Курсовая работа: Оценка потенциальных значений основных технических параметров контрольного ответчика
В диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн чувствительность обычно определяется минимальной ЭДС сигнала в антенне ЕС. МИН , а приборы для измерения чувствительности градуируются в единицах напряжения. При длинах волн λ< 50 см чувствительность измеряется в единицах мощности и обозначается РС. МИН . Линейные тракты современных супергетеродинных радиолокационных приемников обеспечивают чувствительность
РС. МИН = 10-14 ÷ 10-19 Вт
Критерий, отвечающий требованиям качества обработки сигнала всей приемной системой, зависит от вида сигналов и помех, воздействующих на приемник. При отсутствии специально организованных помех с конкурирующей в приемных устройствах чувствительность ограничивается уровнем внешних и внутренних помех. Внутренние помехи представляют собой флюктуационные шумы усилительных электронных приборов и радиоэлементов электрических цепей, входящих в состав приемника. Внешние помехи делятся на естественные (электромагнитные излучения атмосферы, Земли, Солнца, космические лучи), индустриальные (создаются промышленными установками) и помехи за счет излучений других работающих радиоэлектронных средств.
Указанные источники помех и шумов существенно ограничивают предельную чувствительность приемника, под которой понимается минимальная мощность сигнала на входе приемника при отношении сигнал/шум на выходе его линейной части , равен единице.
Избирательность – способность приемника выделять полезный сигнал из всех сигналов, возбужденных в антенне от посторонних источников помех. Все способы повышения избирательности базируются на использовании различий между характеристиками полезного сигнала и помех. Выявленные различия обеспечивают подавление (компенсацию) помех, в случае отсутствия различий подавление помех невозможно.
Важной функцией приемника является его частотная избирательность, которая зависит от частотных свойств антенны и способа обработки сигнала в приемнике.
При количественной оценке частотной избирательности понимают величину коэффициента ослабления помех, принимаемых по соседнему каналу. Для этого измеряют характеристику избирательности приемника, выражающую нормированную зависимость чувствительности приемника от частоты входного сигнала. По мере увеличения расстройки приемника чувствительность уменьшается. Если полоса пропускания приемника выбрана так, что обеспечивает прохождение всего спектра сигнала или наиболее интенсивной его части, то для лучшей избирательности желательно иметь боковые ветви характеристики возможно более крутыми. Коэффициент ослабления по соседнему каналу приема σП определяется из графика избирательности при величине расстройки относительно частоты ƒ0 на величину полосы пропускания П:
σП = ЕС (ƒ0 ±П)/ ЕС (ƒ0 )
Идеальная с точки зрения избирательности была бы характеристика, имеющая прямоугольную форму. Поэтому избирательность иногда оценивается коэффициентом прямоугольности:
k П = Пσ / П
где Пσ - ширина характеристики на заданном уровне σ (обычно σ =10; 100; 1000).
Из последнего выражения следует, что идеальная прямоугольная характеристика имеет коэффициент прямоугольности равный k П =1, что соответствует наивысшей степени частотной избирательности приемника.
В супергетеродинных приемниках из-за наличия преобразователя частоты (смесителя) появляются дополнительные каналы приема. Частоты настройки этих каналов определяются частотой помехи ƒ1 , комбинация гармоник которой с гармониками гетеродина дает промежуточную частоту ƒП = m ƒГ +n ƒ1 .полоса частот, соответствующая настройке приемника ƒ0 , называется основным каналом приема, а полосы ухудшения избирательности на определенных частотах ƒ1 – побочными или паразитными каналами приема. По дополнительным каналам приема внутренние шумы и помехи различного происхождения могут проходить на оконечное устройство. Механизм образования дополнительных каналов приема связан с образованием промежуточной частоты как вычитание частот кратных частоте гетеродина и частот воздействующих на вход приемника. Паразитный канал, симметричный сигнальному, называется симметричным или зеркальным.
Кроме частотной избирательности, для борьбы с помехами используются также пространственная избирательность, использующая пространственные различия в приходе полезного сигнала и помеховых колебаний.
Важной функцией приемника является также качество воспроизведения принятого сигнала, которое зависит от степени искажений, вносимых каскадами приемника. При этом существуют следующие виды искажений: амплитудно-частотные, фазочастотные и нелинейные. Первый вид искажений вызывается неравномерностью амплитудно-частотной характеристики приемника в полосе частот принимаемого сигнала. Второй вид искажений обусловлен нелинейностью фазочастотной характеристики и разбросом времени запаздывания различных спектральных составляющих сигнала при его прохождении через приемный тракт. Наличие нелинейных искажений сопровождается не только искажением формы сигнала, но и неодинаковым усилением различных уровней входного сигнала. Диапазон уровней входного сигнала, при котором обеспечивается необходимое качество приема сигналов, называется динамическим диапазоном приемника. Количественно динамический диапазон ДПР определяется как отношение уровня максимально допустимого сигнала (РВХ.МАКС ) на входе к минимальному (Р МИН ):
ДПР = РВХ.МАКС / Р МИН
Так как реальные сигналы зачастую обладают большим динамическим диапазоном, чем приемник, то в состав его включают дополнительные устройства и применяют специальные методы формирования амплитудных характеристик, обеспечивающие расширение и согласование его динамического диапазона с динамическим диапазоном оконечных устройств (регулировки усиления, усилители с логарифмическими амплитудными характеристиками и т.д.).
