 [1]при =9.6 имеем соотношениеразмеров (о/h )=1,то естьпри h=2ммширина полоскио=2мм.

Делительмощности выполненна направленномответвителе(HO)типа «тандем»,два делителякоторого сбоковой связьюи переходнымзатуханием8.34 дб дают возможностьреализации3х-децибельноготандемногоНО. Расчет такогоНО сводитсяк расчетугеометрическихразмеров связанныхлиний на подложкес =9.6 при величинепереходногозатухания 8.34дб. По графикурис. 11.10 [4]находим соотношениеразмеров (/h)=0.77и S /h=0.18,где h=2мм-толщина подложки.Отсюда имеем:

=0,77*2 = 1,54 мм; S = 0,18*2 = 0,36 мм

 -ширинаМПЛ в областисвязи, S-расстояниемежду связаннымиМПЛ.

ДлинаМПЛ в областисвязи равна

о/4 , где :

о=

оК/

 - длинаволны в несимметричнойМПЛ

о= с / fср- длина волныв свободномпространстве

с-скоростьраспространениясвета

fср-средняячастота рабочегодиапазона

Диапазонрабочих частотограниченчастотой сигналаf о= 2 ГГц и гетеродинаf г= 1,97 ГГц

fср= ( f о+f г), fср= (2+1,97)/2= 1,985ГГц отсюданаходим

о

о= 3*10¹⁰/1,985*10⁹=15,1см

Таккак

о=

о/

эф=

темК [6],где:

тем-длина волныв МПЛ работающейс колебаниямиволн типа ТЕМ.К=

о/

тем-Коэффициентудлинения волныэф= /К²- эффективнаядиэлектрическаяпроницаемостьподложки. ЗначениеК для (/h)=0.77найдем изсоотношения:К= [/(1+0.63(-1)(/h)^0.1255)]^0.5 [6]

К=[9.6/(1+0.63(9.6-1)0.77^0.1255)]^0.5=1.24

эф=9.6/1.24²=6.24

эф=

=2.498

о=15.1/2.498= 6.04 См

о/4=1.5Cм

Длясложения сигналовПЧ с детекторныхсекций, выбираемконденсаторытакой емкости,чтобы сопротивлениеих было незначительнымна частоте fпрС3=С4=100пФ

Дляразвязки цепейвнешнего смещенияна диоды от ПЧвозьмем дроссельтакой индуктивности,чтобы егосопротивлениебыло достаточнобольшим L3= L4= 20мГн. Нарис. 5 приведенасхема стабилизаторатока диода.

РАСЧЕТУПЧ

Вкачестве активногоэлемента выбираемИМС серии К228УВ2в типовом включении,поэтому расчетведем дляизбирательнойсистемы и элементовсвязи. Минимальнодопустимоес точки зрениястабильностиформы частотнойхарактеристикиотношениеэквивалентнойемкости контуракаскада к емкости,вносимой вконтур транзисторами: a

b* f пр/

П [1] , где b=

C11/C11

C22/C22- относительноеизменениевходной и выходнойемкости транзистора(при отсутствиидополнительныхсведений следуетбрать b=0.1...0.3)

Значениепараметра

для УПЧ с двухконтурнымикаскадамиравно

=0.8….1. Длярасчетов принимаемb= 0.2,

=0.9

fпр- промежуточнаячастота. П= 3.268 МГц - полосапропускания. Возьмем a=4

Теперьопределить,какое количествокаскадов обеспечаттребуемыйкоэффициентусиления УПЧ (Коупч).Ранее рассчитанныйКупч= 81934. Теперь определяемустойчивыйкоэффициентусиления Куст= Коэ(Y21*[Y12+Y22]^-1)^0.5 , гдеКоэ -устойчивыйкоэффициентусиления длясхемы с ОЭ. Дляданной схемы( ОЭ-ОБ) на ИМСзначение Кустприводитсяв приложении3 [5].Куст=30.

