Курсовая работа: Оценка потенциальных значений основных технических параметров контрольного ответчика

Знание полосы пропускания резонансного (линейного) тракта позволяет ориентировочно определить полосы пропускания отдельных блоков приемника на основании следующих соотношений:

ПБВЧ =(5÷15) П;

ПУПЧ =(1,1÷1,2) П;

ПБНЧ =(0,7÷0,8) П.

Чем шире полоса пропускания П, тем меньше следует брать величину коэффициента в выражении для ПБВЧ , а в выражении для ПУПЧ – больше. При этом общая полоса пропускания приемника составляет:

ППР = ПУПЧ /[ 1+( ПУПЧ / ПБВЧ )2 +( ПУПЧ / ПБНЧ )2 ]-1/2

Приемники сложных импульсных сигналов с частотной модуляцией или фазовой манипуляцией внутри импульса рассчитываются на оптимальную обработку. При оптимальной обработке с помощью согласованного фильтра, последний, как правило, устанавливается в тракте промежуточной частоты. В таком приемнике элементы резонансного тракта ( каскады усилителей высокой и промежуточной частот), расположены перед согласованным фильтром, не должны искажать спектр принимаемого сигнала. Поэтому полоса пропускания этих элементов должна в 1,2 ÷ 1,5 раз превышать ширину спектра сигнала.

Аналогичные соображения необходимо принимать во внимание при выборе полосы пропускания корреляционного приемника, в котором на входы перемножителя должны поступать усиленные сигналы без искажений.

Полоса пропускания элементов, расположенных после перемножителя, выбирается с учетом сжатия спектра принимаемого сигнала в процессе корреляционной обработки.

Для приемника сигналов непрерывного излучения ширина спектра частот определяется с учетом: индекса модуляции, максимальной частоты модуляции, максимального отклонения частоты от несущей. Далее по ширине спектра сигнала определяется полоса пропускания резонансного тракта приемника. Распределение полосы пропускания резонансного тракта приемника непрерывных сигналов производится, как и в случае приемника простых сигналов. При этом следует учитывать, что в процессе преобразования сигнала возможно сжатее его по спектру. В результате этого ширина спектра сигнала, проходящего по приемному тракту, меняется, отличаясь от спектра излучаемого (зондирующего) сигнала. Сжатие по спектру может иметь место при корреляционно-фильтровой обработке непрерывного сигнала. Тогда при выборе полос пропускания отдельных элементов резонансного тракта приемника принимаются во внимание те же соображения, что и для корреляционного приемника сложных импульсных сигналов.

Необходимая полоса пропускания супергетеродинного радиоприемника в общем случае может быть определена по формуле:

П =ПС +КЧ (2δ СƒС + 2δ ГƒГ1 +2δ ГƒГ2 +2δ ПƒП +2 ∆ ƒД )/КАПЧ , (3)

где ПС - ширина спектра принимаемого сигнала;

КЧ = (0,3 ÷ 0,8) – коэффициент совпадения уходов частоты;

КАПЧ – коэффициент автоподстройки частоты (КАПЧ = 1 – при отсутствии автоподстройки; КАПЧ = 10 ÷ 30 – при наличии частотной автоподстройке;

КАПЧ = ∞ – при наличии фазовой автоподстройке.)

δ С , δ Г, δ П – максимально возможные относительные уходы частоты передатчика, гетеродинов и промежуточной частоты от номинальных значений { δ С = (3 ÷7)*10-5; δ Г = 5*10-3 ÷ 10 -4 ; δ П = (1 ÷5)*10-4 ; при однократном преобразовании частоты слагаемое 2δ ГƒГ2 приравнивается нулю};

∆ ƒД – доплеровское смещение частоты { ∆ ƒД = υРƒС / с - при приеме сигнала от подвижного передатчика; ∆ ƒД = 2 υРƒС / с - при приеме сигнала через ретранслятор, перемещающийся относительно передатчика; υР – скорость подвижного объекта; с – скорость света с =3*108 м/сек}.

Ширина спектра принимаемого сигнала зависит от вида модуляции, числа каналов приема и некоторых других специфических факторов, зависящих от назначения приемника. Так как в рассматриваемом контрольном ответчике используется имульсно-временное кодирование, то зондирующим сигналом является прямоугольный радиоимпульс без внутриимпульсной модуляции. Для таких импульсных сигналов ширина спектра определяется по выражениям:

ПС = (1÷2) / τ И – в случае отсутствия ограничений на форму импульса;

ПС = (1÷2) / tУ - в случае требований к минимальным искажениям фронта импульса.

Выполним расчет значения ширины полосы пропускания (ПРАСЧ) для контрольного ответчика по выражению (3) и сравним полученное значение с полосой пропускания приемника заданное в тактико-технических характеристиках СОМ-64К [1].

ПС = (1÷2) / τ И =2/0,6 =3,33 МГц (для τ И=0,6 мКс)

Примем значение коэффициент совпадения уходов частоты КЧ = 0,8, что соответствует самому тяжелому режиму работы приемного устройства.

Первое слагаемое выражения (3) будет составлять на частоте сигнала

ƒС =1000МГц: 2δ СƒС = 5*10-5*1000*106 = 0,1 МГц.

Второе слагаемое выражения (3) будет составлять на частоте гетеродина при промежуточной частоте равной 25 МГц:

2δ ГƒГ1 =2*10-4* 975*106 = 0,2 МГц.

Третье слагаемое выражения (3) приравниваем нулю, так как в приемнике используется однократное преобразование частоты.

Четвертое слагаемое выражения (3) будет составлять на промежуточной частоте равной 25 МГц:

2δ ПƒП = 2*5*10-4*25*106 = 0,025 МГц.

Пятое слагаемое выражения (3) учитывающее доплеровское смещение частоты, вычислим для подвижного объекта летящего со скоростью 1000 м/сек :

∆ ƒД = 2 υРƒС / с = 2*1000*1000*106 / 3*108 = 0,07 МГц.

Отсюда, с учетом (3) окончательно получаем расчетную ширину полосы пропускания приемника для КАПЧ = 1 ( при отсутствии автоподстройки):

ПРАСЧ = 3,33 +0,8 (0,1 +0,2 +0.025 + 0,07) = 3,65 МГц.

Полученный результат свидетельствует о том, что полоса пропускания приемного устройства в контрольном ответчике выбрана чуть больше расчетной, так как ПРАСЧ < П. Расширение полосы пропускания связано с желанием принять и усилить импульсные сигналы (радиоимпульсы) с учетом минимального искажения их фронтов, т.е. спектр такого радиоимпульса должен быть шире по сравнению с радиоимпульсом к которому ограничения на его форму не накладываются.

5. Обоснование типа усилителя промежуточной частоты

Усилители промежуточной частоты, по величине относительной ширины полосы пропускания подразделяются на узкополосные (П /ƒП ≤ 0,05) и широкополосные (с большей относительной полосой).

При заданных тактико-технических характеристик на контрольный ответчик (П=5 МГц и ƒП = 24,4 МГц) СОМ-64К следует, что используемая схема УПЧ относится к классу (5/24,4 = 0,2) широкополосных усилителей.

По характеру распределения избирательности в каскадах УПЧ различают избирательные усилители с распределенной и сосредоточенной избирательностью. В УПЧ с распределенной избирательностью функции усиления и избирательности обеспечиваются в каждом каскаде. По числу резонансных контуров усилители подразделяются на одноконтурные и двухконтурные. В одноконтурных усилителях все контуры могут быть настроены на промежуточную частот (настроенные УПЧ) или могут иметь соответствующую расстройку (УПЧ с парами или тройками расстроенных каскадов). В двухконтурных усилителях применяются полосовые фильтры, образованные системой связанных контуров.

По способу включения электронных усилительных приборов УПЧ подразделяют на усилители с общим эмиттером и УПЧ с каскодным включением транзисторов (чаще по схеме ОЭ-ОБ). Широко используются УПЧ на интегральных схемах.

Усилители промежуточной частоты могут выполняться либо в виде одного блока с приблизительно однотипными каскадами (или группами каскадов), либо в виде двух блоков – блока предварительного и блока главного усилителя. В последнем случае, типичным для приемников, не имеющих УВЧ, предварительный усилитель (ПУПЧ) размещается вблизи антенны. Он должен обладать малым коэффициентом шума и обеспечивать усиление сигнала, достаточное для компенсации потерь сигнала в кабеле, соединяющем оба усилительных блока, и создания необходимого превышения уровня сигнала над уровнем возможных помех.

Для широкополосного усиления сигнала на промежуточной частоте широко используют одноконтурные схемы с настроенными и расстроенными каскадами, а также схемы с двухконтурными настроенными каскадами.

Выбирая тип схемы широкополосного УПЧ, необходимо учитывать достоинства и недостатки различных схем по простоте настройки и регулировки, качеству воспроизведения формы сигнала, избирательности по соседнему каналу, критичности к разбросу параметров усилительных электронных приборов, стабильности фазового сдвига и времени запаздывания.

С точки зрения простоты схемы лучшими являются одноконтурные настроенные усилители. Эти усилители по сравнению с другими типами УПЧ при равных полосах пропускания в меньшей степени искажают форму радиоимпульса и менее чувствительны к разбросу параметров ламп и транзисторов.

В процессе эксплуатации приемных устройств с многоканальными трактами промежуточной частоты существенное значение имеет стабильность их амплитудно-частотных характеристик. В этом отношении также предпочтительнее одноконтурные настроенные усилители.

Вместе с тем по эффективности и избирательности более совершенными являются усилители на расстроенных тройках, затем следуют усилители двухконтурные и на парах, а самые низкие показатели имеют одноконтурные настроенные усилители.

Практически одноконтурные настроенные УПЧ применяются, если требуемая полоса пропускания не превышает 2 ÷ 3 МГц; одноконтурные расстроенные на парах - 5 ÷ 10 МГц и одноконтурные расстроенные на тройках - 15 ÷ 20 МГц. Однако при высоких требованиях к избирательности по соседнему каналу, с целью повышения прямоугольности формы амплитудно-частотной характеристики усилителя, схемы на парах и тройках расстроенных контуров могут использоваться и при меньших значениях ширины полосы пропускания.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5