Техническое задание.
1. Характеристики принимаемых сигналов.
| рабочая частота | 
| 9700 МГц |
| вид модуляции принимаемого сигнала | импульсная | |
| длительность импульса | 
| 1.2 мкс |
| радиальная скорость цели | 
| 180 
|
2. Характеристики помех.
| вид помехи | внутриприёмный шум (БГШ) |
3. Качественные характеристики приёмника.
| чувствительность | 
|  Вт
|
| отношение мощности сигнала к мощности шума на выходе линейной части приёмника | 
| |
| схема приёмника | выбирается | |
| ослабление по соседнему каналу | 
| 45 дБ |
| ослабление по зеркальному каналу | 
| 50 дБ |
| промежуточная частота | 
| выбирается |
| динамический диапазон входных сигналов | 75 дБ | |
| динамический диапазон выходных сигналов | 15 дБ | |
| выходное напряжение (мощность) | 5 В | |
| схема АПЧ | выбирается | |
| тип АРУ | ВАРУ |
Содержание.
| 1. Введение....................................................................................... | ||
| 2. Предварительный расчёт............................................................ | ||
| 2.1. Обоснование структурной схемы................................ | ||
| 2.2. Полоса пропускания..................................................... | ||
| 2.3. Коэффициент шума....................................................... | ||
| 2.4. Средства избирательности приёмника........................ | ||
| 3. Основной расчёт.......................................................................... | ||
| 3.1. Расчёт входной цепи..................................................... | ||
| 3.2. Расчёт УРЧ..................................................................... | ||
| 3.3. Расчёт преобразователя частоты................................. | ||
| 3.4. Расчёт системы АПЧ.................................................... . | ||
| 3.5. Расчёт УПЧ и ФСС....................................................... | ||
| 4. Заключение................................................................................... 5. Список литературы...................................................................... | ||
| Приложение 1. Номограммы для фильтра ВЦ.............................. | ||
| Приложение 2. Усилитель CHA810............................................... | ||
| Приложение 3. Эскизы.................................................................... Приложение 4. Принципиальная схема......................................... |
Введение.
Радиоприёмным называют устройство, предназначенное для приёма информации, передаваемой с помощью электромагнитных волн в радиочастотном или оптическом диапазоне.
Импульсные РЛС как правило излучают зондирующие импульсы с определенным периодом следования, длительностью, амплитудой и несущей частотой. Радиолокационные приёмники предназначены для приёма энергии зондирующих импульсов, которые отражаются от целей.
Целью данной курсовой работы является освоение методов проектирования приёмников и разработка приёмника с импульсной модуляцией, качественные характеристики которого вместе с характеристиками принимаемых сигналов приведены в техническом задании (ТЗ).
Согласно ТЗ необходимо выбрать схему приёмника, а также произвести эскизный расчёт блоков приёмник – преселектора, ПЧ, УПЧ, детектора, системы АРУ (в данном случае необходимо спроектировать временную автоматическую регулировку усиления), усилителя низкой частоты.
После составления и обоснования структурной схемы приёмника, а также после выполнения всех необходимых расчётов, включающий выбор соответствующих элементов и ЭРЭ, требуется составить полную электрическую принципиальную схему устройства.
Предварительный расчёт.
Обоснование структурной схемы приёмника.
Разрабатываемый приёмник работает в СВЧ диапазоне. Следовательно, необходимо использовать антенный переключатель, который будет подключать антенну к передатчику на время излучения зондирующего импульса, а по окончании импульса будет отключать антенну от передатчика и коммутировать её ко входу приёмника. В общем случае в качестве антенных переключателей используют либо АП на отрезках четверть-волновых линий с разрядниками, либо АП на ферритовых Y-циркуляторах и вентилях. Второй тип АП будет использоваться в приёмнике по причине хорошей развязки (по мощности порядка 20 дБ) между приёмником, передатчиком и антенной. В сочетании с антенным переключателем будем использовать устройство защиты приёмника (диодные ограничители с разрядниками) в целях исключения возможных перегрузок первых каскадов приёмника.
Решим, по какой схеме будем строить приёмник. Существуют три основные схемы – детекторные приёмники, приёмники простого усиления и супергетеродинные приёмники.
Существенными недостатками детекторных приёмников являются колоссальные нелинейные искажения; невозможность согласования полосы пропускания и ширины спектра; малая чувствительность, из-за которой приходится применять значительную энергию радиопередающего устройства. Малая избирательность по частоте приводит к тому, что такие приёмники можно применять только на значительном удалении друг от друга. Те же проблемы наблюдаются в приёмниках прямого усиления. Кроме этого, в подобных схемах весьма низок уровень частотной избирательности.
