Радіолокаційний приймач

Оригинальную роботу скачивайте в форматі *.zip.

Тема: Радіолокаційний приемник.

1.1Характеристики прийнятих сигналов:

1.Рабочая частота (діапазон частоты)17.5Ггц.

2.Вид модуляції прийнятого зігнала Код Баркера.

3.Параметры модуляцииБаза 5.

4.Длительность імпульсу 7 мкс.

1.2.Характеристики помех:

1.Вид перешкоди — білий шум (власний шум РПУ).

2.Статистические характеристики — гауссово распределение.

3.Температура шумів в антеннеТа=200К.

1.3.Качественные характеристики приемника.

1.Чувствительность?

Коефіцієнт шума6.

2.Отношение сигналу до потужності шуму не вдома лінійної частини приймача 3.

3.Схема приймача ?

4.Ослабление по симетричному каналу20Дб.

5.Коэффициент прямоугольности частотною характеристики1.6.

6.Промежуточная частота 35Мгц.

7.Полоса пропускання ?

8.Динамический діапазон вхідних сигналів 60Дб.

9.Динамический діапазон вихідних сигналів 10Дб.

10.Выходное напруга 10 В.

11.Параметры вихідного устрою R=12Koм. С=25пФ.

12.Суммарная нестабільність частоти радіо лінії 10 Е-7.

13.Тип УВЧ ?

14.Схема смесителя?

15.Конструкция змішувача УВЧ?

16.Система АПЧ?

17.Вид амплітудної характеристики — линейный.

18.Тип автоматичної регулювання посилення — ИАРУ.

19.Диапазон робочих температур (40°С.

2.Содержание отчета.

1.Определение (розрахунок) основних характеристик приемника.

2.Выбор та обґрунтування структурної схеми приемника.

3.Обоснование і впорядкування функціональної схемы.

4.Выбор та обґрунтування конкретних типів підсилюючих приборов.

5.Обоснование і впорядкування принципової схемы.

6.Электрический розрахунок елементів принципової схемы.

7.Определение і перевірка якісних показників приемника.

8.Разработать конструкцію смесителя.

9.Подрбно розрахувати тракт УПЧ і преобразователя.

3.Чертежи.

1.Принципиальная схема.

2.Топология преобразователя.

4.Список літератури.

Запровадження: Радіоприймальне пристрій складається з антени, приймача і кінцевого устрою. Радіолокаційне приймальне пристрій (РХК) входить до складу радіолокаційної станции (РЛС). У радіолокації під на приймальний пристрій розуміють ланцюга, розташовані між виходами антени і кінцевого устрою, приймає рішення виявлення сигналу чи оцінці його параметров.

Проектування відповідно до ЕСКД включає у собі складання технічного завдання, технічного пропозиції, ескізного і технічного проектов.

У технічному завданні містяться загальні характеристики прийнятих сигналів і перешкод, якісні, конструктивні і експлуатаційні вимоги. На стадії технічної пропозиції виконують аналіз тих. завдання, здійснюють добір літератури, наводять з порівнюють різні варіанти структурних схем РПУ.

На стадії ескізного проектування вибирають і обгрунтовують функціональну схему РХК, становлять принципову схему і виробляють її розрахунок, розробляють конструкції окремих вузлів і всегоРПУ.

Під час створення технічного проекту становлять робочі креслення виготовлених деталей, і самої приймача, вибирають технологію виготовлення й т.д.

1.Выбор моделей сигналів і помех.

Передавальне пристрій імпульсного локатора випромінює у просторі імпульси електромагнітної енергії. Об'єкти, які працюють у просторі, відбивають цю енергію. Радіо локационные сигнали, відбиті від цілей, залежить від їх властивостей, а також властивостей приймача і антенны.

Порівнюючи параметри переданих і кількість прийнятих сигналів можна будувати висновки про дальності і кутових координатах.

Вихідні данные:

1. робоча частота 17.5 Ггц.

2. вид модуляції прийнятого сигналу ЛЧМ.

3. параметри модуляциибаза 5.

4. тривалість імпульсу 7 мкс.

Приймаємо, що мета точечная.

