Передающий модуль бортового ретранслятора станції активних помех

Московский ОРДЕНА ЛЕНІНА І ОРДЕНА ЖОВТНЕВОЇ РЕВОЛЮЦІЇ Авіаційний Інститут імені СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ.

(технічний университет).

Кафедра 406.

«Радиопередающие устройства».

Курсової проект.

на тему.

|Передающий модуль бортового ретранслятора станції | |активних перешкод | | |.

|Выполнил: |студент групи | | |04−419 | | |Гуренков Дмитро | |Перевірив: |керівник | | |проекту | | |Давидова М. З. |.

Москва 2003 год.

Содержание Введение 3.

СУЧАСНА КОНЦЕПЦІЯ ІНФОРМАЦІЙНОГО ПРИДУШЕННЯ 3.

Анализ технічного завдання 5.

Завдання 5 Корисні сигнали 5 Помеховые сигнали — активні перешкоди 5 Станції активних перешкод 6.

Электрический розрахунок ПП 10.

Розрахунок вихідного підсилювача потужності 10.

Вибір типу транзистора 10.

Розрахунок електронного режиму транзистора 2Т919А 11.

Розрахунок ВЧ-цепи вихідного підсилювача потужності 14.

Розрахунок ланцюга харчування 17 Розрахунок проміжного каскаду посилення потужності 19.

Вибір типу транзистора 19.

Розрахунок електронного режиму транзистора 2Т919 В 19.

Розрахунок ВЧ-цепи проміжного підсилювача потужності 22.

Розрахунок ланцюга харчування 24 Ключ модулятор 25 Схема перетворювача частоти 25 Схема затримки 26.

Разработка конструкції передавача 26.

Плівкові елементи 27.

Толстопленочные індуктивності 27.

Толстопленочные ємності 28.

Контактні майданчики на МСБ 29 Розробка топології МСБ 30 Компонування корпусу 30.

Описание устрою 31.

Список літератури 31.

У зв’язку з широким впровадженням радіоелектроніки в оборону й економіки невід'ємною частиною економічної і політичною конкуренції різних держав є радіоелектронна боротьба (РЕБ), під якої розуміють спотворення чи повне усунення інформації, одержуваної конкурентом з допомогою різних інформаційних радіоелектронних систем (РЕМ), т. е. інформаційне придушення (ИП) РЕМ. Нині найефективніше ИП РЕМ здійснюється шляхом на приймач подавляемой РЕМ спеціальних «хибних» радіосигналів — активних перешкод, джерелом яких є спеціально розроблювані радіоелектронні системи інформаційного придушення (РЕМ ИП) — станції активних перешкод (САП) і передавачі перешкод (ПП).

СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦІЯ ІНФОРМАЦІЙНОГО ПОДАВЛЕНИЯ.

Основне завдання РЕБ є інформаційне придушення інформаційних радіоелектронних систем, під яким розуміють зменшення «якості «переданої інформацією умовах впливу активних помех.

Узагальнена функціональна схема РЕМ показано на Малюнок 1. При вплив сигналу перешкоди принимаемая інформація може спотворюватися, «якість «переданої інформації падает.

[pic].

Малюнок 1.

Для оцінки «якості «переданої інформації використовується одне із параметрів РЕМ — так званий інформаційний показник якості ВПК. Основними об'єктами ИП являются:

РЕМ системи ППО: оглядові РЛС і РЛС автоматичного супроводу по напрямку (АСН) — «кутові координатори », командні радіолінії управління (КРУ), і навіть зв’язкові радиостанции.

[pic].

Малюнок 2 А50.

Для оглядової РЛС інформаційним показником «якості «є ймовірність правильного виявлення мети ([pic]) при заданої ймовірності удаваної тривоги ([pic]). Функціональна схема РЛС показано на Малюнок 3. Більшість оглядових РЛС працюють із імпульсним зондирующим сигналом (ЗС), у своїй принимаемая інформація залежить від виявленні відображеного сигналу і вимірі час його затримки [pic] і, отже, дальності мети — [pic], де [pic] — дальність до мети, [pic] — швидкість поширення електромагнітної волны.

