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		2
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.........................................

1. 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.

2. Предварительный расчёт.

2.1. 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