Для отримання аналітичного висловлювання оптимального алгоритму приймача необхідно математичне опис відображеного сигналу прийому. У цьому походять від двох вимог: модель прийнятого сигналу повинна бути дуже складним або занадто простой.

Випадковий характер параметрів сигналу обумовлений взаємним переміщенням РЛС і об'єкта, складної формою ДОР цілей і заздалегідь не передбачуваним його становище у пространстве.

З аналізу тих. завдання вибираємо сигнал М-4, тобто. сигнали в яких амплітуда і фаза змінюється за випадковим закону.

Перешкода G (t) на вході РХК є випадковим процесом. Вона складається з сигналом S (t) і вхід РХК впливає їх смесь.

З аналізу тих. завдання видно, що перешкодою, діючу пенсійну систему приймальнику є білий шум.

Для гауссовой перешкоди типу білого шуму N (f)=const (енергетичний спектр). Білим шумом є всередині прийомні шуми, радіовипромінювання космічних объектов.

Радіоімпульс промодулирован за частотою, тобто. спектр такого сигналу сплошной.

2.Выбор оптимальної структури приймального устройства.

РХК працює при вплив перешкод. Перешкоди заважають прийому сигналу. Якість приймання сигналів приймачем у присутності перешкод оцінюють деяким критерієм. Під синтезом РХК розуміють синтез алгоритму обробки сигналов.

У нашій типу сигналу М-4, тобто. одиночний імпульс з невідомої амплітудою і фазой.

Алгоритм обробки :(Z (? Zn, чи? Z?(? Zn (:

Квадрат модуля кореляційного інтеграла :?Z?= ?Z1((V) + Z2((V).

І реалізується з допомогою наступній схемы:

1. Фофільтр, узгоджений одиночним радиоимпульсов пакета.

2. Фвдискретний акумулятор на змінний интервале.

3. КБквадратичний детектор.

4. Граничне устройство.

3.Определение основних якісних показників і вибір структурної схеми РПУ:

Радіолокаційний приймач призначений посилення що проглядали від цілей сигналів та його подальшого опрацювання виділення корисною інформації. На вхід приймача надходить суміш корисних сигналів і перешкод. Для повного використання корисною інформації необхідно застосовувати оптимальні алгоритми обробки. Під час проектування структурної схеми РХК слід передбачити устрою, реалізують операції оптимального алгоритму прийнятих сигналів. Схема алгоритму обробки прийнятого сигналу зазначена на мал.2.

Цю структурну схему алгоритму необхідно перетворити на структурну схему устрою, технічно який реалізує даний алгоритм. І тому потрібно замінити все логічні операції технічними пристроями, які реалізують відповідні логічні операции.

Як Фо застосовують лінійні фільтри, побудовані на пасивних елементах. Технічно простіше реалізувати фільтр Фо на проміжної частоті (ПЧ). І тому в схему РХК перед Фо вводять перетворювач частоти, у якому змішувач і гетеродин (РМ) і (Р). Як квадратичного детектора (КБ) застосовують амплітудне детектор (АД).

Граничне пристрій (ПУ) заміняють вирішальним пристроєм, а граничне напруга Uп задають з виду критерію виявлення. Задля більшої роботи РХК за умов, коли параметри сигналу змінюються, у складі структурної схеми вводять такі устрою, як устрою автоматичної підстроювання частоти (УАПЧ), автоматичну регулювання посилення (АРУ) і т.д.

Оскільки використовується одна антена приймання і передачу сигналів, при цьому в схему введемо антенний перемикач (АП).

Для збільшення чутливість проблеми та вибірковості по дзеркального каналу перед змішувачем включений підсилювач високої частоти (УВЧ) і вхідні ланцюг (ПЦ). Задля більшої роботи у динамічному діапазоні вхідних сигналів у складі РХК включають пристрій тимчасової автоматичної регулювання порога (АРП). Для частотною автоподстройки в схему вводять змішувач (СМ2) і підсилювач проміжної частоти (УПЧ2), различитель (РЗ) і управитель (У). Сигнал від передавача (ПРД) через дільник потужності подають на СМ2. У схему вводять АП.

Сигнали із виходу КБ подають на видеоусилитель (ПУ), та був на індикатор (ІНД), з допомогою якого оператор РЛС здійснює візуальне спостереження. Загальну синхронізацію здійснюють з допомогою синхронізатора імпульсів (СІ), які запускають ПРД, ІНД і схему ИАРУ.

Структурна схема проектованого РПУ.

5. Проектування НВЧ блока.

До блоку НВЧ входять: АП, УВЧ, УЗП, УПЗК, РМ, гетеродин.

5.1. Проектування АП.

З допомогою антенного перемикача здійснюють підключення антени до тракту передавача і запирання приймача тимчасово випромінювання, а після закінчення дії імпульсупідключення з мінімальним затримкою виходу антени до виходу приймача і відключення тракту передатчика.

При великий імпульсної потужності сигналу АП будується за такою схемою: ферритовый циркулятор, газовий розрядник, діодний резонансний НВЧограничитель.

Циркуляторпристрій, що має такими властивостями: під час подачі сигналу на плече 1 циркулятора, вихідний сигнал з’являється у плечі 2 з дуже малим ослабленням (0.2- 0.5Дб), тоді як у плечі 3 він істотно послаблюється (13−25Дб). Аналогічно на час вступу в плече 2 сигналу, він з’являється у плечі 3 і відбувається на плече 1.

У АП сигнал від передавача надходить на плече 1 циркулятора Ц1 і крізь плече 2 вступає у антену. Лише невелику частину потужності сигналу проходить на плече 3 і крізь циркулятор Ц2 потрапляє на вхід розрядника обмежника (ГР). Розрядник створює в лінії передачі практично коротке замикання і НВЧ сигнал, позначаючись від нього напрямі до циркулятору Ц2 поглинається в узгодженої навантаженні Rн, ніж досягається захист УВЧ від випалювання. Процес запалювання ГР на початку кожного імпульсу виникає із 10с. У перебігу цього часу через ГР проходить значна енергія НВЧ коливань. Выделяющаяся енергія НВЧ може шпигат чи необоротно погіршити параметри діодів НВЧ. Щоб запобігти цього після ГР ставиться резонансний НВЧ обмежувач, включаемый в основну лінію через відрізок лінії довжиною L=(/4. Обмежувач є паралельне з'єднання разомкнутого ємнісного шлейфу С1, послідовного сполуки обмежувального діода Д і коротко замкнутого шлейфу L2 (рис.6).

Відбитий від України цілі сигнал постачається з антени на плече 2 Ц1, потім на плече 3, а після на плече 1 Ц2 і крізь його вихідний плече 2 на ГР. Потужність сигналу недостатня для запалювання ГР. Прямі втрати сигналу в ГР становлять 0.3- 1.5Дб. Для подальших розрахунків приймемо коефіцієнт передачі ферритового перемикача = 0.9.

5.2. Проектування устрою захисту приемника.

У пристрій захисту приймача входить розрядник приймача і діодний обмежувач. Основним недоліком диодных обмежувачів є відносно невеликий динамічний рівень імпульсної потужності (100вт- 2Квт). Для усунення цієї і об'єднання достоїнств РПЗ і обмежника використовують розрядникобмежувач. Він є поєднанням РПЗ і наступного його диодного обмежника. Розрядникиобмежувачі, які потребують ніяких джерел харчування, витримують великі імпульсні потужності (10Квт) і забезпечують захист приймача від усіх можливих сильних сигналів. Після ГР (газоразрядник) ставлять резонансний НВЧобмежувач, включаемый в основну лінію через відрізок лінії l=(/4. Він є паралельне з'єднання разомкнутого шлейфу і послідовне з'єднання обмежувального діода і чергового короткозамкнутого шлейфу L2.

Гетеродин вибираємо за таблицею 8.4, наведеної на стр.364[2]. Вихідними даними є робоча частота, вихідна потужність мВт, і діапазон електричної перебудови частоты (механической перебудови частоти непотрібен, оскільки передавач дбає про фіксованою частоті 17.5 Ггц). Гадаємо і =-= 35Мгц, =+=17 535Мгц, тобто. робоча частота гетеродина становить 17 535Мгц, діапазон перебудови = 35 Мгц.

Отже, вибираємо гетеродин типу VSX-9012, має параметры:

— робоча частота: 12.4−18Ггц.