Как правило в современной схемотехнике приёмников применяются супергетеродинные схемы. В них можно добиться согласования полосы пропускания с шириной спектра, достаточного усиления, а также высоких уровней чувствительности и избирательности. В таких приёмниках основное усиление и фильтрация происходят на низкой промежуточной частоте. Уровень искажений в супергетеродинных приёмниках гораздо меньше такового в приёмниках прямого усиления. Также за счёт работы на сравнительно низкой промежуточной частоте можно обеспечить сравнительно хорошую устойчивость работы. Недостатками супергетеродинных приёмников является наличие побочных каналов приёма, которые необходимо подавлять; нестабильность частоты гетеродина и необходимость использования малошумящего гетеродина.
Таким образом, будем использовать схему супергетеродинного приёмника. Гетеродин в этом приёмнике входит в схему преобразователя частоты. Колебания, вырабатываемые генератором, умножаются на колебания входного сигнала в смесителе, и на выходе смесителя получается сигнал, спектр которого перенесен на промежуточную частоту, выбираемую далее. Гетеродин будем строить на диодах Ганна, поскольку в диапазоне выше 30 МГц подобные гетеродины обладают сравнительно малой нестабильностью. Диод Ганна представляет из себя тонкую пластину арсенида галлия n-типа, на обе поверхности которой наносятся выпрямляющие металлические контакты. Преобразование энергии постоянного тока в СВЧ колебания происходит во всём объеме полупроводника. В качестве смесителя применим балансную схему, среди преимуществ которой можно отметить способность подавления шумов гетеродина на промежуточной частоте, высокую степени развязки цепей сигнала и гетеродина, уменьшение мощности гетеродина, что актуально для гетеродина на диодах Ганна. Общий принцип подачи напряжений на подобный смеситель – одно из них прикладывается к преобразовательному элементу синфазно, а другое противофазно.
Для уменьшения коэффициента шума в качестве одного из первых каскадов приёмника необходимо использовать малошумящий усилитель радиочастоты. Окончательное решение о необходимости наличия в схеме УРЧ примем после расчёта коэффициента шума и входной цепи (при недостаточном уровне ослабления по зеркальному каналу).
При уходе частоты передатчика и гетеродина приёмника возможно расширение полосы пропускания приёмника, что ведёт к ухудшению его избирательных качеств. В связи с этим как дополнительную меру стабилизации введём в схему систему АПЧГ (автоматической подстройки частоты гетеродина). С помощью этой системы представляется возможным повышение чувствительности и сужение полосы пропускания. Так как системы АПЧ бывают одноканальные и двухканальные, будем использовать двухканальную систему АПЧ как наиболее надежную и простую. Такая система обеспечивает автоподстройку по копии излучённого передатчиком сигнала.
Системы АРУ обеспечивают необходимое для работы оконечных устройств постоянство амплитуды выходных сигналов. Также назначение АРУ в схеме приёмника заключается в предотвращении возникновения нелинейных искажений в приемном канале; в обеспечении усиления УПЧ при приёме слабых сигналов, отражённых от далеких предметов; в предотвращении перегрузки приёмного устройства сильными сигналами. Заданная в ТЗ схема ВАРУ выравнивает амплитуды выходных сигналов по программе, т.е. формирует регулирующее напряжение специальной (обычно экспоненциальной) формы.
Структурную схему проектируемого приёмника можно изобразить следующим образом:
Рисунок 1. Структурная схема приёмника.
Обозначения на схеме
Полоса пропускания.
2.2.1. Ширина спектра радиочастот принимаемых сигналов:
С запасом примем:
2.2.2. Допплеровское смещение частоты:
2.2.3. Запас полосы пропускания, необходимый для приёма сигналов с учётом нестабильностей и неточностей настройки приёмника:
– нестабильность частоты сигнала. Примем её 
МГц.
- нестабильность частоты гетеродина. Гетеродин будем строить на диодах Ганна. Принимая это во внимание, запишем относительную нестабильность частоты гетеродина в соответствии с табл. 11 [1]: 
Отсюда найдём нестабильность частоты гетеродина как:
МГц.
- неточности настроек частоты гетеродина: 
МГц.
- неточности настроек УПЧ: 
МГц.
Тогда запас полосы пропускания:
2.2.4. Полоса пропускания линейного тракта:
2.2.5. Полоса пропускания линейного тракта с учётом АПЧ при kАПЧ взятом из условия 
2.2.6. Полоса пропускания преселектора (ВЦ+УРЧ):
2.2.7. Шумовая полоса пропускания:
Коэффициент шума.
2.3.1. Допустимый коэффициент шума:
В этой формуле ТА – шумовая температура антенны, которая характеризует интенсивность воздействующих на антенную внешних шумов. Её определяем из рис. 1.4 [1]: TAmax=150 К, TAmin=80 К. Таким образом, в расчётную формулу подставляем значение ТАср=115 К.
2.3.2. Коэффициент шума приёмника:
В этой формуле 
– коэффициент передачи мощности антенного фидера. Для его расчёта необходимо выбрать тип фидера. Будем использовать прямоугольный медный посеребренный волновод с длиной lФ =1м, затуханием 
дБ/м. Тогда:
Тогда общий коэффициент шума:
