 |
Выбор активных элементов и расчет их параметров
|
|
|
|
Число каскадов УПЧ зависит от усиления отдельных каскадов, числа резонансных систем, необходимых для получения.требуемой избирательности, общего коэффициента усиления радиоприемника, при котором обеспечивается нормальная работа демодулятора.
Требуется определить параметры полевого транзистора типа КП305Д на рабочих частотах fpi при токе стока Iст.
Максимальная частота поддиапазона.
Таблица 1.
Исходные данные транзистора:
Крутизна характеристики.
Входная емкость в схеме с общим истоком.
Проходная емкость в схеме с общим истоком.
Выходная емкость в схеме с общим истоком.
Напряжение Uси, при котором измерены параметры.
Ток стока в типовом режиме.
Максимально допустимый ток.
Максимально допустимое напряжение сток-исток.
Сопротивление истоковой области (Rи = (30...50) Ом).
Сопротивление затвор-исток (Rзи = (1010...1015) Ом).
Сопротивление сток-исток (Rзи = (104...106) Ом).
Максимальный коэффициент шума, дБ.
Исходные параметры для расчета схемы.
Ток в рабочей точке.
Напряжение сток-исток в рабочей точке.
Предварительные расчеты.
Среднее значение крутизны для выбранного транзистора.
Расчет высокочастотных параметров транзистора.
Для транзистора, включенного по схеме с общим истоком, внутренние параметры рассчитываем по формулам:
Входная проводимость.
Входная емкость
Прямая взаимная проводимость.
Прямая взаимная емкость.
Обратная взаимная проводимость.
Обратная взаимная емкость.
Выходная проводимость.
Выходная емкость.
Определим Y-параметры транзистора.
|
|
|
Вычислим коэффициент устойчивого усиления транзистора на нужной частоте:
Вычислим Y-параметры для каскодных схем:
Распределение избирательности и полосы пропускания между трактами приемника
В супергетеродинном приемнике избирательность по соседним каналам, в основном, реализуется в каскадах усиления основной промежуточной частоты. Поэтому ширина полосы пропускания тракта усиления основной промежуточной частоты берется близкой к полосе всего радиотракта с небольшим запасом:
Причем коэффициент прямоугольности Кп должен удовлетворять условию заданного ослабления соседних каналов приема на уровне заданной избирательности. Тогда:
Кп = 2 fск П,
где fск - разнос соседних каналов.
Как правило, для приемников РЛС не задают разнос соседних каналов, так как в пределах прямой видимости стараются близко не размещать другие передатчики, работающие на близких частотах.
Избирательность по зеркальному каналу обеспечивается преселектором, а избирательность по побочным каналам - фильтрами в цепях выделения промежуточной частоты.
По заданному ослаблению побочных каналов и следует рассчитывать все избирательные системы.
Расчет коэффициента шума
Структура радиоприемного устройства, работающего на частотах выше 30 МГц, особенно принципы построения его первых каскадов, в значительной степени определяются заданной чувствительностью. Если в диапазонах километровых, гектометровых и декаметровых волн внешние помехи больше уровня внутренних шумов приемника, то в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах приходится учитывать собственные шумы преимущественно первых каскадов, что часто налагает особые требования на их проектирование. Важным параметром при этом является коэффициент шума N.
Коэффициент шума радиолокационного приемника можно получить из уравнения максимальной дальности Dмакс действия РЛС:
|
|
|
, где
Pи - мощность излучения РЛС в импульсе;
и - длительность импульса;
nи - число импульсов, отраженных от цели,
Ga - коэффициент направленного действия (КНД) антенного устройства;
ц - отражающая поверхность цели;
Sа - эффективная площадь антенны РЛС;
- КПД приемо-передающего тракта;
q - коэффициент различимости, т.е. отношение сигнал/шум на входе детектора;
прм - коэффициент потерь в приемном тракте, зависящий от неоптимальности обработки сигналов, памяти системы, числа накапливаемых импульсов;
кмз - коэффициент километрового затухания радиоволн в атмосфере, дБ/км.
Входящие в эту формулу величины содержатся в тактико-технических требованиях к приемнику РЛС, а также могут быть вычислены на основе анализа этих требований.
В частности, длительность импульса и находится через связь ее с потенциальной разрешающей способностью РЛС по дальности D:
и = 2 D / c,
где c - скорость распространения радиоволн.
что не совсем согласуется с исходными цифрами задания. В нем длительность импульсов задана на уровне 
с.
Длина волны на частоте сигнала (в м):
Раскрыв антенны в горизонтальной плоскости (dа = (10... 30)):
Ширина диаграммы направленности антенны:
Так как сектор углового обзора не задан, примем его круговым:
Время облучения цели в секундах (длительность пачки импульсов):
Количество импульсов, отраженных от цели:
Для однозначности измерения дальности до объектов период повторения импульсов должен удовлетворять следующему условию:
Тп = 2.5 Dмакс / C.
- условие выполняется.
Эффективная площадь антенны связана с КНД антенны:
Sa = 2 Ga / (4 ).
Длина волны на частоте сигнала (в м):
Эффективная площадь антенны (в км2):
КПД приемо-передающего тракта определяется потерями в высокочастотных цепях; обычно =(0,5...0.9). Принимаем:
Для приемников РЛС можно взять q = (1 … 3) ([1] c. 94).
Коэффициент прм = 1 может быть представлен произведением:
прм = 1 2, где:
1 характеризует потери на неоптимальную обработку одиночного импульса;
2 учитывает потери на неоптимальную обработку при накоплении импульсов пачки.
|
|
|
Чем ближе процесс обработки сигнала в приемном тракте к оптимальному, тем прм ближе к единице. Если приемник построен так, что выделение одиночных импульсов пачки осуществляется за счет согласования полосы приемника с полосой принимаемого сигнала, то 1 = 1.2. При этом Пс = 1.3 / и. Если в качестве накопителя импульсов пачки используется интегрирующее устройство или свойство послесвечения экрана электронно-лучевой трубки индикатора, то 
.
Берем:
Тогда:
Для определения коэффициента километрового затухания радиоволн в атмосфере в зависимости от длины волны, на которой работает РЛС, следует воспользоваться графиком, показанным ниже.График учитывает влияние различных метеоусловий на прохождение радиоволн.
Рисунок 1. Влияние различных метеоусловий на прохождение радиоволн.
|
|
|
