Перетворювач частоти

ЗМІСТ

1.Вступ

2. Розробка й обґрунтування структурної схеми РПП

3. Розрахунок структурної схеми РПП

3.1 Розрахунок смуги пропускання РПП та розподілу її між окремими блоками

3.2 Розрахунок граничної чутливості РПП та вибір типу схеми перших каскадів РПП.

3.3 Розрахунок коефіцієнта підсилення РПП

3.4 Вибір проміжної частоти і типу підсилювача проміжної частоти (ППЧ)

4. Розрахунок принципової схеми блока що розробляється.

6. Висновки

1. ВСТУП Протиповітряна оборона, як і раніше залишається важливою складовою частиною Збройних Сил. Як показує аналіз роботи, що проводяться в країнах, на озброєнні армій котрих є зенітне озброєння радянського виробництва, основні зусилля зосереджуються на здійсненні комплексу заходів, направлених на проведення доробок та модернізацію зразків озброєння та військової техніки з метою розширення її бойових можливостей, продовження життєвого циклу, поліпшення технічного забезпечення для підтримання озброєння в бойовій готовності на побутовому рівні.

Як свідчить досвід минулих бойових дій, застосування більш вдосконалених РТС забезпечує надійний захист від вогневого натиску засобів повітряного нападу, шляхом своєчасного виявлення цілі та передачі інформації зенітно-ракетним підрозділам та підрозділам протиповітряної оборони. Але в наш час, в час стрімкого розвитку технологічного процесу, має місце таке висловлювання: «На кожну дію є протидія». Тому на заваді виконання бойової задачі РТВ стали, так звані, війська Радіоелектронної боротьби, основною задачею яких є постановка штучних завад, які суттєво знижують якість виконання бойових завдань РТВ.

Як в радіозв'язку, в телебаченні так і в радіолокації може існувати різного роду завади. Роль цих завад в активній радіолокації може виявитись ще більше, ніж в інших галузях радіотехніки, тому що звичайно має місце суттєве послаблення сигналу на шляху розповсюдження до цілі та у зворотному напрямку. Якщо звернутись до історії, то ми побачимо, що штучні, активні та пасивні завади ставились радіолокатором військового призначення під час бойових дій в ході Другої світової війни, війни в Кореї, на Ближньому Сході, Балканах, Іраку та В'єтнамі. Згідно оприлюдненим даним про військову доктрину Америки, створення завад є однією з форм радіоелектронної війни. Під радіоелектронною війною розуміють цілеспрямовану підготовку і проведення бойових дій, враховуючи широке використання радіоелектроніки у військовій техніці противника В даній курсовій роботі розглядається розробка радіоприймального пристрою. Задача вирішується шляхом розрахунку перетворювача частоти повітряний оборона частота проміжний

2. Розробка й обґрунтування структурної схеми РПП Радіоприймальні пристрої можуть будуватися за трьома видами схем:

· Детекторний радіоприймальний пристрій

· Радіоприймальний пристрій прямого підсилення

· Супергетеродинний радіоприймальний пристрій Порівняємо всі ці схеми побудови радіоприймальних пристроїв Рис. 1 Структурна схема детекторного РПрП Рис. 2 Структурна схема РПрП прямого підсилення Рис. 3: Структурна схема супергетеродинного приймача:

Для вибору кращого приймача розглянемо три види приймачів (рис. 1,2,3): детекторний РПрП; РПрП прямого підсилення та супергеторидинний РПрП. Для того щоб зрозуміти який приймач більш підійде для завдання розглянемо їх переваги та недоліки.

Детекторний РПрП простий за побудовою та в експлуатації але має низьку чутливість та вибірковість.

РПрП прямого підсилення більш складний за побудовою та експлуатацією ніж детекторний РПрП і має не на багато більші показники чутливості та вибірковості.

Супергетеродинний РПрП забезпечує достатньо високу чутливість та вибірковість, дозволяючи при цьому виконувати компенсацію перешкод методами кореляційної обробки сигналів але має складну побудову та складність в експлуатації.

