ѕлитка шоколада за 100 шагов почему невозможно съесть шоколадку за 100 шагов.




ѕлитка шоколада за 100 шагов почему невозможно съесть шоколадку за 100 шагов.




   
      

–адиолокационный приемник сантиметрового диапазона

—одержание
¬¬≈ƒ≈Ќ»≈ 1
2.¬џЅќ– » ќЅќ—Ќќ¬јЌ»≈ ‘”Ќ ÷»ќЌјЋ№Ќќ… —’≈ћџ –Ћ— 2
2.1.јћѕЋ»“”ƒЌјя ћќЌќ»ћѕ”Ћ№—Ќјя —»—“≈ћј 3
2.2. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ѕј–јћ≈“–ќ¬ —»√ЌјЋј 4
3.¬џЅќ– » ќЅќ—Ќќ¬јЌ»≈ —“–” “”–Ќќ… —’≈ћџ ѕ–»®ћЌ» ј 9
—“–” “”–Ќјя —’≈ћј ћќЌќ»ћѕ”Ћ№—Ќќ… –Ћ— —ќѕ–ќ¬ќ∆ƒ≈Ќ»я 11
4. –ј—„®“ » ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ѕј–јћ≈“–ќ¬ —“–” “”–Ќќ… —’≈ћџ –ѕ–” 11
4.1. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ Ё ¬»¬јЋ≈Ќ“Ќџ’ ѕј–јћ≈“–ќ¬ јЌ“≈ЌЌџ 11
4.2. –ј—„≈“ ѕќЋќ—џ ѕ–ќѕ”— јЌ»я Ћ»Ќ≈…Ќќ√ќ “–ј “ј –ѕ–” 12
4.3. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ —“–” “”–џ –јƒ»ќ“–ј “ј 13
4.4. ¬џЅќ– √≈“≈–ќƒ»Ќј 14
4.5. ќЅ≈—ѕ≈„≈Ќ»≈ Ќ≈ќЅ’ќƒ»ћќ√ќ ”—»Ћ≈Ќ»я “–ј “ќћ ¬„ 14
4.6. –ј—„≈“ —≈Ћ≈ “»¬Ќќ—“» 15
4.7. –ј—ѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ »— ј∆≈Ќ»… 16
4.8. —“–” “”–Ќјя —’≈ћј –ѕ–” 17
4.9. ¬џЅќ– ЁЋ≈ћ≈Ќ“Ќќ… Ѕј«џ. «јƒјЌ»я Ќј –ј«–јЅќ“ ”  ј— јƒќ¬. 19
5.–ј—„≈“ ЁЋ≈ћ≈Ќ“ќ¬ ѕ–»Ќ÷»ѕ»јЋ№Ќќ… —’≈ћџ ѕ–»≈ћЌ» ј 23
5.1. јЌ“≈ЌЌџ… ѕ≈–≈ Ћё„ј“≈Ћ№ 23
5.2. –ј«–яƒЌ» » «јў»“џ ѕ–»≈ћЌ» ј 24
5.3. ¬’ќƒЌјя ÷≈ѕ№ 25
5.4. ѕ–≈ќЅ–ј«ќ¬ј“≈Ћ№ „ј—“ќ“џ (—ћ≈—»“≈Ћ№) 27
5.5. ”—»Ћ»“≈Ћ№ ѕ–ќћ≈∆”“ќ„Ќќ… „ј—“ќ“џ (”ѕ„) 29
–ј—„≈“ ”ѕ„ Ќј Ё¬ћ 32
5.6. –ј—„®“ ƒ≈“≈ “ќ–ј 33
5.7. ѕ–ќ¬≈–ќ„Ќџ… –ј—„®“ 35
ѕ–»Ќ÷»ѕ»јЋ№Ќјя —’≈ћј ѕ–»≈ћЌ» ј 35
—ѕ≈÷»‘» ј÷»я ЁЋ≈ћ≈Ќ“ќ¬ 36
6.“≈’Ќ» ќ-Ё ќЌќћ»„≈— ќ≈ ќЅќ—Ќќ¬јЌ»≈ 37
6.1. “Ёќ ¬џЅќ–ј ЁЋ≈ћ≈Ќ“Ќќ… Ѕј«џ 37
6.2. –ј—„≈“ “≈’Ќ» ќ-Ё ќЌќћ»„≈— »’ ѕќ ј«ј“≈Ћ≈… ЅЋќ ј ѕ„ 37
7.ќ’–јЌј “–”ƒј ѕ–» –јЅќ“≈ — –јƒ»ќЋќ ј÷»ќЌЌќ… —“јЌ÷»≈… 43
7.1. Ѕ»ќЋќ√»„≈— ќ≈ ƒ≈…—“¬»≈ —¬„ - »«Ћ”„≈Ќ»я Ќј ќ–√јЌ»«ћ „≈Ћќ¬≈ ј 43
7.2. «јў»“ј ќЅ—Ћ”∆»¬јёў≈√ќ ѕ≈–—ќЌјЋј ќ“ —¬„ »«Ћ”„≈Ќ»… 46
—ѕ»—ќ  Ћ»“≈–ј“”–џ : 49
ѕ–»Ћќ∆≈Ќ»≈ 50
Ћ»—“»Ќ√ ѕ–ќ√–јћћџ WINЋј’ 50
¬ведение
–адиолокационный приЄмник ( –Ћѕ ) €вл€етс€ составной частью
радиолокационных станций (–Ћ—), предназначенных дл€ обнаружени€,
определени€ координат и параметров движени€ удаленных объектов
(радиолокационных целей). ƒл€ извлечени€ информации используетс€
зондирование пространства радиосигналами, с последующим приемом
отражЄнной от целей электромагнитной энергии, причем информаци€ о
цел€х может содержатьс€ в изменении во времени амплитуды (или
отношении амплитуд) и частоты (или спектра) сигналов. “акой способ
носит название активной радиолокации с пассивным ответом.
ѕередатчик и приЄмник в таких системах, как правило, работают на
общую антенну.
¬ рамках данного проекта рассматриваетс€ приемное устройство
одноцелевой –Ћ— сопровождени€, осуществл€ющей непрерывное
слежение за перемещением цели. “ака€ –Ћ— представл€ет собой
наземную систему, у которой антенна с иглообразным лучом
смонтирована на поворотном устройстве со след€щим приводом,
которое, измен€€ положение антенны по азимуту и углу места,
позвол€ет следить за целью. ѕутем измерени€ угла прихода фронта
волны эхо-сигнала и корректировани€ положени€ антенны таким
образом, чтобы цель удерживалась в центре луча, определ€етс€ ошибка
ориентировани€ антенны.
–Ћ— сопровождени€ примен€ютс€ в основном дл€ управлени€
оружием, а также дл€ полигонных измерений траекторий полетов ракет.
ѕроизводитс€ измерение азимута, угла места и дальности цели (а в р€де
случаев и доплеровского сдвига частоты), по скорости изменени€ этих
параметров вычисл€етс€ вектор скорости цели и производитс€
прогнозирование ее положени€. ѕо этой информации осуществл€етс€,
например, наведение зенитных орудий и устанавливаетс€ момент
разрыва снар€дов. јналогичные функции –Ћ— сопровождени€
выполн€ютс€ дл€ выработки данных по наведению и команд
управлени€ зенитными ракетами.
–азличают –Ћ— импульсного и непрерывного излучени€. ¬ –Ћ— с
непрерывным излучением используютс€ немодулированные и „ћ
колебани€. ќднако наибольшее применение нашли импульсные
приемопередающие радиолокационные станции, излучающие в
направлении цели короткие зондирующие —¬„-радиоимпульсы с
фиксированным периодом следовани€, длительностью импульсов,
амплитудой и несущей частотой (рис.1.1,а), что обеспечивает высокую
разрешающую способность и точность при измерении дальности.
–адиоприемные устройства (–ѕр”) таких станций служат дл€ приема
части энергии излучаемых радиоимпульсов, отраженной от цели.
ќтраженные импульсы (рис.1.1,б) поступают на вход приемника с
временным сдвигом ?tD = 2R/c, где R Ц рассто€ние до объекта. »змер€€
?tD, ii?ii noaeou i ?annoiyiee ai oaee, а уceay aeaa?aiia iai?aaeaiiinoe
aioaiiu iicaieyao ii?aaaeeou iai?aaeaiea ia iauaeo.
–ис. 1.1 ќгибающие радиоимпульсов:
а) излучаемых антенной; б) отраженных от цели
2.¬ыбор и обоснование функциональной схемы –Ћ—
¬ след€щих системах –Ћ— сопровождени€ наиболее широко
используют методы сравнени€ сигналов по амплитуде или фазе ¬„
колебаний, прин€тых на два (и более) разнесЄнных в пространстве луча
антенны при одновременном сравнении сигналов, либо однолучевую
сканирующую антенну при последовательном сравнении сигналов.
ѕервый способ примен€етс€ в моноимпульсных след€щих
измерител€х, второй - в амплитудном методе сравнени€ при
коническом сканировании луча .
„увствительность методов сканировани€ и переключени€ луча к
флуктуаци€м амплитуды эхо-сигналов €вилась основной причиной
разработки –Ћ— сопровождени€, обеспечивающей одновременное
наличие всех лучей, необходимых дл€ вы€влени€ угловой ошибки.
¬ыходные сигналы всех лучей, соответствующие одному
зондирующему импульсу, могут быть одновременно сравнены,
благодар€ чему исключаетс€ вли€ние изменени€ амплитуды эхо-сигнала
во времени. “акой метод называетс€ моноимпульсным (полна€
информаци€ об угловых ошибках извлекаетс€ из одного импульса).
ћоноимпульсной аппаратуре присуща высока€ точность угловых
измерений, т.к. система облучателей жестко смонтирована и не имеет
движущихс€ деталей.
2.1.јмплитудна€ моноимпульсна€ система
Ёхо сигнал фокусируетс€ в виде "п€тна", поперечное сечение
которого в случае антенны с круговой апертурой имеет вид J1(x)/x ( J1(x)
функци€ Ѕессел€ 1го пор€дка). ѕ€тно находитс€ в фокальной плоскости,
если цель расположена на оси антенны, и смещаетс€ относительно
центра, когда цель отходит от оси. ќблучатель антенны расположен в
фокальной точке, так что принимаема€ энерги€ максимальна в том
случае, когда цель находитс€ на оси.
ќблучатель сконструирован таким образом, что он реагирует на
любое боковое смещение п€тна относительно фокальной плоскости.
ѕри использовании облучател€ в виде квадрата, образованного
четырьм€ рупорами, полна€ симметри€ обеспечиваетс€ когда п€тно
находитс€ точно в центре (на каждый из четырех рупоров попадает
одинаковое количество энергии. ѕри отклонении цели от оси антенны и
, следовательно, смещении п€тна относительно центра, равенство
энергий, принимаемых рупорами нарушаетс€. –Ћ— регистрирует
отклонение цели от оси антенны, сравнива€ амплитуды эхо-сигналов,
по€вл€ющихс€ в каждом из рупоров. Ёто осуществл€етс€ с помощью
—¬„ мостовых соединений, формирующих разности сигналов каждой
пары двойных рупоров. ƒл€ вы€влени€ ошибки по азимуту,
производитс€ вычитание выходного сигнала левой пары рупоров из
выходного сигнала правой пары. —игнал верхней пары вычитаетс€ из
выходного сигнала нижней пары.
—игналы, полученные в результате вычитани€ (разности), равные
нулю дл€ цели, наход€щийс€ на оси антенны, и возрастающими по
амплитуде по мере удалени€ цели от оси антенны. ‘аза разностных
сигналов мен€етс€ на 1800 при переходе цели через ось с одной стороны
на другую. —уммарный сигнал всех четырех рупоров используетс€ в
качестве опорного сигнала схемы детектора угловой ошибки, который
позвол€ет использовать изменени€ фазы разностного сигнала дл€
определени€ направлени€ отклонени€ цели от оси антенны. —уммарный
сигнал используетс€ также в схеме сопровождени€ по дальности и дл€
установлени€ опорного уровн€ в схеме ј–”.