[pic].

Малюнок 3.

За відсутності шуму можливість виявлення [pic], бо за прийомі відображеного сигналу (ОС) не вдома детектора приймача з’являється постійна напруга [pic]. За наявності шуму [pic] з’являється можливість удаваної тривоги [pic], коли [pic] за відсутності ОС, і можливість пропуску мети, коли [pic] за наявності ОС.

Анализ технічного задания.

Задание.

У цьому проекті потрібно розробити передавальний модуль бортового ретранслятора САП.

Вихідні дані: 1. Призначення передавача: інформаційне придушення РЛС виявлення й супроводу мети; 2. Потужність: 2 Вт (середня на смузі частот РЛС); 3. Діапазон частот: 1.3 ГГц ± 80 МГц; 4. Характеристика сигналу випромінювання: імітаційна імпульсна перешкода [pic],.

[pic]; 5. Місце установки: борт літака; 6. Антена ФАР з [pic] елементів; 7. [pic], [pic].

Полезные сигналы.

Прості імпульсні сигнали, де [pic] - тривалість імпульсу; [pic] - період повторення; [pic] - амплітуда, частота і фаза «заповнення» (несучою) відповідно [2].

[pic].

Малюнок 4 Корисний сигнал.

Такі сигнали мають дуже широким і складнішим спектром, що дозволяє під час використання певного методу обробки сигналу (наприклад, оптимальної фільтрації) істотно підвищити ВПК РЛС.

Помеховые сигнали — активні помехи.

За характером на подавляемую РЕМ активні перешкоди класифікуються на маскирующие і имитационные перешкоди. По співвідношенню ширини спектра перешкоди [pic] і шпальти пропускання приймача подавляемой РЕМ [pic] активні перешкоди діляться на прицільні, коли [pic] і загороджувальні, коли [pic]. З завдання, слід спроектувати САП з помеховым сигналом як имитационно-прицельной помехи.

Визначимо параметри сигналу випромінювання, з заданої характеристики: 1. Потужність не вдома ПП [pic] (середня на смузі частот РЛС). У радіолокації за ширину спектра прямокутного імпульсу прийнято брать.

[pic]. Середній спектр сигналу що був на Малюнок 4 обчислюється по висловлювання [pic], де [pic] - огинає спектра сигналу, причем.

[pic]. Потужність першої гармоніки приблизно дорівнює [pic]. У нашому випадку ширина спектра дорівнює [pic], потужність першої гармоніки вихідного сигналу мусить бути дорівнює щонайменше [pic], вхідного сигналу трохи більше [pic]. 2. Діапазон частот: 1.3 ГГц ± 80 МГц. Це означає, що несуча частота змінюється у діапазоні [pic]. 3. Характеристика сигналу випромінювання: імітаційна імпульсна перешкода [pic],.

[pic]. Ширина спектра такого сигналу, як було зазначено [pic].

Станции активних помех.

Генерацію і випромінювання помехового сигналу здійснюють спеціалізовані РЕМ ИП чи станції активних перешкод. За принципом формування несучою частоти помехового сигналу все станції активних перешкод діляться на САП ретрансляційного типу, і САП генераторного типа.

У нашому випадку ми маємо справу зі станцією малої потужності ретрансляторного типу. Станція імпульсних відповідних перешкод (для ИП оглядових РЛС):

Імітаційна імпульсна перешкода (ИИП) є радіоімпульс, випромінюваний із певною затримкою [pic] щодо прийнятого корисного сигналу. Така перешкода створює не вдома приймача РЛС сигнал удаваної мети (поруч із істинним). Можливі два варіанта перешкоди: 1) з запізненням хибних цілей; 2) з попередженням хибних цілей, коли затримка [pic] змінюється з певною швидкістю, имитирующей реально рухливу мета ([pic]).

[pic].

Малюнок 5 Помеховый сигнал.

Функціональна схема такий станції активних перешкод то, можливо представленій у вигляді Малюнок 6.