На основі аналізу трьох структурних схем приймачів робимо висновок що для виконання поставленої задачі краще всього підійде супергетеродинний радіоприймальний пристрій (рис. 3)

3. Розрахунок структурної схеми РПП

3.1 Розрахунок смуги пропускання РПП та розподілу її між окремими блоками Проміжна частота повинна задовольнити наступні вимоги:

· Бути поза діапазоном робочих частот;

· Повинна забезпечувати задані ослаблення дзеркального й сусіднього каналів;

· Повинна забезпечувати необхідну смугу пропускання приймача;

· Повинна забезпечувати можливість конструктивної реалізації затухання контурів міжкаскадних кіл де — власне затухання контурів ППЧ У радіоприймальних пристроях безперервних сигналів проміжна частота повинна задовольняти наступній умові

де — максимальна частота модуляції прийнятого сигналу У приймачах імпульсних сигналів проміжну частоту варто вибирати треба вибирати виходячи з рівняння де — тривалість прийнятого імпульсу Збільшення проміжної частоти дозволяє зменшити шуми гетеродина, внесені в тракт ППЧ, підвищити вибірковість по дзеркальному каналу, поліпшити фільтрацію напруги проміжної частоти на виході детектора і форму імпульсного сигналу, реалізувати широку смугу ППЧ. При зміщенні проміжної частоти полегшується одержання заданої вибірковості по сусідньому каналу приймача, вузької смуги пропускання, великого коефіцієнта стійкого підсилення на один каскад. При цьому зменшується число каскадів ППЧ і його шумова температура. Ці обставини необхідно враховувати при виборі проміжної частоти приймача.

Одночасне задоволення високих вимог до вибіркованостей приймача по дзеркальному да сусідньому каналах не завжди можливо при однократному перетворенні частоти Багаторазове перетворення частоти доцільно застосовувати:

· Для одержання необхідної частотної точності при виборі функціональної схеми приймача;

· Для вирішення протиріч між вимогами вибірковості по сусідньому й дзеркальному каналах без ускладнення схемних рішень;

· Для забезпечення суперечливих вимог вибірковості по сусідньому каналу й по комбінаційним (паразитним) каналам прийому;

· Для одержання високої точності вимірів у приймачах фазометричних систем

· Для підвищення стійкості характеристик приймача Першу проміжну частоту в цьому випадку звичайно вибирають високою, що дозволяє забезпечити задану вибірковість по дзеркальному каналу. Другу (а іноді і третю) проміжну частоту приймають відносно невисокою, що дозволяє досить просто реалізувати необхідну вибірковість по сусідньому каналу прийому.

Необхідна смуга пропускання супергетеродинного радіоприймального пристрою в загальному випадку може бути визначена по формулі

П — ширина спектру прийнятого сигнала;

— коефіцієнт спів падань відхилення частоти;

— коефіцієнт автопідстроювання частоти (він дорівнює 1 при відсутності автопідстроювання)

— максимально можливі відносні відхилення частоти передавача, гетеродина і проміжної частоти від номінальних значень;

— доплеровский зсув частоти

при прийомі сигналу від рухомого передавача При розрахунку ширини спектру приймаючого сигналу можна покластись на вище вказану формулу, частоту першого гетеродина приблизно рівного частоті сигналу ().

При одноразовому перетворенні частоти складеного вважають рівним нулю, а при дворазовому — в нього підставляють наступні значення гетеродина

Ширина спектра приймального сигналу залежить від виду модуляції, числа каналів і деяких інших параметрів.

Вид сигналу — простий радіоімпульс

— тривалість імпульсу

м — довжина хвилі

— швидкість світла

— швидкість цілі

— коефіцієнт шуму

— проміжна частота Розподіл смуги пропускання РПП між окремими блоками

3.2 Розрахунок граничної чутливості РПП та вибір типу схеми перших каскадів РПП Чутливість РПП метрових і більш коротких хвиль визначається смугою пропускання його лінійної частини, рівнем зовнішніх перешкод, власними шумами та коефіцієнтом розрізнення.

Гранична потужність приймача визначається по формулі

— шумова температура За допомогою графіків залежності шумових температур антени деяких типів підсилювачів радіочастоти та змішувачів від частоти сигналу ми обираємо перший каскад. За граничною чутливістю та частотою сигналу першим каскадом РПП обираємо балансний перетворювач частоти.

3.3 Розрахунок коефіцієнта підсилення РПП

3.4 Вибір проміжної частоти типу підсилювача проміжної частоти (ППЧ) Проміжна частота повинна задовольняти наступним вимогам:

· Бути поза діапазоном робочих частот;

· Повинна забезпечувати задані послаблення дзеркального й сусіднього каналів;

· Повинна забезпечувати необхідну полосу пропускання приймача;

· Повинна забезпечувати можливість конструктивної реалізації затухання контурів міжкаскадних з'єднань де — особисте затухання контурів ППЧ У радіоприймальних пристроях безперервних сигналів проміжна частота повинна виконувати вимогу де — максимальна частота модуляції прийнятого сигнала.

Збільшення проміжної частоти дозволяє зменшити шуми гетеродина, вносимо в тракт ППЧ, збільшити вибірковість по дзеркальному каналу, покращити фільтрацію напруги проміжної частоти на виході детектора й форму імпульсного сигналу, реалізувати широку полосу ППЧ. При зменшенні проміжної частоти полегшується отримання заданої вибірковості по сусідньому каналу приймача, вузької полоси пропускання, більшого коефіцієнта стійкості посилення на один каскад. При цьому зменшується кількість каскадів ППЧ та його шумова температура. Ці обставини необхідно враховувати при виборі проміжної частоти приймача.

Одночасне задоволення високої вибірковості приймача по дзеркальному та сусідньому каналам не завжди можливо при одноразовому перетворенні частоти.

Багаторазове перетворення частоти доцільно застосовувати:

· для отримання потрібної частотної точності при виборі функціональної схеми приймача;

· для розрішення протиріч між потребами вибірковості по сусідньому й дзеркальному каналах без ускладнення схемних рішень;

· для забезпечення протиріч у потребах вибірковості по сусідньому і комбінаційному (паразитному) каналах приймання;

· для отримання високої точності вимірювання в приймачах фазометричних систем;

· для підвищення стійкості характеристик приймача.

Першу проміжну частоту в цьому випадку вибирають високою, що дозволяє забезпечити задану вибірковість по дзеркальному каналу. Другу (а іноді і третю) проміжну частоту приймають відносно невисокою, що дозволяє достатньо просто реалізувати потрібну вибірковість по сусідньому каналу приймання.

За допомогою таблиці величин проміжної частоти вибираємо значення відповідне частоті сигналу 3ГГц, яке дорівнює

Після вибору проміжної частоти вибираємо тип підсилювача проміжної частоти за двома параметрами:

1. За відносною смугою пропускання

2. За вибірковістю по сусідньому каналу

Для моїх значень це буде одно контурний підсилювач проміжної частоти з парами розстроєних каскадів.

4. Розрахунок принципової схеми блока, що розробляється Виходячи з вихідних даних маємо діод Д-408 з параметрами Амплітуда напруги гетеродина дорівнює 1В

1.Знайдемо крутизну перетворювача на першій гармоніці при

2.Середня крутизна

3.Звичайно діодні перетворювачі працюють у режимі одночасного узгодження на вході і виході перетворювача частоти (режим повного узгодження), при цьому його вхідна і вихідна провідність дорівнюють одна одній і розраховуються за формулою

4.Коефіцієнт передачі діодного перетворювача частоти по номінальній потужності у режиму повного узгодження розраховується співвідношенням

5.У режимі повного узгодження забезпечується мінімальний коефіцієнт шума приймача без ППЧ, який можна розрахувати по формулі

6.Розрахувати коефіцієнти включення вихідного контура перетворювача частоти з умови забезпечення смуги пропускання та режиму повного узгодження на вході і виході перетворювача частоти

7.Після вибору коефіцієнта включення та розрахуємо підсилюючий потенціал перетворювача частоти

8.Коефіцієнт передачі перетворювача частоти по напрузі

9.Провідність шунта ВИСНОВОК В даній курсовій роботі при використанні відомого методу побудови радіоприймальних пристроїв був спроектований пристрій прийому радіолокаційних сигналів та здійснений електричний розрахунок підсилювача проміжної частоти. Обґрунтовано принцип побудови підсилювача проміжної частоти та алгоритм обробки прийнятих сигналів.

Запропонована структурна схема спроектованого приймального пристрою, який здійснює приймання сигналів в діапазоні НВЧ. В процесі проектування радіоприймального пристрою, біли повністю реалізовані вимоги технічного завдання. Електрична схема підсилювача проміжної частоти виконана на діоді Д-408 забезпечую достатньо високу надійність, простоту експлуатації, економічність та малі масо-габаритні показники.

Розрахунок одно контурного балансного перетворювача частоти з парами розстроєних каскадів перетворювача проміжної частоти був проведений правильно, оскільки він задовольняє всім вимогам методики розрахунку.

ЛІТЕРАТУРА

1. Орлов Є.І., Шимук С. С., Шевирталов Ю. Б. Правила виконання графічних і текстових документів: Посібник з дипломного і курсового проектування.-3-е вид. перероб. 1 доп. — Харків: ХВУ, 1999. — 100с

2. Приёмные устройства радиолокационных сигналов / В. И. Гапон, В. Д. Молчанов, Л. К. Никонов и др.; Под ред. Ю. Н. Седишев. — Х.:ВИРТА, 1973. — 294с.

3. Радиоприёмные устройства. Проектирование и расчет / Под ред. В. Е. Пустоварова. — ХВУ. 1999. — 424с.