— діапазон механічної перебудови: = 0Мгц.

— діапазон електричної перебудови: =1000Мгц.

— вихідна потужність гетеродина: 50мВт.

— напруга харчування: U= 8 В.

— струм харчування: I= 0.4 А.

У генераторах на диодах Ганна з полосковой і микрополосковой конструкцією використовують електричну перебудову частоти. Найпоширенішим методом такий перебудови є включення варактора в колебательную систему гетеродина. Варактор є діод з нелінійної ємністю, розмір якої змінюється за зміни негативного усунення Uов у ньому. Отже змінюють резонансну частоту колебательной системи та здійснюють електричну перебудову частоти. Перевагою такого методу перебудови є практично повну відсутність споживання струму по ланцюга управління частотою. У схему генератора варактор можна включати послідовно чи паралельно СДГ (рис.11). Коливальна система ГДГ включає у собі все реактивні елементи ДГ і варактора, і навіть настроечносогласующую секцію, яке у вихідний лінії разомкнутого паралельного шлейфу довжиною lшл. Ланцюг НВЧ від ланцюгів постійного струму розв’язують режекторные фільтри РФ.

7. Проектування детектора широкоимпульсного сигналу з лінійної частотною модуляцией.

Пристрій, призначене виділення облямовує процесу називається детектором. При Uм?0.3−0.5 В діодний детектор працює у квадратичном режимі. Операцію отримання квадрата облямовує виконують у два прийому: спочатку з допомогою лінійного детектора виділяють огибающую, напруга якою потім подають квадратор. Квадратор належить до пристроям, що реалізують операцію множення процесу на процес. Найбільш скоєні перемножители — умножители компенсаційного типа.

При подачі на вхід 1 (U) напруги U реалізується операція спорудження в квадрат. Умножитель компенсаційного типу полягає з цих двох перемножителей прямої дії. Найпростішим примножувачем є виборчий підсилювач із регульованим коефіцієнтом посилення. Також у складі умножителя компенсаційного типу входить операційний підсилювач (ЗУ). Амплітудний лінійний детектор (АТ) виконують на напівпровідникових диодах чи транзисторах. Діодні напівпровідникові детектори може мати як послідовні, і паралельні схеми включения.

Джерелом сигналу є коливальний контур Lк, Ск, индуктивно пов’язані з виходом резонансного усилительного каскаду. До нього підключений детектор, освічений діодом Д і навантаженням RC. Фільтр (Lф та її паразитная ємність Сф) — зменшує високочастотні пульсації вихідного напряжения.

Перед детектированием імпульси, прийняті РЛ на приймальний пристрій, відповідно до структурної схемою, проходять фільтрову обробку. Фо — є узгоджений фільтр. Фільтр Фв — ваговій акумулятор на змінний интервале.

8.Проектирование АПЧ.

Для автоподстройки частоти гетеродина можна використовувати частотний детектор приймача і управитель частоти (УЧАП), що працювати при щодо повільному зміні частоти, викликану нестабільністю передавача і гетеродина приемника.

У системі АПЧ використовується частотний детектор. Його підключаємо до каскаду УПЧ, виконаного на інтегральної мікросхемі К224УС3. Частотний детектор виконано на розстроєних контурах з послідовним резонансом. (Д1, Д2, С1- С4, L1, L2, R1, R2).

Щоб наступні ланцюга не шунтировали навантаження ЧД, з його вихід ставимо эммиттерный повторювач, за який використовували мікросхему К2УЭ182. Коефіцієнт передачі ЭП — Кэп= 0.9. З огляду на, що рівні сигналів на вході не вдома ЧД великі, видеоимпульсы після ЭП необхідно посилювати у різних каналах.

Пікові детектори (на Д3 і Д4) — на формування регулюючих напруг, що складаються після пікових детекторів щоб одержати результуючої характеристики частотного детектора.

Видеоусилители, яких повинні приєднаються пікові детектори побудовано на мікросхемах К218УИ1 (імпульсний підсилювач на позитивну полярність) і К218УИ2 (імпульсний підсилювач на негативну полярність), мають основні характеристики: Кву3, Riву= 100 ом.