—уммарный сигнал, а также угломестный и азимутальный
разностные сигналы преобразуютс€ в сигналы ѕ„ с помощью одного
общего гетеродина дл€ сохранени€ относительного соотношени€ фаз
сигналов по ѕ„. ¬ыходной суммарный сигнал ѕ„ детектируетс€ и
используетс€ в качестве входного видеосигнала схемы сопровождени€
по дальности. ¬ схеме сопровождени€ по дальности определ€етс€ врем€
прихода очередного эхо-сигнала от сопровождаемой цели и
вырабатываютс€ стробирующие импульсы, отпирающие
соответствующие цепи приемника только на те короткие интервалы
времени, когда ожидаетс€ эхо-сигнал выбранной цели. —тробированый
видеосигнал используетс€ также дл€ формировани€ напр€жени€
посто€нного тока дл€ схемы ј–” всех трех усилительных каналов ѕ„, в
которых ј–” поддерживает посто€нство угловой чувствительности
(крутизны сигнала ошибки) схемы сопровождени€ по углам, даже если
эхо-сигнал цели измен€етс€ в широком динамическом диапазоне. ƒл€
получени€ устойчивого автоматического сопровождени€ по углам
необходимо поддерживать с помощью ј–” посто€нство усилени€
след€щей системы схемы сопровождени€.
—уммарный сигнал ѕ„ используетс€ также, как опорный сигнал в
‘ƒ, вырабатывающих из разностных сигналов напр€жени€ сигналов
ошибки сопровождени€ по углам. ‘ƒ выполн€ет скал€рное умножение;
выходное напр€жение ‘ƒ:
e = ?? ??? ?cos(?) , где ?? ?- модуль суммарного сигнала; ?? ? - модуль
разностного сигнала; ? - фазовый угол между ними. ¬ правильно
отрегулированной –Ћ— ? принимает только два значени€: 0 или 1800,
так что единственным назначением фазочувствительной характеристики
детектора ошибки €вл€етс€ обеспечение положительной или
отрицательной пол€рности сигнала при 0 и 1800 соответственно, что
придает выходному сигналу детектора угловой ошибки признак
направлени€ отклонени€ от оси антенны.
¬ импульсной –Ћ— сопровождени€ выходным сигналом детектора
угловой ошибки €вл€етс€ бипол€рный видеосигнал, амплитуда которого
пропорциональна угловой ошибке, а пол€рность соответствует знаку
ошибки. Ётот видеоимпульс обычно подаетс€ на конденсатор, который
зар€жаетс€ до пикового значени€ видеоимпульса и сохран€ет это
напр€жение до следующего видеоимпульса. ¬ этот момент конденсатор
разр€жаетс€ и вновь зар€жаетс€ до уровн€, соответствующего новому
импульсу. Ётот импульс подаетс€ на ‘Ќ„, выходное напр€жение
посто€нного тока которого, €вл€ющеес€ напр€жением сигнала ошибки,
подаетс€ на усилители след€щей системы дл€ корректировани€
положени€ антенны.
2.2. ќпределение параметров сигнала
¬ыберем в качестве зондирующего сигнала простой сигнал с
базой равной 1 (радиоимпульсы с пр€моугольной огибающей, рис.2.2.1).
¬ыбор €вл€етс€ предварительным. ѕосле расчета импульсной мощности
передатчика Pи, если она превысит допустимое дл€ наземных –Ћ—
значение 1 ћ¬т/имп, зададимс€ приемлемой импульсной мощностью и
возьмем в качестве зондирующего сигнала сложный сигнал.
–ис. 2.2.1 ¬ременна€ и спектральна€ диаграммы радиоимпульсов,
отраженных от цели и поступающих на вход –ѕр”
–ис. 2.2.2 ¬ременна€ и спектральна€ диаграммы сигнала на выходе
линейной части –ѕр”
–ис. 2.2.3 ¬ременна€ и спектральна€ диаграммы видеоимпульсов на
выходе детектора –ѕр”
ƒанные к расчЄту:
ƒальность: R=150 км;
–азрешение по дальности: ?R=150 м;
—уммарна€ ошибка: ??=10 м;
Ёѕ– цели: ?ц=2 м2;
—корость цели: Vц=400 м/с;
ƒлина волны: ?=0,23 м.
–асчЄт параметров сигнала:
¬ыбор частоты следовани€ и длительности импульсов
производитс€ из услови€ однозначного измерени€ параметров целей на
максимальной дальности:
ѕериод повторени€ импульса:
„астота следовани€ импульсов:
ƒлительность импульса:
¬ схеме сопровождени€ по дальности рассматриваемой –Ћ—
определ€етс€ временной сдвиг очередного эхо-сигнала сопровождаемой
цели по отношению к след€щим импульсам, временное положение
которых соответствует оценке задержки сигнала цели. ѕоэтому врем€
установлени€ переднего фронта видеоимпульса (рис.2.2.3) должно
лежать в пределах: . ѕо этому параметру
определ€етс€ полоса пропускани€ линейной части –ѕр”, что будет
сделано в дальнейшем. ѕримем ?у=0,2 мкс.
¬ –Ћ— сопровождени€, измер€ющих дальность и два угла,
используют игольчатый луч. Ўирина луча антенны одинакова во всех
плоскост€х и определ€етс€ разрешением по углу: ?0,5??????.
“.к. измеритель угловых координат выходит за рамки данного
проекта, и в техническом задании отсутствуют значени€ ?? и ??, то ?0,5
принимаем равным 1,5о.
ќсновной характеристикой качества работы радиолокационной
станции, исход€ из еЄ целевого назначени€, €вл€етс€ точность слежени€.
ѕоказател€ми точности €вл€ютс€ ошибки работы системы. –азличают
динамическую и флюктуационную ошибку. ƒинамической ошибкой ?д
€вл€етс€ ошибка по задающему воздействию, а флюктуационна€ ?ф в
данном случае св€зана с собственным шумом приемника.
ќптимизаци€ системы по точности заключаетс€ в выборе
оптимального коэффициента усилени€ разомкнутой системы  ”опт, при
котором имеем минимум среднеквадратической ошибки .
 ак видно из графика (рис.2) зависимости ?д и ?ф от  ”, в оптимальном
режиме ?ф=?д, откуда
ќтношение сигнал/шум св€зано с флюктуационной ошибкой
соотношением:
, где полоса ?Fэ =(5..10)/2? ?2
Ќеобходимо учитывать потери в отношении сигнал/шум,
возникающие из-за следующих причин:
? потери при распространении радиоволн ?1 = 1...3 дЅ
? потери в антенно-фидерном тракте ? 2 = 1 дЅ
? потери при амплитудном детектировании ? 3 = 1...5 дЅ
? потери на квантование ? 4 = 2 дЅ ( при двухуровневом
квантовании )
—уммарный коэффициент потерь: ? = ??i = 5...10 дЅ.
ѕримем ? = 10 [дЅ] = 3,16 [раз]
ќтношение сигнал/шум с учетом потерь:
(–с/–ш)`= (–с/–ш)?? = 0,45?3,16 ? 1,42
ќпределение параметров антенны:
 оэффициент направленного действи€ ( Ќƒ):
ѕримем коэффициент полезного действи€ ( ѕƒ) антенны
равным: ?=0,95.
 оэффициент усилени€ :
–асчет требуемой мощности передатчика –Ћ— производим на
основе уравнени€ дальности радиолокации, без учета вли€ни€ «емли
(высота объектов достаточна):
где ?ц - эффективна€ площадь рассе€ни€ цели
? -  ѕƒ антенны ( ? ? 0,95 )
k = 1,38x10-23 ƒж/  - посто€нна€ Ѕольцмана
“0 = 290   - температура воздуха по  ельвину
Ў = 3,5 - коэффициент шума приемника
?0 = 0,002...0,004 дЅ/км - величина затухани€ волн в атмосфере.
ѕримем ?0 = 0,002 дЅ/км.
R = Rmax ? e-0,115?0Rmax = 150 ? e-0,115x0,002x150 ?145 км
?R = Rmax -R = 150-145 =5 км
ѕолоса приемника: Fпр = 1/?и = 1 / 1?10-6 = 1 ћ√ц
ѕолоса шума приемника: Fш= 1,1Fп =1,1?106= 1,1 ћгц
»мпульсна€ мощность передатчика:
–и <1 ћ¬т, следовательно можно использовать простой сигнал.
3.¬ыбор и обоснование структурной схемы приЄмника
—труктурные схемы –ѕр” различаютс€ прежде всего “¬„ ( тракт
высокой частоты ). —уществует несколько различных типов схем.
1.) ƒетекторный тип
2.) ѕр€мого усилени€
3.) —упергетеродинного типа
ѕриЄмник пр€мого детектировани€ характерен отсутствием
усилени€ колебаний радиочастоты до детектора. ≈го отличает низка€
чувствительность и избирательность.
ѕриЄмник пр€мого усилени€ содержит ”–„. ¬÷ и ”–„ настроены
на частоту принимаемого сигнала, на которой и осуществл€етс€
усиление. “.к. используетс€ многокаскадный ”–„, то это обуславливает
снижение его устойчивости и общей избирательности приЄмника,
затрудн€ет техническую реализацию перестройки по частоте.
“рудности. св€занные с многокаскадностью ”–„, позвол€ет
устранить, в принципе, использование регенеративных и
сверхрегенеративных усилителей, обеспечивающих большее усиление
на каскад. ќднако такие усилители обладают повышенными
искажени€ми, относительно низкой устойчивостью по отношению к
дестабилизирующим факторам, повышенной веро€тностью паразитного
излучени€. ѕо этой причине они примен€ютс€ редко, и наход€т
применение, в частности, в портативных приЄмниках —¬„. ѕри любых
типах используемых ”–„ полностью преодолеть присущие схеме
пр€мого усилени€ недостатки не удаЄтс€, поэтому в насто€щее врем€
такие –ѕр” с фиксированной настройкой примен€ютс€ практически
лишь в микроволновом и оптическом диапазонах, что не
соответствует характеристикам проектируемого –ѕр”, т.к. он
рассчитан на работу в сантиметровом диапазоне.
—ущественное улучшение всех показателей –ѕр” достигаетс€ на
основе принципа преобразовани€ частоты принимаемого сигнала -
переноса его в частотную область, где он может быть обработан с
наибольшей эффективностью. —амое широкое распространение во всех
радиодиапазонах получила построенна€ на этом принципе схема
супергетеродинного приемника. Ёта схема в насто€щее врем€ наиболее
совершенна.
ѕриемники супергетеродинного типа позвол€ют успешно решать
задачи получени€ требуемой фильтрации принимаемого сигнала,
обеспечение заданного усилени€, решение проблемы селективности,
простоты перестройки, котора€ обеспечиваетс€ с помощью простых
колебательных систем преселектора.
ќтносительна€ широкополосность приемников импульсных
сигналов позвол€ет, как правило, строить такие приемники с
однократным преобразованием частоты.
»з выше сказанного можно сделать вывод, что построение
проектируемого –ѕр” целесообразно выполн€ть по супергетеродинной
схеме, наилучшим образом удовлетвор€ющей заданным техническим
требовани€м.
јмплитуда сигналов, поступающих на вход радиолокационного
–ѕр”, измен€етс€ в широких пределах, т.к. мощность отраженных от
цели сигналов обратно пропорциональна четвертой степени рассто€ни€
до цели (которое может мен€тьс€) и, кроме того, зависит от типа цели и
еЄ эффективной поверхности рассеивани€. –абота –Ћ— в реальных
услови€х сопровождаетс€ действием разного рода активных и
пассивных нестационарных помех естественного и искусственного
происхождени€, уровень мощности которых зачастую значительно (на
20..60 дЅ) превышает уровень полезного сигнала, а параметры априорно
неизвестны. ¬оздействие помех еще больше расшир€ет диапазон
изменени€ сигналов, поступающих в антенну –Ћ—.
ѕределы изменени€ амплитуд напр€жени€ сигнала от U—мин до U—макс
характеризуютс€ динамическим диапазоном сигналов D— = U—мин/U—макс,
который может быть выражен в децибеллах: D— [дЅ] = 20lg(U—мин/U—макс).
ƒл€ радиолокационных сигналов D— ???50...120) дЅ [9], однако дл€ –Ћ—
конкретного назначени€ обычно принимают D— ? (50..90) дЅ, т.к.
известны типы целей и пределы изменени€ дальности.
—труктурна€ схема моноимпульсной –Ћ— сопровождени€
4. –асчЄт и определение параметров структурной схемы
–ѕ–”
4.1. ќпределение эквивалентных параметров антенны
ѕроектируемый радиолокационный приемник имеет настроенную
антенну, т.е. еЄ сопротивление чисто активно и равно сопротивлению
фидера:
Zј = Rј = Rф = 75 ќм
ќтносительна€ шумова€ температура антенны:
ta=TA/T0,
где T0 - стандартна€ температура приЄмника “0=290 0   ;
“ј - абсолютна€ шумова€ температура антенны.
ѕо графику зависимости шумовой температуры идеальных приемных
антенн от частоты (рис 1.4 [ 3 ]) находим: “ј =140 0  .
ta=140 / 290=0,48
4.2. –асчет полосы пропускани€ линейного тракта –ѕр”
ƒл€ импульсных сигналов полоса пропускани€ приемника
выбираетс€ исход€ из получени€ максимального отношени€ сигнал/шум
на выходе радиотракта. “ака€ полоса называетс€ оптимальной и
определ€етс€ как:
ѕс= (0,8..1,4)/?уст ??1/0,2 мкс=5 ћ√ц
Ўирина полосы пропускани€ линейного тракта ѕ складываетс€ из
ширины спектра принимаемого сигнала ѕс, доплеровского смещени€
частоты сигнала fд и запаса полосы, требуемого дл€ учета
нестабильностей и неточностей настроек приемника ѕнс:
ѕ=ѕс+2?fд+ѕнс
ƒоплеровское смещение:
?fд = 2fсVц/с = 2?1,3?109?400/3?108=3,5к√ц,
где Vц- скорость цели относительно антенны –Ћ—;
с - скорость света в вакууме.
«апас полосы дл€ учЄта нестабильностей:
,
где бс - относительна€ нестабильность несущей частоты принимаемого
сигнала; при использовании в передатчике кварцевой стабилизации
частоты несущей можно получить бс =(10-5...10-6)
бг- относительна€ нестабильность частоты гетеродина, которую на
данном этапе можно оценить лишь приблизительно, использу€ данные
таблицы 2.1 [3]. ¬ыбрав транзисторный однокаскадный гетеродин
с кварцевой стабилизацией , можно получить бг=10-6;
бпр - относительна€ погрешность и нестабильность настройки
контуров тракта промежуточной частоты, принимаем
бпр=(0,0003...0,003);
бн - относительна€ нестабильность частоты, вызванна€ неточностью
настройки контуров гетеродина, бн = (0,001...0,01);
ѕромежуточна€ частота выбираетс€ из услови€:
fпр>(10...20)/?и =15/1?10-6=15 ћ√ц.
¬ –Ћѕ миллиметрового и сантиметрового диапазонов промежуточна€
частота равна либо 30, либо 60 ћ√ц [5]. ¬ыберем промежуточную
частоту из стандартного р€да:
fпр=30 ћ√ц.
„астота гетеродина: fг=fc-fпр=1,3-0,03=1,27 √√ц .
=
= 13 ћ√ц
ѕнс>(1,2...1,5)?ѕс, следовательно придЄтс€ использовать частотную
автоматическую подстройку частоты ( „јѕ„ ) или фазовую
автоподстройку частоты (‘јѕ„).
ѕри использовании „јѕ„с  чапч=10 полоса пропускани€ приемника:
ѕ„јѕ„=ѕс+(2?fд+ѕнс)/ чапч=5?103+(7+13?103)/10 ????? ћ√ц .
ѕри использовании ‘јѕ„с  фапч ??? полоса пропускани€ приемника:
ѕ‘јѕ„=ѕс+(2?fд+ѕнс)/ чапч=5?103+(7+13?103)/~ ??? ћ√ц .
ѕ‘јѕ„ не намного уже, чем ѕ„јѕ„, поэтому дл€ упрощени€ схемы
будем использовать „јѕ„.
–асчет предельно допустимого коэффициента шума:
где:
?  р.ф. ??0,8 - коэффициент передачи фидера по мощности.
? ѕш = 1,1?ѕ = 1,1?6,3=6,93 ћ√ц.
?   - посто€нна€ Ѕольцмана  =1,38?10-23 ƒж/ .
Ўдоп ??(1?10-12/(1,38?10-23?290?6,93?106?1,4)-0,48+1)?0,8=
= (25,75-0,48+1) ?0,8 = 21,02
4.3. ќпределение структуры радиотракта
ќценим коэффициент шума линейного тракта –ѕр”, после чего решим
вопрос о включении или невключении ”–„ в состав радиотракта.
 оэффициент шума радиотракта без использовани€ усилител€
радиочастоты ( ”–„ ) :
Ў=(Ўвц+(Ўпч-1)/ вц+(Ўупч-1)/( вц? пч))/ р.ф.
¬се коэффициенты шума ориентировочно берЄм из таблицы 6.1 [3]:
Ўвц=1,3  вц=0,8
Ўурч=1,5  урч=10
Ўпч=5  пч=8 (при использовании транзисторного ѕ„)
Ўупч=10
Ў=( 1,3+(5-1)/0,8+(10-1)/(8?0,8))/0,8=9,5 < Ўдоп=21,02?
? можно обойтись без ”–„.
4.4. ¬ыбор гетеродина
»сходные данные дл€ выбора гетеродина:
? –абоча€ частота fг=fc-fпр=1,3-0,03=1,27 √√ц;
? “ребуема€ выходна€ мощность –√вых;
? ƒиапазон перестройки по частоте;
? Ўумовые характеристики.
÷елесообразно использовать полупроводниковый гетеродин на диоде
√анна (√ƒ√). ¬ыходна€ мощность гетеродина должна быть достаточна
дл€ нормальной работы смесителей и схем „јѕ„ всех трех каналов
приема –Ћ—:
–√вых = (–с + –апч )?3 = (6+9)?3 =45 м¬т;
»з таблицы 8.4 [3] выбираем √ƒ√ типа VSC-9019, имеющий следующие
параметры:
? диапазон рабочих частот f√,√√ц.......................................1..2;
? шаг перестройки: электронной ?fэл,ћ√ц...........................50;
механической ?fмех,ћ√ц....................200;
? выходна€ мощность –√вых , м¬т........................................100;
? напр€жение питани€ Uпит,¬.................................................11;
? ток потреблени€ I,ј............................................................0,5;
4.5. ќбеспечение необходимого усилени€ трактом ¬„
ќбеспечение достаточного усилени€ радиосигнала трактом ¬„
необходимо дл€ нормальной работы детектора, а так же получени€
низкого уровн€ шума. ќсновное усиление обеспечиваетс€ в тракте ѕ„.
ќсновными требовани€ми к усилительным каскадам линейного тракта
€вл€ютс€ их достаточна€ устойчивость (возможно меньшее число
каскадов) и построение на основе наиболее экономичной и современной
электронной базы.
 оэффициент усилени€ линейного тракта:
,
где Rј - активное сопротивление антенны;
Uпр - амплитуда сигнала на выходе ”ѕ„;
“ребуема€ амплитуда сигнала на выходе ”ѕ„ определ€етс€ амплитудой
напр€жени€, необходимой дл€ нормальной работы детектора: Uвых=1¬.
–ассчет коэффициента усилени€ линейного тракта:
 оэффициент передачи по мощности согласно таблицы 6.1 [3] дл€
транзисторного преобразовател€ частоты примем равным:
 –пч = 8
јмплитуда напр€жени€ на входе ”ѕ„ :
Uвх= 4–вх?Rвх = 2?–а? вц? пч?Rвх = 2?10-12?0,8?8?103 = 0,13 м¬.
 оэффициент усилени€ ”ѕ„ по напр€жению:
 упч=Uвых/Uвх=1/(1,3?10-4)=7,6?103
4.6. –асчет селективности
—елективность по зеркальному каналу обеспечиваетс€ с помощью
частотно - избирательной входной цепи, а по соседнему каналу -
использу€ два одиночных контура: на выходе преобразовател€ частоты
и на выходе ”ѕ„.
—елективность по зеркальному каналу:
ѕринимаем dэс=0,006
= 23,8 дЅ,
Ёквивалентное затухание одиночных контуров:
dэп= ѕ/(?2?fпр)=6,3/(?2?30)=0,15
—елективность по соседнему каналу:
ѕолагаем: ?fск= ѕ=6,3 ћ√ц;
n=2,
тогда:
= 18,9 дЅ
4.7. –аспределение искажений
ѕри рассмотрении такой характеристики –ѕр”, как допустимый
уровень частотных и временных искажений сигнала, остановимс€ на
наиболее существенном дл€ приемников импульсных сигналов
показателе - искажени€х переднего фронта импульса. –аспределение
искажений этого вида по каскадам –ѕр” можно выразить в величине
времени установлени€ переднего фронта импульса и записать
следующим образом:
= 0,2 мкс
»скажени€, вносимые входной цепью незначительны и составл€ют:
0,0064 мкс
”–„ €вл€етс€ инерционным звеном, поэтому искажени€, вносимые им,
довольно велики: 0,024мкс
»скажени€, вносимые преобразователем частоты, составл€ют:
0,008мкс
Ќаибольшие искажени€ переднего фронта радиоимпульсов внос€тс€
детектором из-за шунтировани€ выходного контура ”ѕ„ входным
сопротивлением детектора:
0,04мкс
ќставшеес€ искажение переднего фронта импульса вноситс€
сравнительно узкополосным ”ѕ„. ќпределим допустимые искажени€,
приход€щиес€ на один каскад ”ѕ„:
4.8. —труктурна€ схема –ѕр”
—труктурна€ схема радиоприемного устройства моноимпульсной –Ћ—
сопровождени€
¬ходна€ цепь (¬÷)
¬ходна€ цепь приЄмника обеспечивает защиту приемника от
перегрузок и повреждени€ —¬„ мощностью сигнала, поступающего на
рабочей частоте при работе на одну антенну с передатчиком. ¬÷
св€зывает выход антенно-фидерного устройства со входом 1-ого
каскада приЄмника, в данном случае со смесителем. ѕри этом вход и
выход входной цепи должны быть согласованны с волновыми
сопротивлени€ми присоедин€емых к ним линий передач, чтобы в
местах соединени€ не возникало отражений —¬„ энергии.
¬ нашем случае входна€ цепь должна выполн€ть следующие
функции :
? частотна€ селекци€ принимаемых сигналов дл€ уменьшени€
помех на нерабочей частоте.
? подавление зеркального канала.
? защита 1-ого каскада приЄмника от перегрузки и повреждени€
мощностью —¬„ сигналов, поступающих в приЄмник на рабочих
частотах .
ƒл€ защиты приЄмника от перегрузок будем использовать
антенный переключатель (јѕ) и устройство защиты приЄмника
(”«ѕ) .
ƒл€ выполнени€ ¬÷ функций селекции и подавлени€ шумов
зеркального канала используем полосовой фильтр.
ѕреобразователь частоты (ѕ„)
ѕреобразователь частот (смеситель) –ѕр” –Ћ— часто выполн€етс€ на
диодах по балансной схеме. ƒл€ балансных смесителей на диодах с
барьером Ўотки (ƒЅЎ) потери сигнала в сантиметровом и
миллиметровом диапазоне составл€ют соответственно 5..8 и 6..10 дЅ, а
коэффициент шума - 6..9 и 7..12 дЅ, что неприемлемо в нашем случае
из-за отсутстви€ ”–„ в составе радиотракта.
¬ сантиметровом диапазоне используют ѕ„ на бипол€рных
транзисторах (Ѕ“), которые обладают коэффициентом усилени€ 3-12 дЅ
и коэффициентом шума 1,7 - 4,6 дб. ќднако лучшие характеристики во
всем —¬„ диапазоне имеют ѕ„ на полевых транзисторах (ѕ“), так как в
более широком диапазоне 1-15 √√ц они обеспечивают усиление 8-12
дб при коэффициенте шума 1,1 - 3,5 дб.   преимуществам смесителей
на ѕ“ можно отнести более простые цепи смещени€ по посто€нному
току и более высокую температурную стабильность. ѕоэтому
используем транзисторный преобразователь частоты на полевом
транзисторе с барьером Ўотки (ѕ“Ў), усилительные и шумовые
свойства которого, в основном, и определ€т чувствительность –ѕр”.
”силитель промежуточной частоты (”ѕ„)
ќсновное усиление в –ѕр” обеспечиваетс€ усилителем
промежуточной частоты. —хемотехника каскадов этого устройства
разнообразна, однако заметно упростить приЄмник позвол€ет
применение в качестве усилительных элементов аналоговых
интегральных микросхем(»ћ—).
ќсновные требовани€, предъ€вл€емые к ”ѕ„ - это малый
коэффициент шума и достаточно высокий коэффициент усилени€, а
кроме того он должен обладать широким динамическим диапазоном,
линейной ‘„’ и равномерной ј„’ в рабочем диапазоне частот,
хорошо согласован, обладать высокой надЄжностью.
¬ насто€щее врем€ в наибольшей мере этим требовани€м
удовлетвор€ют ”ѕ„ на интегральных микросхемах. ”ѕ„ с
логарифмической амплитудной характеристикой (Ћј’), который
наилучшим образом выполн€ет усилительные функции при широком
динамическом диапазоне входных сигналов, реализуем на »ћ—.
ƒетектор(ƒ) импульсных сигналов
ѕри детектировании импульсных сигналов разлиают два вида:
пиковое и импульсное детектирование. ¬ первом случае определ€етс€
только амплитуда импульсов, качество же воспроизведени€ формы их
огибающей играет второстепенную роль.
¬ нашем случае импульсного детектировани€ необходимо
воспроизвести огибающую каждого поступающего на детектор
радиоимпульса. ƒл€ этого обычно примен€етс€ диодный детектор,
посто€нна€ величина времени (RC) нагрузки которого выбираетс€
достаточно большой, так, чтобы в течение времени между
радиоимпульсами напр€жение на выходе не успевало заметно
снизитьс€, а измен€лось по закону огибающей последовательности
радиоимпульсов. Ќаличие в схеме детектора реактивных элементов
приводит к искажению формы импульсов, т.к. вызывает переходные
процессы , за счет которых увеличиваетс€ врем€ установлени€ ?у и
врем€ спада ?сп импульсов на его выходе. ќбеспечение минимальных
искажений формы импульсов (?у и ?сп), в заданных пределах, €вл€етс€
главной задачей импульсного детектора. ∆елательно при этом получить
высокий коэффициент передачи, но не за счет увеличени€ искажений
сверх заданной величины.
–ежим работы и параметры схемы импульсного детектора выбираетс€
из услови€ обеспечени€ допустимых искажений формы импульсов.
—хемы пикового и импульсного детекторов аналогичны, отличие
только в том , что посто€нна€ времени нагрузки у пикового детектора на
два, три пор€дка больше, чем у импульсного. ¬ таких детекторах
используют германиевые диоды.
4.9. ¬ыбор элементной базы. «адани€ на разработку каскадов.
Ќа частотах до 7 √√ц в транзисторных преобразовател€х широко
используютс€ бипол€рные транзисторы (Ѕѕ), на более высоких
частотах, включа€ миллиметровый диапазон - полевые транзисторы с
барьером Ўотки (ѕ“Ў). »ме€ выбор между Ѕѕ и ѕ“Ў предпочтение
отдают ѕ“Ў, так как они обладают лучшими шумовыми и
усилительными показател€ми, поэтому используем транзисторный
преобразователь частоты на двухзатворном ѕ“Ў. ƒл€ применени€ в
смесителе был выбран арсенид-галиевый ѕ“Ў јѕ 328-2, альтернативы
которому отечественна€ промышленность не выпускает.
»сходные данные дл€ расчЄта:
„астота входного сигнала fc = 1,3 √√ц???=23см;
 оэффициент шума транзистора Ўтр=1,5 (ориентировочно)
„астота гетеродина fг = 1,27 √√ц
ƒл€ применени€ в ”ѕ„ остановимс€ на отечественных »ћ— серии
 175. —ери€ »ћ— 175 представл€ет собой комплект интегральных
микросхем, предназначенных дл€ применени€ в трактах промежуточной
частоты радиолокационной и св€зной техники, а так же в других узлах
–Ёј.
»ћ—  175”¬2 - универсальна€ усилительна€ схема, обладает
следующими характеристиками:
Ќапр€жение источника питани€ - 6,6 ¬
“ок потреблени€ - 3,5 мј
 оэффициент усилени€ - 10
¬ходное сопротивление - 1 кќм
¬ыходное сопротивление - 1,9 кќм
¬ерхн€€ гранична€ частота - 40 ћ√ц
 оэффициент шума - 10 дЅ
»ћ—  175”¬4 - универсальна€ усилительна€ схема, обладает
следующими характеристиками:
Ёлектрические параметры »ћ—  175”¬4 при 25????о— и Uпит=6,3 ¬:
? ток потреблени€ Iпот,мј при Uвх=0 ¬, не более.................1,8...3;
? напр€жени€ на выводах, ¬: 9.........................................3,5...4,5;
11...........................................2...2,9;
12........................................1,3...1,5;
13...........................................0,9...1,5;
между выводами 2 и 10............................................-2...+2;
? крутизна вольт-амперной характеристики Sэ, мј/¬,
при Uвх=10 м¬ и fвх=1 ћ√ц.........................................................10;
? коэффициент шума Kш, дЅ при fвх=20 ћ√ц, не более..................8;
? верхн€€ гранична€ частота fв, ћ√ц, при Uвх=10 м¬..................150.
ѕредельные эксплуатационные параметры »ћ—  175”¬4:
? напр€жение питани€ Uпит, ¬: минимальное....................................3;
максимальное.................................9,5;
номинальное...................................6,3;
? максимальное напр€жение, ¬, на выводах: 2,10......................12,5;
13...........................1,2;
? входное напр€жение, ¬: синфазное........................................2...4,4;
дифференциальное.........................-2...+2;
»сход€ из необходимости обеспечени€ таких параметров ”ѕ„, как
? низкий коэффициент шума;
? малые искажени€ переднего фронта радиоимпульсов;
? заданный коэффициента усилени€ при минимальном числе каскадов
? минимальную себестоимость (исход€ из данных табл. 6.1),
дл€ использовани€ в ”ѕ„ выбираем [7] »ћ—  175 ”¬ 4 (рис.4.9.2).
–ис. 4.9.2: принципиальна€ схема »ћ—  175”¬4
Ќазначение выводов: 1 - общий;
2 - выход 1;
3 - внутренний нагрузочный резистор 1;
4 - вход1;
5 - обща€ точка внутренних нагрузочных резисторов;
6 - вход 2:
7 - внутренний нагрузочный резистор 2;
8 - +Uпит;
9 - вывод делител€ напр€жени€ 1;
10 - выход 2;
11 - вывод делител€ напр€жени€ 2;
12 - вывод делител€ напр€жени€ 3;
13 - вход регулировки усилени€;
14 - вывод установки и контрол€ режима.
ƒанные дл€ расчЄта:
„астота сигнала fпч = 30 ћ√ц
 оэффициент усилени€  = 6?103
»скажени€ переднего фронта импульса ?у = 0,09 мкс;
ƒл€ использовани€ в детекторе из литературы [3] выбираем
детектирующий полупроводниковый диод ƒ9Ѕ, т.к. его
характеристики удовлетвор€ют следующим требовани€м:
fпч = 30 ћ√ц < fд = 40 ћ√ц;
Cд = 1...2 п‘;
Uпр = 0,9 ¬;
Iпр = 90 мј;
Ri = 10 ќм;
Uобрmax = 10 ¬;
Iобр = 250 мкј;
Rобр = 0,4 ћќм.
ƒанные дл€ расчЄта:
„астота сигнала ѕ„ fпч = 30 ћ√ц;
ѕараметры входного контура Lк=50 н√н; —к = 2 п‘;
ƒопустимые искажени€ импульса :
¬рем€ нарастани€ импульса ?у =0,2 мкс;
¬рем€ спада импульса ?сп = (0,3...0,5)??и = (0,3...0,5)?1 = 0,3 мкс;
Uвхƒет = 0,5 ¬;
Kд ~ 0,8 ...0,9.
5.–асчет элементов принципиальной схемы приемника
5.1. јнтенный переключатель
ќдним из основных узлов –Ћѕ €вл€етс€ антенный переключатель
(јѕ).јнтенные переключатели предназначены дл€ коммутации
передатчика к антенне на врем€ прихода отраженных или ответных
сигналов. ќни должны: обеспечить уменьшение до минимума
мощности излучаемого зондирующего импульса просачивающегос€ на
на вход приемника; быть быстродействующими т.к. с увеличением
времени срабатывани€ возрастает веро€тность пробо€ входных цепей
приемника, а с увеличением времени востановлени€ увеличиваетс€
минимальна€ дальность –Ћ— (мертва€ зона обзора на малых
рассто€ни€х от –Ћ—); иметь минимальные потери мощности при
излучении зондирующего импульса и особенно при приеме
отраженного от цели сигнала; обладать большим сроком службы и
высокой надежностью.  оммутационные јѕ состо€т настроенных
отрезков линий и газоразр€дных приборов (разр€дников), измен€ющих
сопротивление под действием мощных —¬„ сигналов. –азр€дники
включают в фидерный тракт –Ћ— параллельно или последовательно.
јѕ на необратимых элементах примен€ют в –Ћ—
сантимитрового диапазона. ¬ качестве необратимых элементов
используют фидерные вентили и циркул€торы.
ѕри расположении феррита волноводе , передаваема€ по волноводу
электромагнитна€ энерги€. ¬ зависимости от направлени€ ее движени€
либо поглащаетс€ либо проходит практически без потерь. ‘еррит
помещаетс€ в сильное поле посто€нного магнита. ѕри этом
ферромагнитный резонанс наступает только при движении
электромагнитной волны в одном направлении. ѕри резонанасе
практически вс€ —¬„ энерги€ в волноводе поглащаетс€ вентилем.
¬ыбор типа јѕ зависит отмощности излучаемого зондирующего
импульса. ѕри мощности импульса 100-150  ¬т јѕ реализуют
путем последующего соединени€ ферритового циркул€тора, газового
разр€дника и диодного резонансного —¬„ ограничител€ (рис. )
ѕри мощности 1-2  ¬т газовый разр€дник не ввод€т в состав јѕ.
¬ јѕ (рис. ) используют два последовательно соединенных
циркул€тора ÷1 и ÷2. —игнал от передатчика поступает на плече 1
циркул€тора ÷1 и через плече 2 подаетс€ в антенну; при этом на выход
плеча 3 сигнал от передатчика проходит с существенным ослаблением
(13- 25 дб). ƒалее сигнал с плеча 3 циркул€тора ÷1 подаетс€ через
циркул€тор ÷2 на разр€дник –, уменьша€ его сопротивление до нол€.
ѕри этом —¬„ сигнал отражаетс€ от разр€дника к плечу 2 циркул€тора
÷2 и поглощаетс€ в согласованной нагрузке R. «ажигание разр€дника –
спуст€ некоторое врем€ ( с) после изменени€ зондирующего импульса.
¬ыдел€ема€ за это врем€ энерги€ может вывести из стро€ последующие
каскады приемника. ƒл€ предотвращени€ этого в схеме јѕ
предусматриваетс€ —¬„ ограничитель, подключенный к основной
линии в т.ј через отрезок линии l = ?/2. ќграничитель состоит из
последовательносоединенных диода ƒ и короткозамкнутого шлейфа
длинной l2 с индуктивным реактивным сопротивлением, параллельно
которым подключен разомкнутый емкостной шлейф длиной l1. ѕри
сигнале высокого уровн€ диод ƒ эквивалентен цепи из
последовательносоединенных сопротивлени€ и индуктивности.при этом
между т.¬ и подложкой образуетс€ параллельный резонансный
контур,сопротивление которого при резонансе велико. «начит,
четвертьволновый отрезок линии длинной l при высоком уровне
сигнала работает практически в режиме холостого хода; входное
сопротивление линии равно 0. «начит, сигнал просачивающийс€ в
ограничитель отражаетс€ обратно в циркул€тор ÷2. ѕолезный сигнал,
отраженный от цели, поступает от антенны на плече 2 циркул€тора ÷1,
практически без ослаблений передаетс€ на плече 3 циркул€тора ÷1 и
далее через плечи 1 и 2 циркул€тора ÷2 на разр€дник –. ћощность
отраженного сигнала недостаточна дл€ зажигани€ разр€дника,
вследствие чего прин€тый антенной сигнал передаетс€ по основной
линии в последующие каскады приемника. ƒл€ сигнала малого уровн€
отрезок линии длинной l работает практически в режиме  .«.; входное
сопративление этой линии равно бесконечности и энерги€ прин€того
сигнала проходит в последующие каскады –Ћѕ практически без
ослаблени€.
5.2. –азр€дники защиты приемника
«ащиту триодов входного каскада –Ћѕ отперегрузки и повреждени€
—¬„ сигналами (от собственного передатчика –Ћ— или от внешних
источников помех) в полосе рабочих частот, как уже указывалось,
обычно осуществл€ют разр€дником защиты приемника (–«ѕ) и
ограничителем —¬„-мощности на полупроводниковых диодах.
–«ѕ описываютс€ двум€ группами параметров: параметрами
низкого уровн€ мощности, характеризующими свойства –«ѕ в режиме
приема слабых сигналов (—¬„ разр€да нет), и параметрами высокого
уровн€ мощности характеризующими его защитные свойства при
воздействии на него мощных импульсов —¬„ (происходит —¬„
разр€д).
  параметрам низкого уровн€ мощности относ€тс€:
? полоса рабочих частот ѕраб= fmax - fmin, выраженна€ в процентах
по отношению к средней частоте рабочего диапазона ѕраб, % ;
? потери в режиме приема Lпр, дЅ;
? коэффициент сто€чей волны  —¬.
ќсновными параметрами высокого уровн€ мощности €вл€ютс€:
? максимально допустима€ импульсна€ мощность Pи(к¬т)на входе –«ѕ;
? мощность зажигани€ Pзаж (м¬т) - максимальна€ импульсна€
мощность, на выход «ѕ;
? энерги€ пика Wп (ƒж) и мощность плоской части Pпл (м¬т) —¬„
импульса, просачивающа€с€ через –«ѕ во врем€ его горени€;
? врем€ восстановлени€ –«ѕ tв (мкс),
? характеристика времени tG после окончани€ вх.импульса —¬„, в
течение которого потери сниз€тс€ до условной величины Lпр + G (дЅ).
ƒиодный ограничитель, в отличае от –«ѕ, не требует никаких
питающих напр€жений и поэтому обеспечивает защиту как при
включенной, так и при выключенной аппаратуре. ќн характеризуетс€
двум€ состо€ни€ми: состо€нием пропускани€ при малой мощности
сигнала, т.е. на низком уровне мощности (потери пропускани€ Lпр
малы), и при состо€нием запирани€ при большой мощности сигнала, т.е.
на высоком уровне мощности (потери запирани€ Lзап велики).
5.3. ¬ходна€ цепь
¬ используемом диапазоне частот в силу особенностей
несимметричных полосковых волноводов [9] наиболее перспективно
использование согласующих цепей на микрополосковых лини€х.
ќсновными характеристиками микрополосковой линии, сечение
которой показано на ( рис.5.1.1, б) €вл€ютс€: волновое сопротивление и
эффективна€ диэлектрическа€ проницаемость, которые завис€т от
толщины подложки Ќ, ширины микрополосковой линии ≈, толщины
металлизированного сло€ t и относительной диэлектрической
проницаемости ?. »з соображений технологичности широкое
применение в качестве полосовых фильтров (ѕ‘) находит св€занна€
система из резонансных полуволновых разомкнутых резонаторов [3]:
рис.5.1.1
“акой ѕ‘ (рис.5.1.1,а) образован р€дом одинаковых параллельно
св€занных линий (длина участка св€зи равна ?0/4), и €вл€етс€ наиболее
употребительным из-за отсутстви€ особо критичных размеров.
ќсновными исходными данными дл€ проектировани€ такого
полосового фильтра €вл€ютс€:
частота сигнала, полоса пропускани€ приЄмника, затухание в полосе
пропускани€ Lп, обычно принимаемое за 3 дЅ, полоса заграждени€ ѕз,
определема€ в нашем случае как ѕз=4fпч=120 ћ√ц, затухание на
границах полосы заграждени€ Lз=26 дЅ, волновые сопротивлени€
подвод€щих линий W0=75 ќм.
ѕри использовании дл€ аппроксимации частотной характеристики
фильтра максимально плоских функций Ѕаттерворта можем посчитать
число элементов n по формуле:
n=lg (Lз-1)/(Lп-1) / lg(ѕз/ѕпр)
n=lg (20-1) / (1,4-1) / lg(120/1,03) = 0,81
ќкругл€ем в большую сторону и получаем, что проектируемый ѕ‘
должен состо€ть из (n+1)=2 элементов.
Ёлектрическа€ длинна li отрезков св€занных линий всех звеньев
фильтра одинакова: li =?0/4,
где ?0- длина волны в линии на частоте fс: ?0=f0/2?,
??- эффективна€ диэлектрическа€ проницаемость среды в
линии, равна€ дл€ симметричной полосковой линии
относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика
линии.
ƒл€ найденного значени€ n и заданного Lп=1,4 и ѕп/f0=0,2 определ€ем
(n+1) коэффициент qi (табл. 3.4) [9], которые представл€ют собой
перепады характеристических сопротивлений ступенчатого перехода:
q1=q3=833,56 q2=374123
«атем определ€ем величину переходных затуханий св€занных звеньев
(дЅ):
—i=10lg(qi+1)
q1=q3=833,56 q2=374123
C1=C3=29,2 дЅ C2=55,7 дЅ
“еперь по таблице 3.5 [ 9 ] определ€ем дл€ каждого звена bi/d и Si/d
b1/d=b3/d=0,993
S1/d=S3/d=3,08
5.4. ѕреобразователь частоты (смеситель)
—хема преобразовател€ частоты на полевом транзисторе
с внешним гетеродином ([4]):
¬ преобразователе частоты на двухзатворном ѕ“Ў јѕ 328-2
напр€жени€ сигнала и гетеродина подаютс€ на разные затворы, что
позвол€ет добитьс€ лучшей разв€зки между сигнальной и гетеродинной
цепью по сравнению со смесителем на однозатворном ѕ“ ([3]).
ѕреобразование частоты обеспечиваетс€ за счет изменени€ крутизны
сток - затворной характеристики по сигнальному затвору под
воздействием переменного напр€жени€ на гетеродинном затворе.
–ис.3
ќсновные параметры транзистора берЄм из справочника [ 5 ] .
Uси=2 ¬ .
Rи=200 ќм .
Iс о=5 мј .
Uзи о=0,5 ¬ .
Sнач=6 мј/¬
ѕользу€сь характеристиками ѕ“ (рис.3), выбираем напр€жение
смещени€:
Eсм=U«»отс/2=0,5/2=0,25 ¬
—умма амплитуд сигнала и гетеродина не должна превышать Eсм.
ѕолагаем,что дл€ ѕ“ крутизна при U«»=0: Sнач=6 мј/¬,
при U«»=U«»отс/2: Sнач/2=1,5 мј/¬
«ависимость тока стока от напр€жени€ затвор-исток U«» имеет вид:
I—=0,5?Sнач?(1+ U«» / U«»отс)2
ѕри подаче на вход смесител€ напр€жений сигнала uc=Uсcos?ct и
гетеродина uг=Uгcos?гt получаем амплитуду тока частоты ?п=?г-?с:
Iп=0,5?Sнач?Un?Ur/ U«»отс
 рутизна преобразовани€:
Sпр=1/2?Sм1=1/2?( Sмакс - Sмин)/2=(6-1,5)/4=1,12 мј/¬
«ададимс€ L1 = L2 = 1 мк√н;
N3 =—4=1/((2?f0)2?L)=1/((2?3,14?3?107)2?10-6)=
=28?10-12=28 п‘
’арактеристическое сопротивление контуров:
?к= ?Lк/Nк = ?10-6/28?10-12=1,9?102
ѕо таблице 6.1 [3] находим отношение полосы пропускани€
двухконтурного резонансного каскада к полосе приЄмника:
?(n)=1,56
ѕолоса пропускани€ одного каскада ”ѕ„ по уровню -3 дЅ:
ѕiупч=ѕ??(n)=6?1,56=9,3 ћ√ц
Ёквивалентное затухание контуров:
dэ= ѕiупч/?2?f0 =9,3/?2??????09=0,05
ѕолагаем коэффициент включени€ транзистора в
резонансный контур m1=1;
dэ/?к = d0 + m12??gвых.ѕ“ + m22??gвх.”ѕ„
»сход€ из условий [3] зададимс€ собственными затухани€ми:
d0 ?0,006..0,01. ѕринимаем: d0 = 0,006; gвыхѕ“ ??0.
 оэффициент подключени€ m2 :
 оэффициенты передачи смесител€:
по напр€жению:
 u= m1?m2?Sпр? ?к /2?dэ =1?0,8?1,12?10-3?1,9?102/2?0,05=1,7
по мощности:
 р=  u2?Rа/ Rвх”ѕ„=1,7?75/1?102 = 2,2
ƒл€ расчета коэффициента шума смесител€ на ѕ“Ў необходимы
матрицы S-параметров транзистора јѕ328ј2, которые, как правило,
определ€ютс€ экспериментально (в справочной литературе не
обнаружены). ѕоэтому оценим коэффициент шума транзистора в
режиме преобразовани€ частоты :
Ўѕ„=(2..3)?Ўтр=(2..3)?1,5 ??3 дЅ
–асчЄт смесител€ по посто€нному току :
Ќапр€жение смещени€:
≈см=Uси0= Ic о?R2 =0,25 ¬
R2 =0,25/5?10-3=50 ќм
Ќапр€жение источника питани€:
≈п=Uси0+Ic о?Rи=0,25+5?10-3?0,2?103=1,25 ¬
“ак как необходимо согласовать ¬÷ и вход смесител€ с волновым
сопротивлением антенно-фидерного тракта 75 ќм, то вз€в R1=Roo=75
Oм получим входное сопротивление смесител€ Rвх=75 ќм (т.к.
входное сопротивление ѕ“Ў достаточно велико).
5.5. ”силитель промежуточной частоты (”ѕ„)
”силители с широким динамическим диапазоном могут быть
построены по схеме усилител€-ограничител€ (”ќ) или усилител€ с
логарифмической амплитудной характеристикой (Ћј’). ” последних
между входным и выходным сигналом существует вполне определенна€
функциональна€ зависимость вида :
”ќ такой зависимостью не характеризуютс€.
Ћогарифмические усилители могут быть выполнены по
параллельной и последовательной и схеме. ¬ первой используетс€
параллельное включение каскадов усилител€ с различным
коэффициентом усилени€. ƒл€ защиты от перегрузок и повышени€
стабильности на выходе каждого каскада ставитс€ двусторонний
усилитель-ограничитель, и с выхода каждого канала сигналы
суммируютс€. ќднако увеличение массогабаритных показателей,
св€занное с необходимостью использовани€ значительного числа
каналов, обусловило большее распространение усилителей с Ћј’,
построенных по методу последовательного усилени€ и суммировани€:
–ис.5.5.1.
“акой усилитель (рис.5.5.1) представл€ет собой последовательное
соединение нескольких каскадов, каждый из которых, в общем случае,
содержит линейный усилитель и двусторонний ограничитель. ¬ыходы
всех каскадов объединены сумматором через буферные каскады (Ѕ ),
способствующие увеличению разв€зки между каскадами и повышению
устойчивости усилител€. ƒл€ получени€ амплитудной характеристики,
достаточно хорошо приближающейс€ к логарифмической, все каскады
должны быть идентичны. ¬ зависимости от особенностей реализации и
назначени€ логарифмического усилител€, в обобщенную схему могут
вноситьс€ изменени€. “ак, возможно совмещение функций линейного
усилени€ и двустороннего ограничени€, например в »ћ—; сумматор
может быть выполнен в виде резистора, усилительного каскада или
линии задержки; буферные каскады могут использоватьс€ также и дл€
коррекции частотной и фазовой характеристик усилител€.
јмплитудна€ характеристика логарифмических усилителей
описываетс€ системой уравнений:
где  0 Ц коэффициент усилени€ в линейном режиме; Uao.i Ц ii?iaiaue
o?iaaiu aoiaiiai neaiaea, ia?eiay n eioi?iai aiieeooaiay oa?aeoa?enoeea
noaiiaeony eiaa?eoie?aneie; b Ц коэффициент, определ€ющий наклон
Ћј’.
ќсновные показатели логарифмического усилител€ могут быть
определены из соотношений [11]:
где  ќ— - коэффициент усилени€ одного каскада на »ћ—;
Dвх = Uao.макс / Uao.i - логарифмический динамический диапазон
усилител€, определ€емый прот€женностью логарифмического
участка амплитудной характеристики и равный динамическому
диапазону изменени€ уровн€ входных сигналов;
Uao.макс - максимальный уровень входного напр€жени€,
соответствующий концу логарифмического участка амплитудной
характеристики;
Uao.i - напр€жение на входе »ћ—, при котором начинаетс€
амплитудное ограничение;
n - число каскадов усилител€;
K0n - к-т усилени€ всего усилител€ в линейном режиме;
??- ошибка, св€занна€ с отклонением ј’ от логарифмической.
ƒанные к расчету:
? частота сигнала ѕ„: fпч = 30 ћ√ц;
? избирательность по соседнему каналу: Seск = 10 дЅ;
? коэффициент усилени€ ”ѕ„: K0n =13440;
? искажени€ переднего фронта импульса: ??и =0,15 мкс;
? динамический диапазон входных сигналов Dвх=60 дЅ;
? динамический диапазон выходных сигналов Dвых=<10 дЅ;
? порог логарифмировани€ ј’: Uao.i =1?10-4 ¬.
ѕринципиальна€ схема ”ѕ„ [11] приведена на рис.5.5.2
–ис.5.5.2 ѕринципиальна€ схема ”ѕ„
–асчет ”ѕ„ на Ё¬ћ
¬виду ограниченности выбора »ћ—, обладающих соответствующими
паспортными данными, а так же трудности аналитического решени€
системы, расчет ”ѕ„ будем производить методом последовательных
приближений с использованием Ё¬ћ и программы Micro Cup V. –асчет
логарифмической амплитудной характеристики ”ѕ„ выполним по
программе собственной разработки WinЋј’. Ќиже приведены
результаты расчета, а листинг программы WinЋј’ дан в приложении.
5.6. –асчЄт детектора
ƒл€ детектировани€ радиоимпульсов , т.е. дл€ преобразовани€ их в
видеоимпульсы, используем последовательные диодные детекторы,
выполненные по схеме (рис.5.5.1).
рис.5.5.1ѕоследовательный диодный детектор
¬идеоимпульсы с выхода детектора поступают на видеоусилитель.
ƒанные дл€ расчЄта:
„астота сигнала ѕ„ fпч = 30 ћ√ц;
ѕараметры входного контура Lк=50 н√н; —к = 2 п‘;
ƒопустимые искажени€ импульса :
¬рем€ нарастани€ импульса ?у =0,2 мкс;
¬рем€ спада импульса ?сп = (0,3...0,5)??у = (0,3...0,5)?0,2 = 0,1
мкс;
Uвхƒет = 0,5 ¬;
Kд ~ 0,8 _ 0,9.
 рутизна ¬ј’ диода:
Sд = ?iд / ?uд = 1/Riд = 1/ 10 = 0,1
®мкость в нагрузке:
Cн = 15?Cд - Cм = 15?2 п‘ - 8 п‘ = 22 п‘
Rн~=?сп/(2,3?CЌ)=0,1мкс/(2,3?22п‘)=5.1кќм -параллельное
сопротивление Rн и Rвх=1кќм ( в случае использовани€ ¬” на »ћ—
 175”¬2)
—опротивление нагрузки детектора
Rн = (Rн~?Rвх ву)/( Rн~ + Rвх ву) = (5,1к?1к)/( 5,1к + 1к) = 1,2 кќм
ѕроверка правильности выбранных параметров детектора:
Rн~?(Cн + Cвхв” + Cм) ? (1..2)/fпр
5,1 кќм?(22 п‘ + 50 п‘ + 8 п‘) ? (1..2)/30 ћ√ц
4?10-6 > 0,067?10-6 ??параметры детектора выбраны правильно.
 оэффициент передачи детектора  д:
 д = cosQ ? 0,8...0,9
где Q = ?3? / (Sд?Rн) = ? 3p / 0,1?1,2к = 0,428
отсюда  д = 0,9
¬ходное сопротивление детектора Rвх
Rвх = Rн /2 = 1,2к / 2 = 0,6 кќм
ќпределим врем€ установлени€ фронта ?уд
tуд = Rн?Cн?(2?Riэ + Rэ) /(0,5?Rн + 2,5?Riз + Rэ)=
=1,2?103?22?10-12?(2?10 + 1,9?103) /( 0,5?1,2?103 + 2,5?10 + 1,9?103)=0,2 мкс
 оэффициент подключени€ mд
Lк = 50 н√н и Cк = 2 п‘ - параметры выходного каскада ”ѕ„;
?к = ?Lк /Cк = 158 ќм - характеристическое сопротивление контура
d0 = 0,006 [справочник ѕетрова] ? ѕ 0,7 упч = d0?fпр = 5 ћ√ц
dвн д = ѕ 0,7 упч / 2?fпр = 5 ћ√ц / 1270 ћ√ц = 0,004 - зквивалентное
затухание, вносимое детектором
mд = dвн д?Rн /2??к = 0,004?1200/2?158 = 0,15
ѕолный коэффициент усилени€ детектора
 д` =  д?mд = 0,9?0,15 = 0,135
–асчет емкости разделительного сонденсатора —р
?% ?? 1...3 % - спад плоской вершины
—р = (?и ?100%)/((Rн + Rвх ву) ??%) =
= 0,66?10-6?100% / ((1,2?103 + 1000) ?2%) = 15 н‘
ќпределим нужно ли ставить дроссель дл€ фильтрации пульсаций
импульса fпр ≈сли  ф < 0,01-0,02 ,то дросель можно не ставить
 ф =( —вх ву / (Cн + —вх ву)) ? 1/(2? ? fпр ? —н ? Rн + 1) =
= (50 п‘/(22п‘ + 50п‘)) ?1/( 2?? ? 30 ћ√ц ? 22п‘ ? 1,2кќм + 1) = 0,14
”словие не выполн€етс€, значит дроссель нужен.
–езонансна€ частота fдр паразитного контура —др Lдр:
—др ? 3...5п‘, принимаем —др = 2п‘
fдр ??0,7fпр = 0,7? 30 ћ√ц = 21 ћ√ц
Lдр = 1/((2?)2?fдр2 ?—др) = 1/((2?)2?21 ћ√ц2?2п‘) = 28,7 мк√н
 ф`при наличии дросел€
 ф` = —др/(—др + —вх ву) = 2п‘ / (2п‘ + 50п‘) = 0,04
5.7. ѕроверочный расчЄт
ѕроверим, соответствует ли спроектированный приЄмник требовани€м
технического задани€.
ƒанные к рассчету:
 р.ф.=?0,8
Ўвц=1,5  вц=0,8
Ўпч=3  пч=1,25
Ўупч=10  упч=6?103
Ў=(Ўвц+(Ўпч-1)/ вц+(Ўупч-1)/( вц? пч))/ р.ф.=
= (1,5 + (3-1)/0,8 + (10-1)/(0,8?1,25))/0,8 = 12,5/0,8 = 15,6 < Ўдоп = 21
ѕри таком коэффициенте шума чувствительность приЄмника:
–ј= [Ў/ р.ф + (tј - 1)] ?(Pc/Pш) к?“0?ѕЎ = [15,6/0,8 + (0,48 - 1)] ?1,4?1,38?10-
23?290 ?6,93?106 =0,73?10-12 < –а(“«) = 1?10-12
—ледовательно, спроектированный приЄмник отвечает всем требо-
вани€м “«.
ѕринципиальна€ схема приемника
—пецификаци€ элементов
6.“ехнико-экономическое обоснование
6.1. “Ёќ выбора элементной базы
¬ ”ѕ„ целесообразно применение отечественных »ћ— серии  175.
—ери€ »ћ— 175 представл€ет собой комплект интегральных микросхем,
предназначенных дл€ применени€ в трактах промежуточной частоты
радиолокационной и св€зной техники, а так же в других узлах –Ёј.
“абл.6.1 ÷ена различных »ћ— 175 серии [14]
Ќаименование »ћ—
÷ена, руб.
175ув1 а
9.60
175ув 1б
9.80
175ув2 а
14.40
175ув 2б
10.80
175ув 3а
13.80
175ув 3б
13.20
175ув 4а
13.40
175ув 4б
8.20
»сход€ из необходимости обеспечени€ таких параметров ”ѕ„, как
? низкий коэффициент шума;
? малые искажени€ переднего фронта радиоимпульсов;
? заданный коэффициента усилени€ при минимальном числе каскадов
? минимальную себестоимость
ѕо данным табл. 6.1, дл€ использовани€ в ”ѕ„ выбираем [7] »ћ—
 175 ”¬ 4.
6.2. –асчет технико-экономических показателей блока ѕ„
–асчет себестоимости изготовлени€ издели€
—ебестоимость издели€ представл€ет собой совокупность всех
затрат на производство и реализацию продукции.
“абл.6.2—тоимость комплектующих деталей дл€ разработанной схемы
блока ѕ„
наименование
комплектующих
кол-во
стоимость, руб.
единицы
обща€
»ћ—  175”¬4
5
10
50
–езисторы ћЋ“-0,125
17
0,05
0,85
 онденсаторы  -50-11
18
0,2
3,6
 атушка
индуктивности
1
1
1
“ранзистор  ѕ302ј
1
1
1
—тоимость схемы —схемы
56,35
“ранспортные расходы –трансп= —схемы ?5%
2,82
»того стоимость комплектующих —компл
59,17
–асчет себестоимости изготовлени€ печатной платы блока ѕ„:
Ќеобходимо учесть стоимость полуфабрикатов, идущих на
изготовление печатной платы блока ѕ„. ¬ качестве материала выбираем
двусторонний фольгированный гетинакс, стоимостью 50 руб. за 1 м2.
