.

Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
0 1306
Скачать документ

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Данное радиоприемное устройство диапазона СВЧ с ВИМ предназначено
для организации радиорелейной связи и обеспечения приема многоканальных
сигналов с временным уплотнением, с фазово (временно) импульсной
модуляцией или приема цифровой информации. Данное РПУ входит в состав
приемно-передающей промежуточной станции радиорелейной линии связи,
т.е. является стационарным оборудованием. Отношение напряжения сигнала
к напряжению шума является одним из наиболее важных параметров
радиорелейной линии, т.к. оно определяет, по существу, возможную
дальность связи, т.е. такое число ретрансляции, при котором напряжение
шума в канале не превышает величины допустимой для телефонной передачи.

ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

При выборе структурной схемы приемного устройства мы должны
учитывать требования технического задания, а именно: обеспечение
сравнительно высокой чувствительности, избирательности, стабильности
частоты гетеродина, а также учитывать минимум искажения формы
импульсных сигналов при их усилении. Опираясь на вышесказанное можно
остановить свой выбор на супергетеродинной схеме приемника. Для
постоянства уровня выходного сигнала при значительных изменениях его на
входе, придется включить в схему систему АРУ и несколько каскадов УПЧ.
Избирательность по «зеркальному» каналу будет обеспечивать преселектор,
а избирательность по соседнему каналу – неперестраеваемые фильтры
каскадов УПЧ. После детектора, который выделяет огибающую радиоимпульса,
находится видео усилитель (широкополосный усилитель т.к. спектр импульса
занимает широкий диапазон частот и необходимо выполнить условие о
неискажении формы импульсного сигнала при усилении), далее система
АРУ, регулирующая входное напряжение первых каскадов УПЧ, которые
осуществляют основное усиление на промежуточной частоте. После видео
усилителя находится оконечное устройство, в качестве которого может быть
УГС (усилитель групповых сигналов).

Структурная схема РПУ представлена на рис.1

ВЫБОР СХЕМЫ ГЕТЕРОДИНА И ЕГО ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

таб.1.1[1]

отсюда следует, что система АПЧ не нужна

Пf=1.1П=1,1*4,36МГц=4,796МГц – эффективная шумовая полоса,
ПF=0.7П=0,7*4,36МГц=3,052МГц

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО КОЭФФИЦЕНТА ШУМА.

ВЫБОР СХЕМЫ ПЕРВЫХ КАСКАДОВ ПРИЕМНИКА И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ДЛЯ НИХ.

(0.5=2.6-1)/0.4=5.2=7.2дб

Так как в результате расчетов оказалось, что Nod’’) выбираем вариант
расчета коэффициента включения m2 :

= 0.68

Эквивалентную емкость контуров принимаем минимально допустимой:

Cэ =a C22 [1] Cэ = 4*1.91*10-12 = 7.64 пФ

Контура шунтируют резисторами с проводимостью

в коллекторной цепи:

f пр Cэ (dэ-d)- m21*g22 [1]

qшн1= 6.28*30*106*7.64*10-12(0.116-0.01)-12*0.26*10-5= 0.15*10-3 См

в базовой цепи:

f пр Cэ (dэ -d)- m22 *g11 [1]

qшн2 = 6,28*30*106*7,64*10-12(0,116-0,01)-0,682*0,112*10-3= 0,1*10-3 См

Отсюда: Rш1= 1/ qшн1= 1/0,15*10-3= 6,6 КОм Rш2= 1/ qшн2=
1/0,1*10-3= 10 КОм

f пр Cэ dэ ) [1] ,

где ( = 1 – обобщенный параметр связи между контурами.

Кдк = 1/(1+1)*(0,68*3,81*10-3)/(2*3,14*30*106*7,64*10-12*0,116)= 7,75

Поскольку Кдк< Куст , то усилитель устойчив и перерасчет коэффициентов включения не требуется.Находим индуктивность контурных катушек: Lк=2,53*1010/ f пр2 Cэ [1], где f пр =30*103 КГц - частота настройки контура, равная промежуточной, Cэ =7,64 - эквивалентная емкость контура (в пФ),Lк=2,53*1010/(30*103)27,64 = 3,68 мкГнНаходим емкость конденсаторов настройки контуров, полагая емкость монтажа Cм = 4 пФCк1= Cэ - m21 C22- Cм Cк1 = 7,64 - 1,91*1 – 4 = 1 ,73 пФCк2 = Cэ - m22 C11- Cм Cк2 = 7,64 - 4,12*0,682 - 4 = 1,73 пФf прRвх50/6,28*30*106*400 = 660 пФВ качестве конденсаторов Cк1 и Cк2 используем подстроечные конденсаторы типа КТ4-25 с пределами изменения емкости 0.4....2 пФ,а в качестве конденсаторов Cр используем конденсаторы типа К10-7В номиналом 680 пФ.Схема каскада УПЧ и электрическая схема ИМС приведены на рис.6 и 7.РАСЧЕТ ДЕТЕКТОРА РАДИОИМПУЛЬСОВ.с = 0,2*1,2*10-6=0,24 мксRн = 0,24*10-6/2,3*10-12=11 КОмТеперь проверяем выполнения условия Rн Cн >(1..2)/ f пр [1]

11*103*6*10-12>2/30*106 6.6*10-8>6*10-8

Определяем коэффициент передачи детектора и входное сопротивление по
кривым, приведенным на рис.9.2 и 9.5 [1]

при Rн / Ri =11000/120=92 Кd=0.92

при Кd=0.92 имеем Rвхд / Ri=70 отсюда Rвхд =70*Ri Rвхд=120*70=
8,4 КОм

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ АРУ.

0,56 мс полагаем Тф =0,1 мс.Принимая Rф=10 Ком находим емкость фильтра
. Сф= Тф / Rф= 0,1*10-3/104= 10нФ [1]

з /( Rн + Ri ) [1] , где Rн =150 Ом – сопротивление нагрузки, Ri= 120
Ом – внутреннее сопротивление диода Cнд = 0,24*10-3/(120+150)=0,9 нФ

Теперь надо найти сопротивление нагрузки детектора АРУ.

р -время разряда емкости [1]

0.29мкс

= 0,16 мкс Rнд=0,16*10-6/0,9*10-9=182 Ом

Далее найдем коэффициент передачи
детектора:

з)] [1]

Tи= 2.8 мкс

Кд= 0,2*10-6[1-exp(-6)][1-exp(-7.5)]/2.8*10-6*[1-exp(-2.5)]= 0.06

Рассчитаем цепь задержки, задаваясь напряжением смещения Uсм =12,6 В и
током диода Iд=7,6 мА

0.01* Rнд=0.01*182=1.8 Ом

R1= (Uсм-Ез )/Iд = (12,6 – 5)/7,6*10-3= 1 КОм

f пр R1)=50/6,28*30*106*103= 270 пФ

Теперь определяем элементы и их значения для межкаскадных развязывающих
фильтров. Полагая

f пр Rрф) имеем Cрф=20/(6,28*30*106*104)= 11пФ

Схема системы АРУ приведена на рис. 9

РАСЧЕТ АЧХ ТРАКТА УПЧ.

)

)n/2 [2] , где n=4 – число каскадов УПЧ

f -величина расстройки, отсчитываемая от f пр=30МГц dэ = 0,116
эквивалентное затухание контуров;

Полученные результаты заносим в таблицу N 2

ТАБЛИЦА 2

Н 1/Н,дб

0 0 1 0 6,5 3,736 0,02 33,928

0,5 0,287 0,998 0,014 7 4,023 0,015 36,454

1 0,574 0,974 0,233 7,5 4,31 0,012 38,817

1,5 0,862 0,787 1,123 8 4,598 0,009 41,042

2 1,149 0,697 3,142 8,5 4,885 0,007 43,129

2,5 1,437 0,484 6,303 9 5,172 0,006 45,099

3 1,724 0,312 10,126 10 5,747 0,004 48,746

3,5 2,012 0,196 14,146 11 6,322 0,003 52,049

4 2,299 0,125 18,044 12 6,897 0,002 55,067

4,5 2,586 0,082 21,713 13 7,471 0,001 57,84

5 2,874 0,055 25,133 14 8,046 0,0009 60,413

5,5 3,161 0,039 28,286 15 8,621 0,0007 62,809

6 3,448 0,028 31,207 16 9,195 0,0006 65,048

РАСЧЕТ АМПЛИТУДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЕМНИКА

С ВКЛЮЧЕННОЙ АРУ.

Для упрощения расчетов используем линейную аппроксимацию амплитудной
характеристики, которая находится из соотношения: U вых = UвхminKo+(U вх
– Uвхmin) Ko (D вых –1 )/(D вх-1) [7] где Ko =617284 – коэффициент
усиления тракта УПЧ при действии системы АРУ; Uвхmin = 8.1*10-6 B-
напряжение на входе первого регулируемого каскада УПЧ , при
котором начинает работать система АРУ: (D вых –1 )/( D вх
-1)=(2-1)/(10000-1)=1*10-4
Uвыхmin= Ko Uвхmin= Ез =5 В

Uвхmax= Uвхmin D вх= 8.1*10-6*10000= 81 мВ

Результаты расчета сведены в таблицу N3.

ТАБЛИЦА 3

Uвх,мкВ Uвых,В Uвх,мкВ Uвых,В Uвх,мкВ Uвых,В

10 5,00 15000 5,9 55000 8,4

100 5,01 20000 6,2 60000 8,8

500 5,03 25000 6,5 65000 9,0

1000 5,06 30000 6,85 70000 9,3

2500 5,15 35000 7,2 75000 9,6

5000 5,3 40000 7,5 80000 9,9

7500 5,5 45000 7,8 82000 10,6

10000 5,6 50000 8,1

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ПРИЕМНИКОВ.

ИЗМЕРЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ.

р =10.

Уровень внешних шумов в СВЧ диапазоне сравнительно невысок и поэтому
чувствительность СВЧ приемников ограничивается их собственными шумами и
коэффициентом усиления, при этом чувствительность тем выше, чем больше
коэффициент усиления, т.е. при измерениях желательно отключать систему
АРУ, которая ограничивает амплитуду сигнала и шумов, при максимальном
усилении. Для исключения действия различных электромагнитных наводок
измерение следует проводить в экранированной камере (помещении) при
заданных значениях температуры, влажности и давления.

р Ршвых /Кпр находят реальную чувствительность приемника. Поскольку
величина мощности шумов относительно мала, то при оценке реальной
чувствительности приемника необходимо так же учитывать погрешность
измерений. Зная мощность шумов на выходе приемника можно определить
коэффициент шума приемника, используя соотношение: Ршвых= NKTш Пш отсюда
N= Ршвых/ KTш Пш

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ.

с.к=20lg(Uск / Uо ) Для определения
избирательности используют метод одного или двух сигналов. Для
определения избирательности приемника в условиях близких к реальным,
используем метод двух сигналов, заключающийся в том, что на вход
приемника одновременно подают два сигнала, один из которых имитирует
полезный сигнал, другой – сигнал помехи.

Измерение двухсигнальной избирательности по соседнему каналу
производится следующим образом: берется два ГСС, один из которых
настраивается на частоту 2 ГГц, а второй расстраиваем относительно
первого на 5,5 МГц в сторону частоты гетеродина

т.е. настраиваем на частоту f= 1994,5МГц

Для повышения точности определения избирательности частоту настройки
обоих ГСС контролируем с помощью частотомера. Оба генератора через
эквивалент антенны подключаются ко входу приемника, при этом действие
системы АРУ должно быть скомпенсировано или система должна быть
отключена. Включаем ГСС, настроенный на частоту полезного сигнала и
подаем на вход приемника модулированный полезный сигнал, уровень
которого равен значению измеренной ранее чувствительности приемника, при
этом второй ГСС должен быть выключен, хотя и подключенный ко входу
приемника, что нужно для того чтобы создать приемнику на входе условия
работы без помех. С помощью селективного вольтметра замеряем напряжение
на выходе приемника. Затем выключаем модуляцию первого генератора и
включаем второй ГСС, осуществляя требуемую модуляцию мешающего сигнала.
Изменяя напряжение мешающего сигнала на выходе второго ГСС добиваемся
получения на выходе приемника напряжения, в заданное число раз меньше,
чем при подаче полезного сигнала (в данном случае в 10 раз или 20 Дб).
Отношение полученного напряжения мешающего сигнала к напряжению
полезного сигнала на входе приемника, выраженное в Дб, является
показателем избирательности по соседнему каналу. Аналогично производится
измерение избирательности по зеркальному каналу и на промежуточной
частоте, при этом второй ГСС настраивается на частоту, отстоящую от
частоты полезного сигнала на две промежуточных частоты в сторону
меньших частот так как

fг = 1.997 ГГЦ < fс = 2ГГЦ или соответственно на частоту равную промежуточной.ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СПРОЕКТИРОВАННОГО РПУ.В процессе проектирования РПУ были реализованы требования технического задания. Электрическая схема выполнена с применением интегрированных микросхем практически однойсерии К 228, при этом применение стандартных ИЭТ достигает 80, что обеспечивает достаточно высокую технологичность, ремонтопригодность и надежность РПУ. Настройка и регулировка РПУ заключается практически в настройке избирательных систем в процессе изготовления устройства на одну фиксированную частоту, т.е. регулировка устройства в процессе эксплуатации практически не нужна. Предполагаемое применение в качестве источника питания двухполярного источника постоянного тока позволяет уменьшить массу и габариты РПУ и обеспечить его работу в автономном режиме , что не маловажно для РПУ, применяемых в РРЛ связи. Применение микроволновой технологии обеспечивает возможность автоматизации процессов изготовления ППФ и смесителя, что позволяет получить их с более высокими характеристиками, а значит улучшить параметры РПУ. Поскольку мощность потребления РПУ незначительна, то при соответствующей более глубокой проработке все РПУ может быть реализовано по интегральной технологии в виде одной гибридной или интегральной микросхемы БИС.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.Проектирование радиопередающих устройств под редакцией А.П.Сиверса - М: «Советское радио»,1976гСправочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств под редакцией М.К.Белкина - К : « Высшая школа »,1982г.Проектирование радиоприемных устройств, В.Д.Екимов, К.М.Павлов - М: « Связь » , 1970г.Справочник по элементам волноводной техники, А.Л.Фельдштейн - М: « Cоветское радио», 1967г.Устройство приема и обработки сигналов. Программа и методические указания для студентов специальности 2007, - Красноярск 1992г.Микроэлектронные устройства СВЧ,под редакцией Г.И.Веселова - М: « Высшая школа », 1988гРасчет системы АРУ транзисторных усилителей . С.А.Подлесный - Красноярск,КПИ, 1972г.Радиоприемные устройства. Методическое указание к выполнению контрольных заданий и курсового проектирования по курсу РПУ, - Красноярск ,1975г.Расчет радиоприемников. Н.В.Бобров и другие - М: « Воениздат », 1971г.

Похожие документы
Обсуждение
    Заказать реферат
    UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019