Находимминимальноечисло избирательныхсистем дляполучениязаданногоусиления:

m

lg Купч/lg Куст[1] m

lg 81934/ lg 30 = 3.3 Выбираемm=4

Необходимоеэквивалентноезатуханиеконтуров,обеспечивающеезаданную полосупропускания:

dэ= П/ f пр

(m) [1],где

(m) - величинаравная отношениюполосы пропусканияодного резонансногоконтура к полосепропусканияУПЧ с числомизбирательныхсистем m. Большеечисло избирательныхсистем обеспечатнам более малыйкоэффициентпрямоугольности,то есть лучшуюизбирательность.

(4) = 1,07 выбираемиз табл. 6.1 [1]

dэ= (3,268*10⁶/30*10⁶)*1,07= 0,116

Задаемся f о1= f о2= f пр dэ1=dэ2=dэ

d1=d2=d Cэ1=Cэ2= Cэ

гдеf о1,f о2,dэ1,dэ2,d1,d2,Cэ1,Cэ2- частотынастроек,эквивалентныезатухания,собственныезатухания иэквивалентныеемкости контуровсоответственнов коллекторнойи базовой цепях.Для расчетавначале предполагаемпростейшийвариант реализациисхемы с полнымвключениемконтура к коллекторутранзистора,то есть m1=1.Критическиезначенияэквивалентногозатуханияконтуров определяютсяследующимивыражениями:

d^’= d + g22/(2

f прa C11) d^’=0.01+ 0.112*10^-3/(6.28*30*10⁶*4*4.12*10^-12)= 0.046

 [1]

d^’’=d + g11/(2

f прa C22) d^’’=0.01 + 0.26*10^-5/(6.28*30*10⁶*4*1.91*10^-12)= 0.012

гдеd = 0.01- собственноезатуханиеконтура, g11,g22,C11,C22- соответственно:входные, выходныепроводимостии емкоститранзисторовкаскада УПЧ.

Взависимостиот соотношенияdэc d^’и d^’’(dэ>d^’’) выбираемвариант расчетакоэффициентавключения m2:

m2=

[1] m2=

=0.68

Эквивалентнуюемкость контуровпринимаемминимальнодопустимой:

Cэ=a C22 [1] Cэ= 4*1.91*10^-12= 7.64 пФ

Контурашунтируютрезисторамис проводимостью

вколлекторнойцепи:

qшн1=2

f пр Cэ(dэ-d)-m²1*g22 [1]

qшн1=6.28*30*10⁶*7.64*10^-12(0.116-0.01)-1²*0.26*10^-5=0.15*10^-3См

вбазовой цепи:

qшн2=2

f прCэ(dэ -d)-m²2*g11 [1]

qшн2=6,28*30*10⁶*7,64*10^-12(0,116-0,01)-0,68²*0,112*10^-3=0,1*10^-3См

Отсюда:Rш1=1/ qшн1=1/0,15*10^-3=6,6 КОм Rш2=1/ qшн2=1/0,1*10^-3=10 КОм

Коэффициентусилениядвухконтурногокаскада начастоте настройки Кдк=/ (1+²)*m2* Y21/ (2

f прCэdэ) [1] ,

где= 1 - обобщенныйпараметр связимежду контурами.

Кдк=1/(1+1)*(0,68*3,81*10^-3)/(2*3,14*30*10⁶*7,64*10^-12*0,116)=7,75

ПосколькуКдк

Находиминдуктивностьконтурныхкатушек:Lк=2,53*10¹⁰/f пр²Cэ[1], где fпр =30*10³КГц - частотанастройкиконтура, равнаяпромежуточной,Cэ=7,64 - эквивалентнаяемкость контура(в пФ),

Lк=2,53*10¹⁰/(30*10³)²7,64= 3,68 мкГн

Находимемкость конденсаторовнастройкиконтуров, полагаяемкость монтажаCм= 4 пФ

Cк1=Cэ- m²1C22-Cм Cк1= 7,64 - 1,91*1 – 4 = 1 ,73 пФ

Cк2= Cэ- m²2C11-Cм Cк2= 7,64 - 4,12*0,68² -4 = 1,73 пФ

Разделительныеемкости: Cр

50/2

f прRвх

Cр

50/6,28*30*10⁶*400= 660 пФ

ВкачествеконденсаторовCк1 и Cк2 используемподстроечныеконденсаторытипа КТ4-25 с пределамиизмененияемкости 0.4....2пФ,а в качествеконденсаторовCриспользуемконденсаторытипа К10-7В номиналом680 пФ.

