Xreferat.com » Рефераты по радиоэлектронике » Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов

Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов

можно взять ИМС серии К228УВ2 на основе транзисторов 2Т307Б с Nmin = 1,3, по данным расчета программы «TYNSAK » для расчета Y параметров и Nmin [5]. Так как Nупч1= 2Nmin , то Nmin1=2.6 Теперь есть все составляющие для вычисления коэффициента шума приемника. No (0.5=2.6-1)/0.4=5.2=7.2дб Так как в результате расчетов оказалось, что No

ВЫБОР ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ И ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ТРАКТА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ. ВЫБОР ИЗБИРАТЕЛЬНОЙ

СИСТЕМЫ ВХОДНОЙ ЦЕПИ.

Для обеспечения избирательности по «зеркальному» каналу на входе радиоприемного устройства ставится полосковый полосно-пропускающий фильтр ППФ на связанных симметричных полосковых линиях. Для заданной частоты сигнала эквивалентное затухание резонатора на МПЛ

э =0,02. По рис. 2.2 [2] видно, что необходимое ослабление «зеркального» канала (25 Дб по 7.3) можно получить, выбрав 2-ух звенный фильтр. По рис.2.2 находится зк=5,8. Теперь находим fпр, обеспечивающая избирательность по «зеркальному» каналу:

1. fпр0,25 зк*dэсч*fo, где dэсч -эквивалентное затухание контуров[2]. Рекомендуется брать 0,002...0,004

Минимально осуществимое эквивалентное затухание тракта УПЧ: эп=q*o min [2] Для полученной fпр по табл. 2.6. [2] нужно выбрать q=2,6-коэффициент шунтирования контура и

o min =0,006 -минимально достижимое затухание контура эп = 2,6 *0,006=0,015

Коэффициент прямоугольности резонансной кривой тракта УПЧ для ослабления 25 Дб: Кпс=2fck/Пf [1],где 2fck - расстройка при ослаблении соседнего канала fck=5.5МГц Пf=4.796 МГЦ

Кпс=2*5,5*10/4,796*10=3,29 Вид и количество селективных элементов выбирается из табл. 2.7.[2], так чтобы Кпс был не больше требуемого. Кпс=3,0 при 3-ех каскадах, но при ослаблении соседнего канала 40 Дб. На каждый каскад приходится ослабление по 13 Дб. Заданное по Т.З. ослабление нам обеспечат, значит 2 каскада по 13 Дб. Итак, полученный коэффициент прямоугольности обеспечат две избирательные системы с двумя связанными контурами с критической связью между ними ( =1) и (м) =0,99

Для обеспечения заданной полосы пропускания многокаскадного усилителя с одинаковыми каскадами, промежуточная частота приемника должна удовлетворять неравенству:

2. fпр(fпл/эп)*(м)=(Пf /эп)*(м) [2]

Теперь следует определить fпр из условия обеспечения хорошего воспроизведения формы импульса на выходе детектора

3. f прu где u - длительность импульса

Далее следует определить fпр из условия обеспечения необходимой фильтрации напряжения ПЧ на входе детектора

4. f пр Fпл [3], где Fпл=ПF=3.052 МГц

Итак, в итоге получаем:

1.fпр0,25*5,8*0,004*2*10=11,6МГц

2.fпр (4,796*10/0,015)*0,99=316,5 МГц

3.fпр(10….20)/1,2*10= (8,33…..16,66)МГц

4.fпр (5….10)*3,052*10=(15….30)МГц

Окончательно можно выбрать fпр=30 МГц


ВЫБОР СХЕМЫ И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ТРАКТА ПЧ,

РАСЧЕТ ЧИСЛА КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ.

В приемниках дециметровых волн без усилителей радиочастоты существенным фактором, определяющим чувствительность приемников, является коэффициент шума тракта УПЧ. В таких случаях для снижения коэффициента шума приемника рационально после диодного преобразователя частоты первым включать малошумящие каскады УПЧ. Поскольку в приемниках с диодным преобразованием частоты влияние полосы входной цепи УПЧ на частотную характеристику УПЧ в первом приближении можно пренебречь, а применение коррекции или нейтрализации в малошумящих каскадах УПЧ нежелательно, так как это может увеличить коэффициент шума, низкий коэффициент шума этих каскадов должен достигаться благодаря использованию в них малошумящих транзисторов, подбору режимов их работы, специфическому построению как тракта УПЧ так и цепей соединяющих вход УПЧ с выходом преобразователя частоты. Желательно чтобы малошумящие каскады УПЧ имели достаточно высокий коэффициент усиления и возможность регулировки при заданном динамическом диапазоне входных сигналов. Необходимо так же обеспечить достаточную широкополосность тракта УПЧ для усиления импульсного сигнала при выполнении заданного требования по избирательности и устойчивости усиления. Этим требованиям в наибольшей мере соответствует применение в качестве усилительных каскадов УПЧ - усилительных каскадов на транзисторах, соединенных по каскадной схеме. В силу изложенного выше в качестве усилительного элемента выбираем ИМС серии 228, имеющей широкое применение. Для того чтобы найти коэффициент усиления УПЧ надо знать входное и выходное напряжение УПЧ. Так как за каскадами УПЧ расположен детектор, то Uвхдет.=Uвых.упч. Для нормальной работы детектора импульсного сигнала на его вход надо подавать U=1В, тогда Uвых.дет.=(0,4...0,5)В