Динамический диапазон приемника в значительной степени определяет его помехозащищенность, так как большинство существующих методов помехозащиты являются наиболее эффективными при условии, когда уровень помехи не превышает динамического диапазона приемника.
Диапазон принимаемых частот – это совокупность частот, на которые может настраиваться приемник, сохраняя в заданных пределах свои основные технические параметры (чувствительность, избирательность и т.д.).
Частотная стабильность – это способность приемника сохранять основные технические параметры при настройке на частоту принимаемого сигнала. В реальных условиях качество приема может нарушаться вследствие нестабильности частоты передатчика и расстройки отдельных элементов приемника. Для осуществления нормального приема применяют меры, обеспечивающие регулировку частоты генераторов, входящих в приемо-передающую систему, и стабилизацию настройки резонансных элементов приемника при воздействии различных дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, давления, вибрации и т.д.). Играет большую роль также старение радиоэлементов усилительных трактов приемника и отклонение режимов работы источников питания от номинальных.
Для систем вторичной радиолокации важным является учет влияния боковых лепестков диаграммы направленности антенны. Из-за наличия боковых лепестков антенны запросчика возможен ложный запуск ответчика, особенно на малых дальностях, что приводит к перегрузке аппаратуры ответчика. Подавление приема ответного сигнала по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны запросчика осуществляется обычно с помощью введения дополнительного приемного канала со слабонаправленной антенной, диаграмма направленности которой охватывает боковые лепестки основной антенны ответчика. Параметры дополнительного канала приема подбираются таким образом, чтобы сигналы на его выходе превышали по амплитуде сигналы на выходе основного канала, принятые по боковым лепесткам, но были бы меньше сигналов, принятых по главному лепестку. Выделение и отбраковка ложных запросных сигналов осуществляется с помощью схемы вычитания.
2. Особенности построения структурных схем приемной части контрольного ответчика
При выборе и обосновании структурной схемы радиоприемного устройства необходимо стремиться к более полному удовлетворению требований технического задания на весь контрольный ответчик в целом . Вид структурной схемы приемного устройства в основном определяется типом схемы радиоприемника.
Для радиолокационной техники характерным являются три основных схемы радиоприемников: детекторная, прямого усиления и супергетеродинная.
Детекторные приемники отличаются простотой схемы и конструкции, малыми габаритами и весом, небольшим потреблением электроэнергии. Однако низкая чувствительность (порядка 10-8 Вт) и невысокая избирательность позволяют применять такие приемники только для приема сравнительно мощных сигналов. Приемники прямого усиления благодаря наличию усилителя высокой частоты обладают лучшими чувствительностью и избирательностью. При фиксированной частоте настройки конструкция преемника достаточно проста, а основные технические показатели приемника приближаются к показателям супергетеродина. Приемник прямого усиления не имеет собственного излучения и побочных (паразитных) каналов приема.
Наиболее совершенным является супергетеродинный приемник. Он позволяет получить высокую избирательность и полосу пропускания практически любой необходимой величины: как широкую (десятки МГц), так и весьма узкую (сотни Гц). В зависимости от полосы пропускания в приемнике может быть реализована чувствительность 10-14 ÷ 10-20 Вт.
Если в супергетеродинном приемнике необходимо иметь узкую полосу пропускания и одновременно высокую избирательность по зеркальному каналу, применяют многократное преобразование частоты. Необходимость в многократном преобразовании частоты выявляется после того, когда станет ясно, что при выбранной с точки зрения обеспечения полосы пропускания промежуточной частоте требуемая избирательность по зеркальному каналу оказывается трудно обеспечиваемой. Многократное преобразование частоты может применяться также для облегчения корреляционно-фильтровой обработки сигнала.
Основу структурной схемы радиоприемного устройства составляет сигнальный тракт. Сигнальный тракт может быть одноканальным и многоканальным. Приемное устройство оказывается многоканальным в случаях определения угловых координат по методу мгновенной равносигнальной зоны и парциальных каналов, приема сигналов на разнесенные антенны (в моноимпульсных системах радиолокации, при реализации апертурной обработки, параллельном обзоре пространства и измерении координат многих целей и т.д.).
При проектировании и конструктивном оформлении приемника выделяют три основных блока сигнального тракта: блок высокой частоты, блок промежуточной частоты и блок низкой частоты. В свою очередь блок высокой частоты (БВЧ) включает в себя входную цепь, усилитель высокой частоты (УВЧ) и преобразователь частоты. Иногда по конструктивным соображениям к этому блоку относят также и предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ). Блок высокой частоты обеспечивает требуемую чувствительность приемника и его избирательность по побочным каналам приема (прежде всего по зеркальному).