ƒл€ разрабатываемого издели€ необходима одна печатна€ плата
площадью 60 см2. —тоимость материала дл€ изготовлени€ печатной
платы составл€ет:
÷мат.печ.пл.=(60/10000) ?50=0,3 (руб.)
«аработна€ плата основным рабочим за изготовление печатной платы:
« печ.пл = 56,95 ?0,1 = 5,6 руб.
Ќакладные расходы: Ќ=200%
—ебестоимость изготовлени€ печатной платы:
—печ.пл.= ÷мат.печ.пл + « печ.пл ?(1+Ќ)=
= 0,6 +5,6?(1+2) = 17,4 руб.
–асчет зарплаты основным рабочим
“абл.6.3 «аработна€ плата основным рабочим за изготовление блока
ѕ„
є
вид работ
разр€д
врем€
выполне-
ни€, час
часова€
ставка,
руб/час
зарплата,
руб
1
подготовка
выводов элементов
к установке
II
0,4
2,60
1,04
2
установка
элементов
III
0,48
2,88
1,38
3
пайка выводов
Ђволнойї
III
0,002
2,88
0,01
4
проверка и
настройка
IV
1
3,58
3,58
5
лакировка
II
0,4
2,60
1,04
»того заработна€ плата «:
4,62
—тоимость вспомогательных материалов (припой, флюс): ћ = 0,6 руб.
ѕолна€ себестоимость рассчитываетс€ по формуле:
—полн = [—компл +—печ.пл + ћ + «?(1+?цр?+?зр)]?(1+?),
где ??цр -цеховые накладные расходы (90%),
?цр -общезаводские накладные расходы (120%),
с учетом отчислений на социальные нужды;
????коэффициент, учитывающий внепроизводственные расходы
(1,5 %).
—полн =[59,2+17,4 + 0,6 +4,62?(1+0,9+1,2)]?(1+0,015) ? 93 руб.
–асчет массогабаритных показателей
√абариты и масса блока определ€ютс€ количеством корпусов »ћ—,
количеством дискретных элементов, а так же конструкцией печатной
платы.
“абл.6.4 ћасса блока ѕ„
наименование
комплектующих
кол-во
масса, гр.
единицы
обща€
»ћ—  175”¬4
5
5
25
–езисторы ћЋ“-0,125
17
0,5
8,5
 онденсаторы  -50-11
18
0,5
9
 атушка
индуктивности
1
1
1
“ранзистор  ѕ302ј
1
1
1
ѕечатна€ плата
1
25
25
¬сего:
69,5
√абариты √ печатной платы: 60 ’ 100 мм.
–асчет показателей надежности
Ќадежностью называетс€ свойство объекта, системы, издели€,
устройства или их частей выполн€ть заданные функции, сохран€€ во
времени значени€ установленных эксплуатационных показателей в
заданных пределах, соответствующих заданным режимам и услови€м
эксплуатации, технического обслуживани€, хранени€ и
транспортировки.
–асчет надежности основываетс€ на следующих допущени€х:
1. ¬се элементы данного типа равнонадежны, т. е. интенсивность
отказов??i дл€ этих элементов одинакова;
2. ¬се элементы работают в нормальных технических услови€х;
3. »нтенсивность отказов всех элементов не зависит от времени
(срока службы);
4. ќтказы элементов €вл€ютс€ событи€ми случайными и незави-
симыми;
5. ¬се элементы работают одновременно;
6. ќтказ любого элемента приводит к отказу всей системы;
ѕри расчете надежности блока ѕ„ радиолокационного приемника
необходимо определить веро€тность безотказной работы устройства в
произвольном интервале времени t, котора€ определ€етс€
выражением:
, т. е. p(t) измен€етс€ по экспоненциальному закону.
«десь ? Ц интенсивность отказов устройства;
t Ц врем€, за которое определ€етс€ веро€тность безотказной
работы.
≈сли устройство состоит из N элементов с соответствующими
интенсивност€ми отказов ?1,?2,?3...?n-1,?n и повреждение одного из них
приводит к нарушению работы всего устройства, то интенсивность
отказов устройства, состо€щего из элементов различных типов:
где ?i Ц интенсивность отказов элементов i-го типа;
n Ц количество элементов i-го типа;
?п Ц интенсивность отказов па€ных соединений;
m Ц количество па€ных соединений;
»нтенсивность отказов ?i зависит от свойств радиодеталей,
режима их работы и условий эксплуатации. «начение ?i дл€ любого
класса аппаратуры определ€етс€ статистическими методами в ходе
эксплуатации.
»нтенсивность отказов па€ных соединений зависит от культуры
производства и составл€ет ?паек ?(10-7...10-9). ¬озьмем ?паек =10-8.
“абл.6.5 »нтенсивность отказов блока ѕ„
Ќаименование
элементов
 ол-во,
штук
»нтенсивность отказов
одного эл-та
всех эл-тов
»ћ—  175”¬4
5
0,6?10-6
3?10-6
–езисторы ћЋ“-0,125
17
0,03?10-6
0,51?10-6
 онденсаторы  -50-11
18
0,04?10-6
0,72?10-6
 атушка
индуктивности
1
0,03?10-6
0,03?10-6
“ранзистор  ѕ302ј
1
0,4?10-6
0,15?10-6
ѕа€ное соединение
144
1?10-8
1,44?10-6
–асчетна€ интенсивность отказов ?расч?
3,35?10-6
»нтенсивность отказов ? =  ?? ?расч,
где  ????17 - коэффициент, учитывающий работу в реальных
услови€х. ќтсюда ? =17?3,35?10-6 =5,7?10-5
«ададимс€ временем работы t?=8ч. “огда веро€тность безотказной
работы блока ѕ„ в течение 8ч составит:
«ададимс€ временем работы t? = 1год = 24?365 = 8760ч. “огда
веро€тность безотказной работы блока ѕ„ в течение 1г составит:
ƒл€ оценки надежности аппаратуры многократного использовани€
используетс€ параметр  г - коэффициент готовности,
представл€ющий собой веро€тность того, что в произвольный момент
времени аппаратура будет находитьс€ в состо€нии готовности (окажетс€
работоспособной).  оэффициент готовности определ€етс€ отношением
суммарного времени безотказной работы (наработки) “н к сумме
наработки и времени восстановлени€, вз€тых за период эксплуатации:
—реднее врем€ безотказной работы устройства:
“н = 1/? = 1/5,7?10-5 = 1754 час.
ѕримем общее врем€ восстановлени€ “в = 2 час. “огда
коэффициент готовности:
“абл.6.6 “ехнико - экономические показатели блока ѕ„
проектируемого –ѕр”
є
технико-экономические
показатели
обозна-
чение
ед-ца
изм-€
аналог
разработка
1
 оэффициент
усилени€ по
напр€жению
 u
-
???103
6??103
2
ƒинамический
диапазон:
? на входе
? на выходе
Dвх
Dвых
дЅ
60
10
70
10
3
 оэффициент шума
Ў
-
15
10
4
¬еро€тность
безотказной работы
? в течение 8 ч.
? в течение 1 г.
р
-
0,9972
0,99954
0,607
5
 оэффициент
готовности
 г
-
0,9965
0,99886
6
—ебестоимость
—полн
руб
98
93
7
ћасса
m
г
139
70
8
√абариты

мм
80’140
60’100
¬ыводы
¬ соответствии с техническим заданием произведено “Ёќ выбора
элементной базы и проведен расчет технико-экономических показателей
блока ѕ„ проектируемого –ѕр”. –асчет показал, что разработанный
блок ѕ„ практически по всем параметрам превосходит аналог, кроме
коэффициента усилени€ (см. табл. 6.7). ѕроектирование ”ѕ„ на
интегральных микросхемах привело к увеличению надежности и
снижению себестоимости блока, а так же улучшению массогабаритных
показателей. ќднако, следует отметить, что разработка отечественной
промышленностью аналоговой микросхемы, целиком включающей в
себ€ весь ”ѕ„, привела бы к еще большему увеличению экономической
эффективности применени€ »ћ— в приемнике –Ћ—.
7.ќхрана труда при работе с радиолокационной станцией
–адиолокационна€ станци€ - объект повышенной опасности. Ќаличие
опасных и вредных производственных факторов при работе на –Ћ—
обусловлено спецификой труда. «адача охраны труда заключаетс€ в
обеспечении работающему таких условий труда, чтобы при
максимальной производительности утомл€емость его была
минимальной. ¬ частности, охрана труда рассматривает наличие
опасных и вредных факторов при работе на –Ћ—, предусматривает меры
и меропри€ти€ по предупреждению несчастных случаев и
профессиональных заболеваний. —огласно √ќ—“ 12.003-74 ( ст. —Ё¬
780-77 ) ——Ѕ“ опасные и вредные производственные факторы дел€тс€
по природе действи€ на следующие группы:
? физические
? химические
? психофизиологические
ќдним из источником опасного воздействи€ на человека €вл€етс€
радиолокационна€ станци€. —огласно √ќ—“ 120.003-74 ——Ѕ“ при
работе с –Ћ— на судоводител€ действуют группы физических и
психофизиологических факторов.   физическим в случае работы с –Ћ—
относ€тс€:
? повышенный уровень электромагнитных излучений
? повышенное значение напр€женности в электромагнитной цепи,
замыкание которой может произойти через человека
ѕсихофизическа€ группа факторов подраздел€етс€ на:
а) физические перегрузки
б) нервно-психические перегрузки
ѕри работе с –Ћ— выдел€ютс€ нервно-психические перегрузки,
выражаемые в умственном перенапр€жении.
»так, в случае работы с –Ћ— учитываютс€ следующие опасные и
вредные производственные факторы:
1. повышенный уровень электромагнитных излучений
2. повышенное значение напр€женности в электрической цепи,
замыкание которое может произойти через тело человека
3. умственное перенапр€жение
7.1. Ѕиологическое действие —¬„ - излучени€ на организм человека
¬оздействие мощных электромагнитных полей на человека приводит
к определенным сдвигам в нервно-психической и физиологической
де€тельности, однако как предполагают, Ђмногоступенчата€ї система
защиты организма от вредных сигналов, осуществл€ема€ на всех
уровн€х от молекул€рного до системного, в значительной степени
снижает вредность действи€ Ђслучайныхї дл€ организма потоков
информации. ѕоэтому, видимо, если и наблюдаетс€ определенна€
реакци€ на эти пол€, то здесь нужно говорить скорее о,
физиологическом в общем смысле, чем о патологическом аспекте
воздействи€ электромагнитной энергии. Ќесмотр€ на то, что
нетепловые, или специфические эффекты воздействи€ радиоволн
открыты относительно давно, определ€ющим дл€ нормировани€
опасности работы в услови€х воздействи€ Ёћѕ во многих странах пока
прин€та степень их теплового воздействи€.
ƒл€ вы€снени€ биофизики теплового действи€ —¬„ на живые
организмы рассмотрим кратко факторы, определ€ющие нагрев тканей
при облучении их Ёћѕ.
1. —уществование потерь на токи проводимости и смещени€ в ткан€х
организма приводит к образованию тепла при облучении.  оличество
тепла выдел€емое в единицу времени веществом со среднем удельным
сопротивлением (ќм/см) при воздействии на него раздельно
электрической (≈) и магнитной (Ќ) составл€ющих на частоте f (√ц)
определ€ютс€ следующими зависимост€ми:
Qe = 8,4?10?f?E ( ƒж/мин )
Qп = 8,4?10?f?H ( ƒж/мин )
ƒол€ потерь в общей величине поглощенной теплом энергии
возрастает с частотой.
2. Ќаличие отражени€ на границе Ђвоздух-тканьї приводит к
уменьшению теплового эффекта на всех частотах приблизительно
одинаково.
“абл.7.1  оэффициент отражени€  о от границ между ткан€ми
при различных частотах.
„астота, ћ√ц
√раницы
раздела
100
200
400
1000
3000
10000
24500
воздух -
кожа
0.758
0.684
0.623
0.57
0.55
0.53
0.47
кожа -
жир
0.340
0.227
-
0.231
0.190
0.230
0.22
жир -
мышцы
0.355
0.351
0.33
0.26
-
-
-
— учетом  о плотность мощности, поглощаема€ телом, будет равна:
ѕпогл = ѕ?( 1-  о ),
где ѕ - плотность потока мощности.
3. √лубина проникновени€ энергии —¬„ вглубь тканей зависит от
резисторных и диэлектрических свойств ткани и от частоты.
“абл.7.2 √лубина проникновени€ энергии —¬„ в различные ткани при
изменении пол€ в е раз в дол€х длины волн.
l, см.
“кань
300
150
75
30
10
3
1.25
0.86
√оловной
мозг
0.012
0.028
0.028
0.064
0.048
0.053
0.059
0.043
’русталик
глаза
0.029
0.030
0.056
0.098
0.050
0.057
0.055
0.043
—текловид
ное тело
0.007
0.011
0.019
0.042
0.054
0.063
0.036
0.036
∆ир
0.068
0.083
0.120
0.210
0.240
0.370
0.270
-
ћышцы
0.011
0.015
0.025
0.050
-
0.100
-
-
 ожа
0.012
0.018
0.029
0.056
0.066
0.063
0.058
-
4. —оизмеримость размеров тела с длинной волны приводит к
по€влению существенной частотной зависимости взаимодействи€ пол€ с
телом. Ёффект облучени€ тела человека сильно зависит от пол€ризации
и ракурса освещени€ его радиоволн C¬„.
5. —уществование между различными сло€ми тела слоев с малой
диэлектрической проницаемостью приводит к возникновению
резонансов - сто€чих волн большой амплитуды, которые привод€т к так
называемым микронагревам.
6. ѕерераспределение тепловой энергии между соседними ткан€ми
через кровь нар€ду с конвенционной отдачей энергии теплоиспусканием
в окружающее пространство во многом определ€ет температуру
нагреваемых участков тела. »менно из-за ухудшенной системы отвода
тепла от некоторых сред ( глаза и ткани семенников - в них очень мало
кровеносных сосудов). Ёти органы тела наиболее у€звимы дл€
облучени€.  ритическим дл€ глаз считаетс€ повышение температуры на
10 град. —. ¬ысока€ чувствительность семенников к облучению св€зана
с известным фактом, что при нагревании их всего на 1 град. —.
¬озникает частична€ или полна€ временна€ стерилизаци€.
 роме теплового действи€ радиоволн —¬„ на живой организм,
оказывает вли€ние и специфическое их действие.
Ќаиболее общим эффектом действи€ радиоволн на организм человека
(электромагнитных излучений малых уровней) €вл€етс€ дезадонтаци€ -
нарушение функций механизма, регулирующих приспособительные
реакции организма к изменени€м условий внешней среды ( к теплу,
холоду, шуму, психологических травм т. п. ) т. е. —¬„ поле €вл€етс€
типичным стрессом.
  специфическим эффектом воздействи€ пол€ также относ€тс€:
?  умул€ци€ - приводит к тому, что при воздействии прерывистого
облучени€ суммарных эффект накапливаетс€ и зависит от величены
эффекта с самого начала воздействи€.
? —енсибилизаци€ - заключаетс€ в повышении чувствительности
организма после слабого радиооблучени€ к последующим
воздействи€м.
? —тимул€ци€ - улучшение под вли€нием пол€ общего состо€ни€
организма или чувствительности его органов.
¬ –оссии провод€тс€ широкие исследовани€, направленные на
вы€снени€ профессиональной вредности —¬„ радиоволн. »сследовани€
позволили вы€вить у лиц, подвергающихс€ хроническому —¬„
воздействию, определенные изменени€ со стороны нервной и сердечно-
сосудистой систем, эндокринных желез, крови и лимфы, хот€ в
подавл€ющем большинстве случаев эти изменени€ нос€т обратимый
характер. ѕри хроническом действии —¬„ пол€ были обнаружены
также случаи помутнени€ хрусталика и снижени€ обон€тельной
чувствительности человека.
ѕри плотности мощности —¬„ поглощаемой телом ( ѕ ) больше 5-10
м¬т/cм, и хроническом действии полей меньшей интенсивности,
наблюдаетс€, как правило, отрицательное вли€ние облучени€,
по€вл€етс€ повышенна€ утомл€емость, слабость, в€лость, разбитость,
раздражительность, головокружение. »ногда наблюдаетс€ приливы к
голове, чувство жара, полова€ слабость, приступы тошноты, потемнени€
в глазах. »зучаютс€ генетические последстви€ воздействи€ радиоволн.
7.2. «ащита обслуживающего персонала от —¬„ излучений
–адиолокационна€ станци€ включает в себ€ мощные —¬„
устройства, в которых генераторы высокочастотной энергии имеют
мощность около сотен киловатт в импульсном режиме. ƒаже если
небольша€ часть этой мощности просачиваетс€ в окружающее
установку пространство, это может представл€ть опасность дл€
окружающих: воздействие достаточно мощного —¬„ излучени€ на
зрение, нервную систему и другие органы человека может вызвать
серьезные болезненные €влени€. ѕоэтому при работе с мощными
источниками —¬„ энергии необходимо неукоснительно соблюдать
требовани€ техники безопасности.
¬ нашей стране установлена безопасна€ норма —¬„ излучени€, т.е.
так называема€ санитарна€ норма Ч 10 мк¬т/см . ќна означает, что в
месте нахождени€ обслуживающего персонала мощность потока —¬„
энергии не должна превышать 10 мк¬т на каждый квадратный
сантиметр поверхности. Ёта норма вз€та с многократным запасом. “ак,
например, в —Ўј в 60-е годы была норма в 1000 раз больша€ Ч 10
м¬т/см .
—ледует отметить, что по мере удалени€ от мест излучени€ —¬„
мощности Ч от резонаторных камер или волноводных систем, где
производитс€ обработка с помощью —¬„ энергии, Ч поток излученной
энергии быстро ослабевает (обратно пропорционально квадрату
рассто€ни€). ѕоэтому можно установить безопасную границу, где
уровень излучени€ ниже нормы, и выполнить еЄ в виде ограждени€, за
которое нельз€ заходить во врем€ выполнени€ технологического
процесса. ѕри этом защитные устройства получаютс€ достаточно
простыми и недорогими.
¬ насто€щее врем€ существует несколько видов как твердых, тик и
м€гких (типа резины) поглощающих материалов, которые уже при
толщине в несколько миллиметров обеспечивают практически полное
поглощение просачивающейс€ —¬„ энергии.
ѕоглощающий материал закладываетс€ в щели между теми
металлическими детал€ми резонаторных камер или волноводных
структур, которые не могут быть соединены сваркой или пайкой.
ѕредотвращение излучени€ через отверстие дл€ наблюдени€ или
подачи воздуха осуществл€етс€ применением металлических трубок
достаточно малого внутреннего диаметра и необходимой длины. “акие
трубки €вл€ютс€ запредельными волноводами и практически не
пропускают —¬„ энергию. Ќеобходимо, чтобы внутренний радиус R
был в 10...15 раз меньше рабочей длины волны. ¬ этом случае погонное
затухание (в децибелах на сантиметр) на низшем типе волны H11 может
быть приблизительно определено по формуле L=16/R, а общее
затухание при длине трубки l становитс€ равным 16l/R дЅ.
–ассмотрим численный пример. ѕусть рабоча€ длина волны ?=23
см. ¬озьмем трубку с внутренним радиусом R=1,5 см. ѕользу€сь
формулой дл€ L, определим, что на каждом сантиметре длины трубки
погонное затухание L=16/1,5=10,8 дЅ/см. ≈сли мощность —¬„
колебаний резонатора составл€ет 1 к¬т, а вне трубки будем считать
допустимой мощность 1 мк¬т, то на длине трубки l должно быть
ослабление 1к¬т/1мк¬т=1/10 =10 раз, или 60 дЅ. ƒлина трубки
будет l=60/L=60/10,8=5,17 см.
ќкончательно длину трубки с внутренним диаметром 15 мм можно
прин€ть равной 5 см.  ак видим, безопасный уровень излучени€ может
быть получен при не очень длинных трубках и при достаточно больших
диаметрах.
ƒл€ промышленных установок —¬„ характерна необходимость
многоразового открывани€ и закрывани€ люков загрузки, и т.д. ќт этих
операций защитные устройства, в особенности контактные, постепенно
изнашиваютс€.  роме того, с течением времени контактные
поверхности окисл€ютс€. ¬ результате излучение может возрасти в
несколько раз и даже на один-два пор€дка. ѕоэтому необходимы
систематическое наблюдение за состо€нием защитных устройств,
проведение периодических замеров уровн€ излучени€. ќтсюда и
жесткие требовани€ к надежности защитных устройств. „тобы в
эксплуатации нормы облучени€ не были превышены, заводские
сдаточные нормы на излучение делают более жесткими. “ак, в японии
допускаетс€ увеличение излучени€ от заводских норм до
эксплуатационных при количестве открываний более 100 тыс. раз.
—обственно, при таких услови€х и провод€тс€ периодические заводские
испытани€ защитных устройств.
—писок литературы :
1. ѕроектирование —¬„ устройств радиолокационных приЄмников - ћ.:
—оветское радио, 1973.
2. –азработка структурной схемы радиоприЄмного устройства :
”чебное пособие по курсовому проектированию. —идоров ¬. ћ. -ћ.:
типографи€ ¬«Ё»—, 1988.
3. ѕроектирование радиоприЄмных устройств: ”чебное пособие дл€
вузов под редакцией ј.ѕ. —иверса - ћ.: —оветское радио, 1976 .
4. –адиоприЄмные устройства: ”чебник дл€ вузов под редакцией
Ќ.Ќ.‘омина - ћ.: –адио и св€зь, 1996.
5. –адиоприемные устройства: ќ.¬.√оловин - ћ.: ¬ысша€ Ўкола, 1997
6. Ќовые транзисторы: —правочник, часть 1. -ћ.: —олон, ћикротех,1996.
7. ƒиоды : —правочник, ќ.ѕ. √ригорьев и др. - ћ.: –адио и св€зь, 1990 .
( ћ–Ѕ, ¬ып. 1158).
8. јналоговые интегральные микросхемы дл€ бытовой аппаратуры :
—правочник, ¬.». јтаев , ¬.ј. Ѕолотников.- ћ.: »здательство ћЁ» ,
1992 .
9.  онструирование и расчЄт полосковых устройств: ”чебное пособие
дл€ вузов под редакцией ».—.  овалЄва - ћ.: —оветское радио , 1974 .
10. –езисторы : —правочник , ¬.¬. ƒубровский и др.; ѕод ред .
„етверткова и ¬.ћ. “ерехова . Ц 2-е изд., перераб. и дополн.
- ћ.: –адио и св€зь, 1991.
11. ”силители с широким динамическим диапазоном на микросхемах:
ј.ѕ.Ћукошкин и др. - ћ.: –адио и св€зь, 1981
12. –уководство по технико-экономическому обоснованию дипломных
проектов Ц ћ.: ¬«Ё»—, 1974.
13. –асчет техникоЦэкономических показателей радиотехнических
устройств Ц методические указани€ к курсовому и дипломному
проектированию Ц ћ.: ¬«Ё»—, 1982.
14. ѕрайс-лист на отечественные и импортные электронные
компоненты Ќѕќ "—имметрон" (от 8 ма€ 1998г, цены указаны с
учетом Ќƒ—) - получен из »нтернет с сервера www.symmetron...
1