Истоковый повторювач на польовому транзисторі КП102Л, служить щоб уникнути шунтування навантажень пікових детекторов.

10.Проектирование системи АРУ (автоматичної регулювання усиления).

Вихідні дані:

Тип АРУ: ИАРУ.

Dвх =50 дб,.

Dвых =10 дб.

Оскільки динамічний діапазон вхідних вихідних сигналів становлять 50 і 10дб, то необхідну зміна посилення УПЧ за максимального ИАРУ становитиме раз.

Кількість регульованих каскадов:

n=, де — зміна посилення одного каскада.

Охоплюючи АРУ 3 каскаду, регулювання посилення на вихідний каскад УПЧ не вводять. Отримуємо необхідну зміна посилення одного каскада.

n= n=4/3 =1.33.

= 22 — коефіцієнт передачі кожного із трьох каскадів має змінюватися не більше: 0.23−5.

11.Проектирование видеоусилителя.

У видеоусилителях на транзисторах застосовують схеми із загальним эммитером, оскільки вони забезпечують найбільше посилення.

Вихідними для рассчета являются:

— необхідний коефіцієнт посилення: Кву =146.

— час встановлення імпульсу tуст.=0,4 мкс.(т.к. імпульспрямокутний).

— тривалість імпульсного сигналу? = 1.83 мкс.

— спад вершини =0.1.

— викид вых. напруги = 0.1.

— опір джерела сигналу =20 кОм.

— Rн =18 кОм. Сп =25 пФ.

1) Вибираємо транзистор:

(1.4/).

6.2Мгц — гранична частота 60 Кгц.

Вибираємо транзистор ГТ309А:

= 100−300.

2)Так як параметри вихідного устрою R=18 Клубок, З= 25 пф, то навантаження має емкостной характер, то використовуємо схему із загальним эмиттером. Для необхідного коефіцієнта посилення ПУ, потрібно поставити два каскаду з ОЭ.

12. Конструкція приемника.

Основне завдання конструювання приймача є забезпечення працездатності устрою з параметрами закладені у його електронний розрахунок.

Необхідно домогтися такого взаємного розташування каскадів та вузлів на друкованої платі, аби максимально зменшити паразитні зв’язку; забезпечити жорсткість конструкції, корозийной та стійкості устрою; забезпечити зручність управління, контролю, ремонту й транспортування; зменшити габаритні розміри й безліч; узгодити конструктивно приймач з апаратурою, з якій він работает.

Для зменшення паразитних зв’язків необхідно старанно продумати розміщення каскадів. Використовують розміщення схеми ‘в лінійку', або ‘по периметру'.

Задля більшої жорсткості конструкції друковані плати кріпляться на міцному підставі. У професійних пристроях, мають блочну конструкцію такі рами як касет вставляються в кожухи.

З використанням приймача у важких кліматичні умови окремі елементи і блоки вміщують у спеціальні герметичні кожухи.

Працюючи приймача необхідний відвід тепла через природну конвенцію воздуха.

Проектування зовнішнього вигляду приймача є одним із найважливіших завдань це має здійснюватися в співдружності з художником. Форма і місцезнаходження ручок управління впливає працездатність оператора.

13.

Заключение

.

Розрахунок чутливості РХК визначаємо по фомуле:

РА=КТоПш, Nп-коэффициент шуму приймача; Nп =3.

Тоді РАр = 1.38=5вт.

Послаблення по дзеркального каналу — 30дб.

Послаблення по сусідньому каналу — 29дб.

14.

Список литературы

.

1. Проектування радіолокаційних прийомних пристроїв.| Під редакцією Соколова М. А. 1984 г. |.

2. Проектування РХК. | Під редакцією Сиверста. 1976 р. |.

3. Розрахунок радіоприймачів. | Бобров Н. В. та інших. 1971 г. |.

4. Радіоприймальні устрою. | Ширман і Рулевич. |.

5. Довідник по в.п. диодам, транзисторам і інтегральним мікросхемах.

6.Под редакцією Горнонова 1979 г.|.

7. ІМС. Довідник.

8. Устрою приймання та опрацювання сигналів. Методичні вказівки до курсовому проектування. Саломасов В. В. Соколов М. А. 1989 г.