Сначала требуется найти величину сигнала на входе УПЧ Uвх.упч= [2]

где Крф=0,98-коэффициент передачи фидера

Кр.вх.ц.=(0,25....0,1)-коэффициент передачи входной цепи в виде ППФ с затуханием на краях полосы пропускания порядка (8...10)Дб Крсм=0,4-коэффициент передачи смесителя на диодах с барьером Шоттки

q вых.см=0,002 См -активная составляющая входной проводимости смесителя

Uвх.упч==8,1*10В

Теперь можно найти коэффициент усиления трактата УПЧ

Купч =Uд*Кз/*U вх.упч , где Uд = 1В-напряжение сигнала на входе детектора (или Uвых. упч)

Кз = (1...2) - коэффициент запаса усиления

Купч=1*1/*8,1*10= 81934

Ориентировочное число каскадов УПЧ:

nlgKупч ; n lg81934 = 4.9 Принимаем n = 5

Каскады УПЧ собраны на ИМС серии К228УВ2 на основе транзисторов 2Т307Б, имеющих следующие параметры Uкэ max=10В, I к max=20мА, Р к max=15мВт, Сэ<3 nФ, Iко=0,5 мкА,o=60,

f/f=0.2, rэ= 20 Ом, r’б= 50 Ом, Ск= 6 пФ

Коэффициент шума этого транзистора уже рассчитан в [5] Nmin=1,3. Тогда коэффициент шума 1-го каскада УПЧ:

Nупч1=2*Nmin=2.6

Поскольку наибольшее влияние на шумовые параметры, в том числе и коэффициент шума всего тракта УПЧ оказывает первый каскад, то можно считать, что коэффициент шума УПЧ Nупч1


ВЫБОР СХЕМЫ И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ДЕТЕКТОРА И ВИДЕОУСИЛИТЕЛЯ


Для детектирования импульсных сигналов в основном применяется последовательная схема диодного детектора как наиболее простая и обеспечивающая широкую полосу пропускания. В качестве нелинейного элемента используется германиевый диод. Согласно техническому заданию на выходе радиоприемного устройства надо получить Um вых=5В. Необходимо определить коэффициент усиления импульсного усилителя: Kу=Umвых/Uвхд*Кд , где Uвхд = 1В-напряжение сигнала на входе детектора ,Кд=(0,4…0,5)- коэффициент передачи детектора

Ку=5/1*0,5=10

Так как выходное напряжение РПУ нужно получить на низкоомной нагрузке, то для согласования

необходимо использовать эмиттерный или стоковый повторитель с коэффициентом передачи Кэп=0,8, тогда окончательно коэффициент усиления импульсного усилителя:

К’у= Ку/Кэп=10/0,8=12,5 Принимаем К’у=13 . В качестве видео усилителя может быть применена ИМС серии КР 119 УН 1.


ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ.

РАСЧЕТ ЧИСЛА РЕГУЛИРУЕМЫХ КАСКАДОВ

И ПОСТОЯННОЙ ФИЛЬТРА АРУ.

Чтобы освободить оператора от операций регулировки усиления в условиях значительного динамического диапазона изменения уровня входного сигнала применяют АРУ, с помощью которой обеспечивают, необходимое для нормальной работы оконечных устройств, постоянство выходных сигналов.

В приемниках импульсных сигналов используют инерционные АРУ. Основное отличие импульсной системы от непрерывной состоит в том, что она содержит в цепи регулирования импульсный элемент, задачей которого является преобразование импульсного напряжения на выходе регулируемого усилителя в постоянное управляющее напряжение, пропорциональное уровню входных импульсных сигналов. Эта задача решается с помощью пикового детектора. С целью сохранения большей линейности регулировочной характеристики и уменьшения возможных нелинейных искажений сигнала целесообразно осуществить регулировку усиления первых каскадов усиления приемника, работающих с малым уровнем сигнала. Обычно регулируемыми являются первые каскады УПЧ. Требования к эффективности АРУ определяется заданием коэффициентов:

Dвх=Uвх.max/Uвх.min = 80 дб (10000) - динамический диапазон входного сигнала [3]

Dвых = Uвых.max / Uвых.min = 6 дб (2) - относительное, допустимое изменение амплитуды напряжения на выходе линейной части приемника. Необходимое изменение коэффициента усиления регулируемых каскадов: Dр.треб= Dвх - Dвых = 80 – 6 = 74 дб

Учитывая, что один каскад позволяет получить глубину регулировки до 25 Дб, выбираем число регулируемых каскадов р=3. Из соотношения Ез = Ко Um.вх.min = [3],где Um.вх.min - минимальная амплитуда напряжения на входе первого регулируемого каскада, при котором начинает работать система АРУ. Ез - напряжение задержки.