Схемакаскада УПЧи электрическаясхема ИМС приведенына рис.6 и 7.

РАСЧЕТДЕТЕКТОРАРАДИОИМПУЛЬСОВ.

Длядетектированиярадиоимпульсоввыбираем схемупоследовательногодетектированиярис. 8. В качественелинейногоэлемента вдетектореиспользуемгерманиевыйдиод типа Д2В,имеющий следующиепараметры:Ri= 120Ом , Сд=1пФ , f max = 150 МГц. Емкостьконденсаторанагрузки беремравной Сн=10Сд-См=С’н-См [1],гдеСм=3....5 пФ- емкостьмонтажа, принимаем4 пФ имеем: Cн=10 - 4 = 6пФ , С’н= 10 пФ ,

сопротивлениенагрузки Rн=

с/2,3*С’н[1] ,где:

с=0,2

и - длительностьсреза видеоимпульсов

с= 0,2*1,2*10^-6=0,24мкс

Rн= 0,24*10^-6/2,3*10^-12=11КОм

Теперьпроверяемвыполненияусловия RнCн>(1..2)/ f пр [1]

11*10³*6*10^-12>2/30*10⁶ 6.6*10^-8>6*10^-8

Определяемкоэффициентпередачи детектораи входноесопротивлениепо кривым,приведеннымна рис.9.2 и 9.5 [1]

приRн/ Ri=11000/120=92 Кd=0.92

приКd=0.92 имеем Rвхд/ Ri=70 отсюда Rвхд=70*Ri Rвхд=120*70=8,4 КОм

РАСЧЕТСИСТЕМЫ АРУ.

Расчетсистемы АРУначнем с расчетапикового детектораи фильтра нижнихчастот. Исходяиз того, чтозначение постояннойвремени цепирегулирования 47,04 мкс

Тф

0,56мс полагаемТф=0,1 мс.ПринимаяRф=10Ком находимемкость фильтра. Сф=Тф/ Rф=0,1*10^-3/10⁴=10нФ [1]

Находимпостояннуювремени зарядаемкости нагрузкидетектора

з= 0,2 *

и= 0,2*1,2*10^-6 =0,24 мкс ,где

и- длительностьимпульсов. Вкачестве диодас большим обратнымсопротивлениемвыбираем диодтипа Д2В. Определяемвеличину емкостинагрузки детектораCнCнд,Cнд=

з/( Rн+ Ri) [1] , где Rн=150 Ом - сопротивлениенагрузки, Ri=120 Ом - внутреннеесопротивлениедиода Cнд= 0,24*10^-3/(120+150)=0,9нФ

Теперьнадо найтисопротивлениенагрузки детектораАРУ.

Rнд=

р/ Cнд , где

р -время разрядаемкости [1]

р

0,1* Тф/4*Мmax,

р

0,1*0.1*10^-3/4*8.4;

р

0.29мкс

возьмем

р

=0,16 мкс Rнд=0,16*10^-6/0,9*10^-9=182Ом

Далеенайдем коэффициентпередачи детектора:

Кд=

р[1-exp(-

и/

з)][1-exp(-

и/

p)]/Tи*[1-exp((-

и/

p)+(

и/

з)] [1]

Tи=2.8 мкс

Кд=0,2*10^-6[1-exp(-6)][1-exp(-7.5)]/2.8*10^-6*[1-exp(-2.5)]=0.06

Рассчитаемцепь задержки,задаваясьнапряжениемсмещения Uсм=12,6 В и током диодаIд=7,6мА

R2

0.01*Rнд=0.01*182=1.8Ом

R1= (Uсм-Ез)/Iд= (12,6 – 5)/7,6*10^-3=1 КОм

C1=50/(2

f прR1)=50/6,28*30*10⁶*10³=270 пФ

Теперьопределяемэлементы и ихзначения длямежкаскадныхразвязывающихфильтров. Полагая

Rрф=10 КОм , Cрф=20/(2

f прRрф) имеемCрф=20/(6,28*30*10⁶*10⁴)=11пФ

Схемасистемы АРУприведена нарис. 9

РАСЧЕТАЧХ ТРАКТА УПЧ.

Резонанснаясистема представляетсобой два контура,связанных между собой прикритическомпараметре связи  =1. Рассчитаемчастотнуюхарактеристику Н(

)

Н=(2/

)^n/2[2] , где n=4- число каскадовУПЧ

=2

f/ dэf пр-текущаярасстройка;

f-величина расстройки,отсчитываемаяот f пр=30МГц dэ= 0,116 эквивалентноезатуханиеконтуров;

Полученныерезультатызаносим в таблицуN 2

ТАБЛИЦА2

f,МГц		Н	1/Н,дб	f,МГц		Н	1/Н,дб
0	0	1	0	6,5	3,736	0,02	33,928
0,5	0,287	0,998	0,014	7	4,023	0,015	36,454
1	0,574	0,974	0,233	7,5	4,31	0,012	38,817
1,5	0,862	0,787	1,123	8	4,598	0,009	41,042
2	1,149	0,697	3,142	8,5	4,885	0,007	43,129
2,5	1,437	0,484	6,303	9	5,172	0,006	45,099
3	1,724	0,312	10,126	10	5,747	0,004	48,746
3,5	2,012	0,196	14,146	11	6,322	0,003	52,049
4	2,299	0,125	18,044	12	6,897	0,002	55,067
4,5	2,586	0,082	21,713	13	7,471	0,001	57,84
5	2,874	0,055	25,133	14	8,046	0,0009	60,413
5,5	3,161	0,039	28,286	15	8,621	0,0007	62,809
6	3,448	0,028	31,207	16	9,195	0,0006	65,048

РАСЧЕТАМПЛИТУДНОЙХАРАКТЕРИСТИКИПРИЕМНИКА

СВКЛЮЧЕННОЙАРУ.

Для упрощениярасчетов используемлинейнуюаппроксимациюамплитуднойхарактеристики,которая находитсяиз соотношения:Uвых =UвхminKo+(Uвх – Uвхmin)Ko(D вых–1 )/(Dвх-1) [7] гдеKo=617284 - коэффициентусиления трактаУПЧ при действиисистемы АРУ; Uвхmin= 8.1*10^-6B- напряжение на входе первого регулируемого каскада УПЧ , при которомначинает работать система АРУ: (D вых–1 )/( Dвх-1)=(2-1)/(10000-1)=1*10^-4 Uвыхmin=KoUвхmin=Ез=5 В Uвхmax=UвхminD вх=8.1*10^-6*10000=81 мВ Результатырасчета сведеныв таблицу N3.

ТАБЛИЦА 3

Uвх,мкВ	Uвых,В	Uвх,мкВ	Uвых,В	Uвх,мкВ	Uвых,В
10	5,00	15000	5,9	55000	8,4
100	5,01	20000	6,2	60000	8,8
500	5,03	25000	6,5	65000	9,0
1000	5,06	30000	6,85	70000	9,3
2500	5,15	35000	7,2	75000	9,6
5000	5,3	40000	7,5	80000	9,9
7500	5,5	45000	7,8	82000	10,6
10000	5,6	50000	8,1

ИЗМЕРЕНИЕПАРАМЕТРОВПРИЕМНИКОВ.

ИЗМЕРЕНИЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ.

Для СВЧприемниковчувствительностьпринято оцениватьпо величинемощности сигналана входе приемника,при которой:при заданномотношениисигнал/шумна выходеобеспечиваетсяопределеннаяреальная ипредельная.Предельнаячувствительностьприемникахарактеризуетсявеличиноймощности входногосигнала приотношениисигнал /шум

р=1 на входе .Реальнаячувствительность(Рас)приемникахарактеризуетсянаименьшимзначениеммощности сигналана входе приемника,при которомна выходе приемникаобеспечиваетсязаданное значениеотношениясигнал /шум

р=10.

Уровеньвнешних шумовв СВЧ диапазоне сравнительноневысок и поэтомучувствительностьСВЧ приемниковограничиваетсяих собственнымишумами и коэффициентомусиления, приэтом чувствительностьтем выше, чембольше коэффициентусиления, т.е.при измеренияхжелательно отключатьсистему АРУ,которая ограничиваетамплитудусигнала и шумов,при максимальномусилении. Дляисключениядействия различныхэлектромагнитныхнаводок измерениеследует проводить в экранированнойкамере (помещении)при заданныхзначенияхтемпературы,влажности идавления.

Такимобразом, дляизмеренияреальнойчувствительностиСВЧ приемниканеобходимонайти значениепредельнойчувствительностиРпр= NKTшПш= Ршвых/Кпри умножитьна заданноеотношениесигнал /шум

р=10. Рас=

рРпр=

рNKTшПш [2]где N-коэффициентшума приемника;К= 1,38 *10^-23 Дж/град-постояннаяБольцмана; Тш-шумовая температураприемника Пш-шумовая полосапропускания Кпр-коэффициентусиления линейной части приемника Ршвых-мощность шумовна выходе приемникапри

р=1 Длязамера предельнойчувствительностиприемниканеобходимопоместить егов экранированноепомещение призаданных внешнихусловиях, отключитьили нейтрализовать действие системыАРУ и закоротиввход приемника замерить спомощью квадратичноговольтметранапряжениешумов на выходелинейной частиприемника. Знаянапряжениешумов, находятмощность шумови, используясоотношениеРас=

рРшвых/Кпрнаходят реальнуючувствительностьприемника.Посколькувеличина мощностишумов относительномала, то приоценке реальнойчувствительностиприемниканеобходимотак же учитыватьпогрешностьизмерений. Знаямощность шумовна выходе приемникаможно определитькоэффициентшума приемника,используясоотношение:Ршвых=NKTшПшотсюда N=Ршвых/KTшПш

ИЗМЕРЕНИЕИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ.

Избирательныесвойства приемникаоценивают почастотнойхарактеристикетракта УПЧ инаходят каксоотношениечувствительностиприемника U(

f)при расстройке

fк чувствительностинастроенногона рабочуючастоту приемникаUo. Различаютизбирательностьпо соседнемуи зеркальномуканалам, а такжепо каналупромежуточнойчастоты. Селективность(избирательность)по зеркальномуканалу, отстоящемуна две промежуточнойчастоты в сторонучастотыгетеродина.

з.к=20lg(Uзк/ Uо) Селективностьна промежуточнойчастоте .

пч=20lg(Uпч/ Uо) Селективностьпо соседнемуканалу при

f= 5,5МГц .

с.к=20lg(Uск/ Uо) Дляопределенияизбирательностииспользуют метод одного или двух сигналов.Для определенияизбирательностиприемника вусловиях близкихк реальным,используемметод двухсигналов,заключающийсяв том, что навход приемникаодновременноподают двасигнала, одиниз которыхимитируетполезный сигнал,другой - сигналпомехи.

Измерениедвухсигнальнойизбирательностипо соседнемуканалу производитсяследующимобразом:берется дваГСС, один изкоторых настраиваетсяна частоту 2ГГц, а второйрасстраиваемотносительнопервого на 5,5МГц в сторонучастоты гетеродина

т.е.настраиваемна частоту f=1994,5МГц

Для повышенияточности определенияизбирательностичастоту настройкиобоих ГССконтролируемс помощьючастотомера.Оба генераторачерез эквивалентантенны подключаютсяко входу приемника,при этом действиесистемы АРУдолжно бытьскомпенсированоили системадолжна бытьотключена.Включаем ГСС,настроенныйна частотуполезногосигнала и подаемна вход приемникамодулированныйполезный сигнал,уровень которогоравен значениюизмереннойранее чувствительностиприемника, приэтом второйГСС должен бытьвыключен, хотяи подключенный ко входу приемника,что нужно длятого чтобысоздать приемникуна входе условияработы безпомех. С помощьюселективноговольтметразамеряем напряжениена выходе приемника.Затем выключаеммодуляциюпервого генератораи включаемвторой ГСС,осуществляятребуемуюмодуляциюмешающегосигнала. Изменяянапряжениемешающегосигнала навыходе второгоГСС добиваемсяполучения навыходе приемниканапряжения,в заданноечисло раз меньше,чем при подачеполезногосигнала (в данномслучае в 10 разили 20 Дб). Отношениеполученногонапряжениямешающегосигнала к напряжениюполезногосигнала навходе приемника,выраженноев Дб, являетсяпоказателемизбирательностипо соседнемуканалу. Аналогичнопроизводитсяизмерениеизбирательностипо зеркальномуканалу и напромежуточнойчастоте, приэтом второйГСС настраиваетсяна частоту,отстоящую отчастоты полезногосигнала на двепромежуточныхчастоты в сторону меньших частоттак как

fг= 1.997 ГГЦ

ОЦЕНКА КАЧЕСТВАСПРОЕКТИРОВАННОГОРПУ.