[pic].

Малюнок 6 Функціональна схема САП.

Антени (прийомна і передає) — (А1, А2) приймають і випромінюють електромагнітні хвилі, дедалі частіше з кругової поляризацією. Тип антени визначається робочим діапазоном частот, подавляемых РЕМ. В Україні антена задана як ФАР, як така розумно вибрати волноводно-щелевую грати (ВЩР). ВЩР досить легко вбудовується в фюзеляж літака, на борту якої планується встановити передавач перешкод (ПП). Вхідний опір ВЩР визначається за такою формулою [5]:

[pic], (1) де [pic], [pic] - внутрішні розміри хвилеводу, [pic] - довжина хвилі. Для заданого діапазону частот [pic], [pic]. Розміри хвилеводу вибираємо з условия:

[pic], [pic]. Нехай [pic], [pic], тоді з висловлювання (1) слід що [pic]. Проте, розробники антен узгоджують вхідний опір свого вироби з [pic]. Як приклад ВЩР можна навести Малюнок 7.

[pic].

Малюнок 7 ВЩР з механічним сканированием.

Розвідувальний приймач (РП) служить посилення прийнятих сигналів. Залежно від призначення станції перешкод він виконується або за схемою прямого посилення, або за супергетеродинной схемою. Найважливішими характеристиками РП є: повний робочий діапазон частот, час перебудови (пропускну здатність), чутливість, точність визначення параметрів прийнятих сигналів, що дозволяє здатність, спосіб пошуку розвідувального сигналу за частотою і можливість його обнаружения.

Підсилювач потужності (РОЗУМ) забезпечує задану потужність помехового сигналу і амплитудную модуляцію його за заданому закону. У нашому випадку прямокутні импульсы.

Модулятор дозволяє формувати низькочастотні модулирующие коливання заданої форми, розміру й параметрів. В Україні він являє собою імпульсний підсилювач сигналу, подаваний вхід із виходу РП.

Перетворювач частоти (ПЧ). У перетворювач частоти входить змішувач, який подається вхідний сигнал і сигнал з диапазонного передавача. Диапазонные передавачі (ДП) класифікуються за величиною перекрываемого діапазону [pic] [2]: 1) узкодиапазонные — [pic]; 2) широкосмугові - [pic]; за способом перекриття діапазону ДП бувають: 1) з плавної перебудовою; 2) з дискретної перебудовою; 3) з сіткою фіксованих частот (що застосовуються у широкодиапазонных передатчиках).

У широкодиапазонных передавачах перебудова здійснюється або з допомогою комбінації дискретної (по поддиапазонам) і плавною (всередині кожної поддиапазона) перебудови, або з допомогою синтезаторів частот-возбудителей, формують сітку высокостабильных фіксованих частот.

Синтезатори частот виконують по складної многокаскадной схемою, структура визначається принципом дії синтезатора. Нині практичне застосування знаходять два виду синтезаторів. 1. Синтезатори частот прямого когерентного синтезу виконують за схемою, використовує один высокостабильный опорний генератор і серію когерентних перетворювачів коливань з частотами, кратними частоті опорного генератора. Сутність виконуваних перетворень зводиться до алгебраїчним операціям складання, вирахування, множення, розподілу когерентних коливань. У цьому формується сітка частот виду: [pic],.

[pic], [pic], [pic], де [pic], [pic] — будь-які цілі числа.

Узагальнена функціональна схема синтезатора показано на Малюнок 8.

[pic].

Малюнок 8.

2. Синтезатори частот непрямого некогерентного синтезу виконуються за схемою синхронізації коливань автономного перестроюваного генератора, працюючого на заданої фіксованою частоті, із заданої вихідний потужністю, коливаннями высокостабильного опорного генератора з допомогою системи ФАПЧ (Малюнок 9). Отже, перебудова частоти здійснюється шляхом вибору відповідних значень [pic], [pic]:

[pic], де [pic] — коефіцієнт множення частоти опорного генератора;

[pic] — коефіцієнт розподілу дільника частоты.

Основні переваги синтезатора непрямого некогерентного синтеза:

— висока стабільність [pic];

— кращі габаритно-массовые характеристики проти синтезатором частот прямого когерентного синтеза.

[pic].

Малюнок 9.

Схема запам’ятовування частоти (СЗЧ) запам’ятовує несе частоту корисного сигналу подавляемой РЕМ на заданий час. Розрізняють устройства-схемы короткочасної та тривалого запам’ятовування частоти. Принцип дії цих пристроїв грунтується на рециркуляції чи регенерації коливань, поширених в електромагнітної системі НВЧ будь-якого типу. Наприклад, відомі устрою СЗЧ на ВИЛОВ ЖИГ-фильтрах та інших. Найпростішої СЗЧ є схема АПЧ генератора. У найпростіших САП схема запам’ятовування частоти відсутня, і запам’ятовування несучою частоти та налаштування ПП неї здійснюється оператором. До СЗЧ пред’являються такі вимоги: час запам’ятовування, точність фіксування й утримання частоти, діапазон запам’ятовування, що дозволяє здатність (одночасного запам’ятовування частоты).

Передавач перешкод (ПП) складається з джерела коливань несучою частоти (підсилювача потужності) і джерела низькочастотних модулирующих коливань (модулятора).

Электрический розрахунок ПП.

Складемо структурну схему підсилювача потужності (УМ).

[pic].

Малюнок 10 Структурна схема ВЧ тракта.

При розрахунку електронного режиму транзисторів скористаємося методикою настановленим розрахунку режиму потужного транзистора НВЧ [3]. Розглянута методика можна використовувати до розрахунку режиму потужного транзистора підсилювача, працюючого на частотах порядку сотень мегагерц, і дозволяє їм отримати параметри режиму, досить близькі до експериментальним. На значеннях частот 1…3 ГГц похибка розрахунку зростає через використання спрощеної еквівалентній схеми транзистора і недостатньою точності щодо її параметрів. Виберемо схему підключення транзистора з ПРО, т.к. в такому включення значно зростає верхня робоча частота до [pic] та інших. Еквівалентна схема підсилювача ПРО для струму і напруження першої гармоніки представлена як Малюнок 11.

[pic].

Малюнок 11 Еквівалентна схема усилителя.

Розрахунок вихідного підсилювача мощности.

Вибір типу транзистора.

Вибір транзистора здійснюється з урахуванням типу модуляції, діапазону робочих частот, смуги пропускання, вимог до управління (способу перебудови), характеру і параметрів навантаження, і навіть можливостей забезпечення рівня вихідний мощности.

Також під час виборів транзистора необхідно керуватися такими міркуваннями. Коефіцієнт посилення обернено пропорційна квадрату частоти. Тому, якщо знаємо з довідкових даних, що транзистор на частоті [pic] має коефіцієнт посилення [pic], то, на деякою, більш низькою робочої частоті [pic], його коефіцієнт посилення можна оцінити приблизно, як [pic]. Схема включення транзистора визначається, зазвичай, його конструкцією, у якій з корпусом з'єднується одне із електродів (эмиттер, база). Рекомендується використовувати СВЧ-транзистор на потужність не менш [pic], яка вказана у довіднику. Сильне недовикористання транзистора призводить до зниження його підсилюючих властивостей. Запропонована в [3] методика розрахунку походить з [pic], та якщо з потужності [pic], развиваемой еквівалентним генератором струму [pic]. Потужність [pic] у схемі ПРО взяти більше, ніж необхідна [pic], оскільки значної частини потужності, развиваемая генератором струму надходить у вхідну ланцюг підсилювача. На [pic] у схемі ПРО [pic] береться на [pic] більше [pic], на [pic] ця частка меньше.

Як ми вже з’ясували раніше, необхідна вихідна потужність по першої гармоніки мусить бути [pic], діапазон робочих частот [pic], тип модуляції - імпульсна. З урахуванням втрат надходжень у согласующей СВЧ-цепи (візьмемо їх рівними [pic], подальший розрахунок покаже точніше значення), необхідна потужність, не вдома транзистора, по першої гармоніки визначається, як [pic]. Тоді вихідна потужність дорівнює [pic]. Все це вимогам у повній мері задовольняє транзистор 2Т919А [9].

Таблиця 1 Параметри транзистора 2Т919А (ВУМ).

| |Граничні експлуатаційні |Типовий режим | |Одновитков|[pic] |[pic] | |на | |[pic] | |Пласке |[pic] |[pic] | |квадратная|[pic] | | |спіраль |де [pic], | | | |n — число витків, мм; P. S — крок | | | |спіралі, мм | |.

|[pic] |[pic] |.

Малюнок 23 Котушки: одновитковая 0.5−4 нГн, спіральна квадратної форми до.

100 нГн.

Скориставшись даними з Таблиця 4 і Малюнок 23 при [pic], [pic] і [pic], розрахуємо значення параметрів индуктивностей СВЧ-тракта:

Таблиця 5.

|Поз|тип|Параметры | |. | | | |про| | | |із. | | | |L2 |Одн|пусть [pic], тоді | | |. |[pic] | | | |[pic], [pic] | |L3 |Спи|пусть [pic], [pic], тоді | | |р. |[pic] | | | |[pic], [pic] | |L4 |Спи|пусть [pic], [pic], тоді | | |р. |[pic] | | | |[pic], [pic] | |L5 |Одн|пусть [pic], тоді | | |. |[pic] | | | |[pic], [pic] | |L6 |Спи|пусть [pic], [pic], тоді | | |р. |[pic] | | | |[pic], [pic] | |L7 |Спи|пусть [pic], [pic], тоді | | |р. |[pic] | | | |[pic], [pic] | |L8 |Одн|пусть [pic], тоді | | |. |[pic] | | | |[pic], [pic] |.

Толстопленочные емкости.

Толстопленочные ємності розумно виконати як тришаровій плівковій структури металл-диэлектрик-металл, зображеною на Малюнок 24. Такі конденсатори може бути ємністю за кілька сотень пФ.

[pic].

Малюнок 24 Конфігурація конденсатора в пленочном исполнении.

Розрахунок даних елементів починається з вибору диэлектрика й універсального визначення його мінімальної товщини (із міркувань електричної міцності) по формуле:

[pic], де [pic] - робоче напруга між обкладками конденсатора, [У]; [pic] - пробивна напруженість електричного поля, [В/мм]; N — коефіцієнт запасу (0.5 (0.7).

Робоча напруга між обкладками конденсатора вважатимемо, що ні перевищує [pic]. Як диэлектрика візьмемо SiO, який володіє такими параметрами [4]: [pic], [pic]. Коефіцієнт запасу візьмемо рівним [pic]. Тоді товщина діелектричним плівки, [мм]:

[pic] обрана нами технологія Демшевського не дозволяє робити такі товщини, тому товщину диэлектрика і металевої обкладки візьмемо рівним [pic].

Необхідну площа перекриття обкладок конденсатора можна розрахувати по выражению:

[pic] і [pic], де a — боку обкладки конденсатора [мм], З — [пФ], P. S — [мм2]. Результати розрахунків, наведено Таблиця 6.

Таблиця 6.

| |C4 = |C6 = 10|C7 = |C8 = 40|C9 = |C10 = |C11 = | | |4.65 пФ|пФ |7.78 пФ|пФ |103 пФ |2.04 пФ|8.7 пФ | |P.S, мм2 |0.88 |1.89 |1.47 |7.54 |19.42 |0.38 |1.64 | |a, мм |0.94 |1.38 |1.21 |2.75 |4.41 |0.62 |1.28 |.

Контактні майданчики на МСБ.

Розміри контактних майданчиків для висновків мікросхем визначатимуться типом монтажного сполуки. Для кріплення висновків на підкладці найбільш раціонально використовувати зварювання. Це обумовлюється тим, що їхні висновки мікросхеми, зазвичай, роблять з золота, який може розчинятися у деяких припоях, використовуваних при пайку. Середні розміри контактних майданчиків при зазначеному типі монтажу 0.2×0.3.

Крім згаданих у даному пункті контактних майданчиків, званих внутрішніми, на МСБ розташовуватимуться ще контактні майданчики, виділені на її з'єднання з зовнішнім устаткуванням. Такі майданчики називаються зовнішніми і мають розмір 1×1.

Разработка топології МСБ.

МСБ включатиме у собі підсилювач потужності і змішувач, інше призначено для навісного монтажу. Під час розробки топології будемо керуватися такими принципами: — довжина з'єднувальних провідників мусить бути мінімальна, для скорочення величин паразитних реактивностей; - з'єднувальні провідники повинен мати мінімально звивисту конфігурацію; - уникати наскільки можна перетину провідників; - вихід і вхід схеми мали бути зацікавленими просторово рознесені; - ширина провідників має бути таким, щоб вони мали малу индуктивность.

Топологія МСБ представлена на 4 419. М1.001. Як підкладки можна використовувати ситалловую (СТ50−1 ОСТ 11.094.022−75) пластину стандартних розмірів 20 мм x 32 мм (завтовшки 0.5 мм). Для захисту МСБ від зовнішніх впливів її треба розмістити у металлостеклянный корпус 157.29−1.

[pic].

Компонування корпуса.

Розроблену і обрану елементну базу можна змонтувати на друкованої платі з стеклотекстолита розміром 150 мм x 120 мм [6] в відповідність до принципової схемою передавача перешкод. Розроблюваний передавач призначений від використання на борту літака, тому його корпус виберемо виходячи з відповідної БНК [6]. Габарити корпусу 170 мм x 150 мм x 70 мм. Складальний креслення представлений 4 419. ПП1.00 СБ.

Описание устройства.

Розроблене пристрій відповідає всі вимоги ТЗ без обмежень. Для управління передавачем перешкод необхідний оператор, який регулювати несе частоту та палестинці час затримки сигналу не більше заданного.

1. «Методичні вказівки до курсовому проектування радіопередавальних пристроїв», М. З. Давидова. — М.: Вид-во МАІ, 1991 р. 2. Давидова М. З., «Інформаційне придушення радіоелектронних систем.

Активні перешкоди, передавачі та керівництву станції активних перешкод". Навчальний посібник. — М.: Вид-во МАІ, 2002 р. 3. Грановская Р. А., «Розрахунок каскадів радіопередавальних пристроїв». Навчальний посібник. — М.: Вид-во МАІ, 1993 р. 4. Р. А. Грановская, З. Б. Петров, «Проектування СВЧ-цепей транзисторних генераторів з зовнішнім порушенням, виконаних вигляді гібридних інтегральних схем». Допомога за курсовому проектування радіопередавальних пристроїв НВЧ. — М.: Вид-во МАІ, 1976 р. 5. «Антени та внутрішнього облаштування НВЧ», під ред. Д. І. Воскресенського та інших., — М.,.

1999 р. 6. Борисов У. Ф., Мухін А. А., Чермошенский У. У. та інших. Основи конструювання і технології РЕМ: Навчальний посібник для курсового проектування. — М.: МАІ, 2000 р. 7. Кийко Р. І., Ліб Ю. М. Дослідження широкосмугового транзисторного підсилювача потужності з розподіленими параметрами. — У сб.

«Напівпровідникові прилади у техніці електрозв’язку», вип. 15, «Связь»,.

1975 р., стор. 19−26. 8. Грей П., Грехем Р. «Радіопередавачі». Зв’язок, 1965 р., стор. 116−123. 9. Потужні напівпровідникові прилади. Транзистори: довідник /.

Б. А. Бороздин, У. М. Ломакин, У. У. Мокряков та інших.: під ред.

А. У. Голомедова. -М.: Радіо і зв’язок, 1985 р. 10. internet 11. internet.

———————————- 29.

22.5.

Корпус 157.29−1.

Монтажна площадка.