Um.вых.min - минимальная амплитуда напряжения на выходе последнего каскада, охваченного цепью регулирования системы АРУ при входном сигнале приемника, соответствующего его чувствительности:

Um.вх.min = U вх.упч = 8,1 мкВ=8,1*10В

Um.вых.min = Uвых.min= 5В

Далее необходимо найти напряжение задержки и коэффициент усиления.

Uвых.min = Ко U вх.упч,отсюда Ко = Uвых.min /U вх.упч=5/ 8,1*10= 617284

Ез = Ко Um.вх.min= 617284*8,1*10= 5В = Um.вх.min

Так как особые требования к динамическим свойствам АРУ не предъявляются, то выбираем простейшую однозвенную структуры АРУ. Теперь надо определить обобщенный параметр системы:

Мmax = p(1- 0.1p)( Up.max + Um.вых.min) /( Dвых-1)* Up.max * Um.вых.min

где Uрmax - максимальное регулирующее напряжение, которое подается на регулируемые усилители (УПЧ)

Up.max= Кд Uвых.max, где Кд - коэффициент передачи детектора. [1] Кд=1=Kару

Uвыхmax -максимальное изменение амплитуды сигнала на выходе.Так как Dвых = Uвых.max / Uвых.min = 6 дб=2, Uвых.min=5В

На выходе амплитуда сигнала максимально изменяется в 2 раза то есть Uвыхmax =10/2=5В , а Uвых.max= 10 В Uвыхmax=Uвыхmax -Uвых.min

Теперь можно вычислить U р max = 15 =5 В

Мmax = 3(1-0,1*3)(5+5) /(2-1)*5*5= 8,4

Длительность переходного процесса в системе АРУ:

ару =i *100 =100*2,8*10 =280*10с

где i - средний период следования импульсов (по Т.З. i =2,8*10)

Максимально допустимое значение постоянной времени фильтра цепи регулирования :

Тф( ару/2.3)(1 + Мmax)

Тф (280*10/2,3 )(1+ 8,4 ) = 0,56 мс

Проверка устойчивости системы АРУ:

Тф 2 Мmax =2*8,4*2,8*10= 47,04 мкс

Так как 47,04 мкс Тф0,56 мс, то система устойчива.


РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

РАСЧЕТ ВХОДНОЙ ЦЕПИ.

В заданном диапазоне частот наиболее эффективным является полосно-пропускающий фильтр (ППФ), выполненный на полосковых линиях. Применение таких фильтров позволяет уменьшить габариты, вес и стоимость всего изделия. Для построения можно воспользоваться Чебышевской аппроксимацией частотной характеристики, поскольку она обеспечивает более крутые склоны , при меньшем числе звеньев фильтра , по сравнению с максимально плоской характеристикой Баттерборта. Суммарное затухание в полосе пропускания будет тоже наименьшим, что весьма важно для микрополосковых фильтров, активные потери которых относительно велики.

Исходные данные для расчета фильтра:

Средняя частота полосы пропускания fо=2 ГГц;

Полоса пропускания Ппр = fпр - f- пр= 2f пр= 0,06 ГГц

Затухание в полосе пропускания Ln (без учета активных потерь) Ln =1 Дб

Полоса заграждения П з = fз – f- з = 4 fпр= 0.12ГГц

Затухание на границах полосы заграждения Lз = 30 Дб

Волновое сопротивление подводящих линий Wо = 50 Ом

Толщина подложки h =1,0 мм с = 9,6 - диэлектрическая проницаемость

Тангенциальный угол потерь tg = 10 -4 . Материал проводников - медь.

Далее требуется подсчитать число элементов «n» прототипной схемы ФНЧ:

n arch /arch(П з/ Ппр) [1]

n arch /arch(0.12/0.06) = arch62/ arch2=ln(62+ )/ln(2+ ) = 3.65

Полученный результат округляем до ближайшего целого n = 4.

Следовательно, необходимое число связанных четвертьволновых звеньев фильтра равно n + 1 = 5.

По справочнику [6] для значения Ln = bn = 1 Дб находим величину 1/ =2.66 и обобщенные параметры прототипа: 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

По формуле Аi = qo/ [1] определяем коэффиценты :


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


Рассчитываем волновые сопротивления связанных линий каждого i-го звена фильтра при четном W и нечетном W видах возбуждения. Результаты расчета приведены в табл. 1

W= Wo(1+ Аi+ Аi2) W= Wo(1- Аi+ Аi2) [1]

Используя полученные значения W и W, по графику 4.29 [1] находим отношения размеров МПЛ каждого звена ( /h); и соответствующую относительную ширину зазоров связанных линий ( S/h ). По графикам рис. 4.29 (б) [1] находим

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: