8 Расчет энергетического плана

Необходимо рассчитать отношение сигнал-шум на вход радиостанции и определить допустимый коэффициент шума радиостанции.

Считаем, что источником шумов на входе радиостанции являются тепловые шумы в антенне.

Напряжение входного сигнала (чувствительность по ТЗ)

U_вх = 5мкВ

Определим квадрат напряжения шума на входе радиостанции по формуле Найквиста:

, где

- постоянная Больцмана,

T = 233 K (t = 20º C) – температура окружающей среды,

R_A = 50 Ом – сопротивление антенны по ТЗ,

Δf – полоса частот одного канала.

.

Рассчитаем полосу пропускания радиостанции:

- уравнение Манаева:

f_дев– девиация частоты(ТЗ)

F_в.мод. – модулирующие частоты

Определим отношение сигнал-шум на входе радиостанции:

, где - чувствительность,

,

Отношение сигнал-шум на выходе радиостанции не менее: q_вых = 9 дБ,

Допустимый коэффициент шума радиостанции, в дБ:

К_ш(ТЗ) = q_вх - q_вых ,

К_ш(ТЗ) = 38 – 9 = 29 дБ.

Значение реального коэффициента шума не должно превышать рассчитанного выше значения, то есть на выходе радиостанции должно обеспечиваться отношение сигнал-шум не ниже заданного в ТЗ.

Расчет коэффициента шума Коэффициент шума радиостанции

Рассмотрим первые каскады радиостанции до смесителя, так как они вносят основную долю шумов.

Рисунок 28 ­ Упрощенная схема для расчета коэффициента шума

Формула для расчета коэффициента шума:

На этапе расчета структурной схемы, учитывая относительную сложность расчета, полагают, что чувствительность радиостанции в основном определяется шумами первого каскада, и принимают

К_ш1=К_ш.урч=1.8 дБ, тогда

К_ш=1.2*1.8=2.16 дБ

Определим значение ОСШ на выходе радиостанции и сравним его с ТЗ:

q_{вых. дБ} = q_{вх. дБ} - К_{ш дБ} = 38 – 2.16 = 35.84 дБ;

Полученное отношение сигнал/шум выше заданного по ТЗ (35.84 дБ>9 дБ), поэтому считаем требование выполненным.

Расчет избирательности радиостанции

Избирательность по зеркальному каналу обеспечивается фильтрами промежуточной частоты. Используем для этих целей фильтры на ПАВ, т.к. производитель имеет возможность произвести такой фильтр с любыми требуемыми параметрами. В данном случае требуется фильтр с f_ном=f_пч1= МГц, полосой пропускания затухание вне полосы пропускания 30 дБ. Требуемая по ТЗ избирательность по соседнему каналу 75 дБ, поэтому используем три ПАВ фильтра.

Расчет усилительных свойств радиостанции

Чувствительность на входе микросхемы в единицах мощности:

R_вх.УРЧ=50 Ом

дБм

Для нормальной работы приемного устройства сигнал на входе микросхемы MC13150FTA должен быть выше чувствительности данной ИМС, т.е. выше -100 дБм. Следовательно, каскады, предшествующие данной ИМС, должны обеспечить суммарное усиление большее, чем –100 – (–121) = 21 дБ.

Суммарное усиление каскадов (при этом потери, вносимые входной цепью, принимают равными нулю):

Результат показывает, что выбранные элементы обеспечивают необходимый коэффициент усиления.

9 Выбор смесителя

Преобразователь частоты радиостанции Полет-1 осуществляет функцию перемещения спектра принимаемого сигнала. Это перемещение происходит в преобразователе без нарушения ширины спектра и с сохранением закона модуляции. Он обеспечивает практически линейную зависимость между амплитудой промежуточной частоты и амплитудой напряжения сигнала.

В качестве смесителя выбрана микросхема MC13142D.

Данная микросхема включает в себя усилитесь радиочастоты (УРЧ), первый смеситель (СМ1) и генератор управляемый напряжением (Г1).

Основные параметры:

- диапазон рабочих частот 0..1,8 ГГц

- диапазон частот ГУН 0..1,8 ГГц

- диапазон ПЧ 0..1,8 ГГц

- напряжение питания 2,7..6 В

- входное сопротивление УРЧ 50 Ом

- усиление УРЧ по мощности 17 дБ

- коэффициент шума УРЧ 1,8 дБ

- коэффициент шума смесителя 12 дБ

- диапазон рабочих температур –

В качестве фильтра первой промежуточной частоты используем ПАВ фильтр.

Основные параметры:

_{- центральная частота 37,8 МГц}

- полоса пропускания 16 кГц

- минимальное гарантированное

Затухание -30 дБ

В качестве фильтра второй промежуточной частоты используем фильтр ФП1П1-7-М

Основные параметры:

_{- центральная частота 465 кГц}

_{- полоса пропускания 16 кГц-6 дБ}

- минимальное гарантированное затухание -38 дБ

- максимальные потери -4 дБ

- неравномерность 1 дБ

- диапазон рабочих температур

RF3345

Используем данную микросхему как усилитель первой промежуточной частоты (УПЧ1).

Основные параметры:

- напряжение питания

- полоса пропускания 150 МГц

- коэффициент усиления 8..34 дБ

- входное сопротивление 2000 Ом

- выходное сопротивление 10 Ом

- диапазон рабочих температур

ADF4110

На этой микросхеме реализуем синтезатор сетки частот.

Основные параметры:

- максимальная частота 550 МГц

- напряжение питания 2,7..5,5 В

- программируемый ДПКД 8/9, 16/17, 32/33, 64/65

- диапазон рабочих температур

Микросхема радиостанции Полет-1 MC13150FTA с одним преобразованием частоты. Включает в себя второй смеситель (СМ2), усилитель второй промежуточной частоты (УПЧ2), второй гетеродин (Г2), усилитель-ограничитель (УО) и частотный детектор (ЧД).

Основные параметры:

- напряжение питания

- диапазон рабочих частот 10..500 МГц

- чувствительность 12 дБ по SINAD –100 дБм

- точка компрессии 1 дБ –11 дБм

- усиление УПЧ 42 дБ

- усиление УО 96 дБ

- регулируемая рабочая полоса детектора 0..70 кГц

- диапазон рабочих температур