ВпроцессепроектированияРПУ были реализованытребованиятехническогозадания. Электрическаясхема выполненас применениеминтегрированныхмикросхемпрактическиодной

серииК 228, при этомприменениестандартныхИЭТ достигает 80, что обеспечиваетдостаточновысокую технологичность,ремонтопригодностьи надежностьРПУ. Настройка и регулировка РПУ заключаетсяпрактическив настройкеизбирательныхсистем в процессеизготовленияустройствана одну фиксированнуючастоту, т.е.регулировкаустройствав процессеэксплуатациипрактически не нужна. Предполагаемоеприменениев качествеисточникапитания двухполярногоисточникапостоянноготока позволяетуменьшить массуи габариты РПУи обеспечитьего работу вавтономномрежиме , что немаловажно дляРПУ, применяемыхв РРЛ связи.Применениемикроволновойтехнологииобеспечиваетвозможностьавтоматизациипроцессов изготовленияППФ и смесителя,что позволяетполучить ихс более высокимихарактеристиками,а значит улучшитьпараметры РПУ.Посколькумощность потребления РПУ незначительна,то при соответствующейболее глубокойпроработкевсе РПУ можетбыть реализованопо интегральнойтехнологиив виде однойгибридной илиинтегральноймикросхемыБИС.

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ.

1. Проектирование радиопередающихустройств подредакциейА.П.Сиверса -М: «Советскоерадио»,1976г

2. Справочникпо учебномупроектированиюприемно-усилительныхустройств подредакциейМ.К.Белкина -К : « Высшаяшкола »,1982г.

3. Проектированиерадиоприемныхустройств,В.Д.Екимов,К.М.Павлов - М:« Связь» , 1970г.

4. Справочникпо элементамволноводнойтехники, А.Л.Фельдштейн- М: « Cоветскоерадио»,1967г.

5. Устройствоприема и обработкисигналов. Программаи методическиеуказания длястудентовспециальности2007, - Красноярск 1992г.

6. МикроэлектронныеустройстваСВЧ,под редакциейГ.И.Веселова- М: « Высшаяшкола », 1988г

7. Расчетсистемы АРУтранзисторныхусилителей. С.А.Подлесный- Красноярск,КПИ,1972г.

8. Радиоприемныеустройства.Методическоеуказание квыполнениюконтрольныхзаданий и курсовогопроектированияпо курсу РПУ,- Красноярск,1975г.

9. Расчетрадиоприемников.Н.В.Бобров идругие - М:« Воениздат », 1971г.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Разработка радиоприемного устройства иьпульсныхсигналов

ПАРАМЕТРЫ ПРИЕМНИКА:

Частота– 2 ГГц

Вид модуляции –ВИМ

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРИЕМНИКУ СВЧ ДИАПАЗОНА:

Отношение сигнал /шум на выходе линейной части приемника 10

Допустимое изменение амплитуды сигнала на выходе линейной части 6 дБ

Длина фидера 4 м

Затухание сигнала в фидере 0,02 дБ/м

Выходное напряжение приемника + 5 В

Сопротивление нагрузки 150 Ом

Емкость нагрузки 10 пФ

Интервал температур -20…+45°С

ПАРАМЕТРЫ ПРИЕМНИКА:

Длительность импульсов 1,2 мкс

Время установления сигналов на выходе 0,24 мкс

Средний период следования импульсов 2,8 мкс

Относительная нестабильность несущей частоты принимаемого сигнала 4·10^-5

^{Шумовая температура антенны 160˚К}

^{Реальная чувствительность 4•10-12Вт}

^{Ослаблениезеркальногоканала 25 дб}

^{Ослаблениесоседнегоканала прирасстройке5,5 МГц 25 дб}

^{Динамическийдиапазон входногосигнала 80дб}