Проектирование радиотракта частоты
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
и относительных единицах (децибелах относительно 1 мВт):
Затем следует рассчитать чувствительность по задающему напряжению в антенне:
В заключение следует дать оценку приемника с точки зрения необходимости и возможности снижения шумов. Для этого, во-первых, следует сравнить рассчитанное значение T ПР с шумовой температурой антенны. Если TПР< (0.3 - 0.6) T А , то снижение шумов приемника бесполезно. В противном случае необходимо рассмотреть возможность уменьшения T ПР . Для этого следует сравнить значение T ПР с шумовой температурой УРЧ T УРЧ (либо KШ ПР и KШ УРЧ). Если T ПР превышает T УРЧ не более чем на 30 - 50%, то снизить шумы приемника можно только уменьшив T УРЧ, например использовав в УРЧ малошумящие активные приборы.
Если же T ПР> 1.5 T УРЧ , то следует проанализировать вклад каждого из слагаемых выражений (13), (14). Основные рекомендации по снижению шумов в этом случае следующие.
1.Если увеличение шумов приемника по сравнению с шумами УРЧ обусловлено высокими потерями в кабеле, то следует переместить ВУ и УРЧ непосредственно к антенне, а кабель включить между УРЧ и ПрЧ. Так поступают в приемниках спутниковой связи и вещания.
2.Если высок удельный вес шумов ПрЧ, то следует увеличить коэффициент передачи УРЧ до K P УРЧ = 20 - 25 дБ. Однако при значительном увеличении КУРЧ снижается устойчивость УРЧ и ухудшается многосигнальная избирательность приемника.
.Если высок удельный вес шумов УПЧ, то следует увеличить коэффициент передачи ПрЧ или (и) УРЧ. Например, использовать вместо ПрЧ с потерями (диодный ПрЧ с KP ПРЧ< 0 дБ) транзисторный ПрЧ с KP ПРЧ = 5 - 8 дБ. Также может быть рекомендовано увеличение KP УРЧ.
3. Конструкторская часть
.1 Исходные данные
Задана структурная схема супергетеродинного приемника с параметрами узлов:
Антенна: TA = K, RА = Ом
Кабель: LКАБ = дБ
ВУ: LВУ = дБ
УРЧ: KP УРЧ = дБ; KШ УРЧ = дБ
ПрЧ: KP ПРЧ = дБ; KШ ПРЧ = дБ
ФСИ: LФ = дБ; FФ = кГц
УПЧ: KШ УПЧ = дБ
Требуемое отношение С/Ш: q0 = дБ
1. Переводим исходные данные, заданные в децибелах, в разы с помощью известного соотношения
. Определяем, согласно (15), значения коэффициентов передачи и коэффициентов шума пассивных узлов (кабеля, ВУ, ФСИ):
КАБ = 1 / LКАБ =
KP ВУ = 1 / LВУ = KP Ф = 1 / LФ =
КШ КАБ = LКАБ =
КВУ = LВУ =
КШФ = LФ =
Далее задача может быть решена различными способами.
3.2 Первый способ решения
. Вычисляем, согласно (10), значения шумовой температуры каждого каскада приемника
КАБ = (KШ КАБ - 1) T0 =ВУ = (KШ ВУ - 1) T0 = УРЧ = (KШ УРЧ - 1) T0 = ПРЧ = (KШ ПРЧ - 1) T0 = Ф = (KШ Ф - 1) T0 =УПЧ = (KШ УПЧ - 1) T0 =
. Основываясь на (13), рассчитываем шумовую температуру приемника в целом. При этом обязательно фиксируем удельный вклад каждого каскада (16)
Выделенные значения характеризуют вклад каждого каскада в общую шумовую температуру приемника. Они понадобятся на этапе анализа возможности снижения шумов.
. Находим, используя (9), коэффициент шума приемника
КШ ПР = 1 + =
. Определяем суммарную шумовую температуру приемника и приемной антенны
? = T А + TПР =
. Вычисляем суммарную шумовую мощность на входе приемника, полагая, что DFЭФ DFФ = 10 кГц,
Ш ? = k• T?•FЭФ =
. Рассчитываем искомое значение чувствительности приемника
А0 = q0 PШ ? =
АО (дМб) =
UАО = =
.3 Второй способ решения
После определения TПР или KШ ПР по первому способу можно рассчитать мощность шума приемника как
Ш ПР = k (KШ ПР -1) T0 •?FФ=
или
Ш ПР= k •TПР •?FЭ Ф=
Далее рассчитываем мощность шума в антенне
Ш А = k •TА•?FЭ Ф=
суммарную мощность шума
Ш = PШ А + PШ ПР =
и чувствительность приемника
А0 = q0•PШ ? =
3.4 Анализ полученных результатов
. Сравнение значений шумовой температуры анализируемого приемника (TПР = K) и антенны (TA = K) позволяет утверждать, что TПР>>TA. Следовательно, при уменьшении TПР возможно значительное улучшение чувствительности приемной установки. Таким образом, снижение шумов приемника целесообразно.
. Сравнение значений шумовой температуры приемника (TПР = K) и УРЧ (TУРЧ = K) показывает принципиальную возможность снижения шумов, так как минимальным предельным значением TПР является ТУРЧ. Из анализа выражения (16) видно, что основной вклад в TПР вносят шумы УПЧ. Снизить их уровень можно двумя путями.
Во-первых, можно рекомендовать использовать УПЧ с меньшим уровнем собственных шумов. Например, если применить УПЧ с KШ УПЧ = дБ (в анализируемой структуре KШ УПЧ = дБ), то шумовая температура будет определяться следующими слагаемыми (алогично (13))
Следовательно, TПР уменьшится почти в 2 раза и доля шумов УПЧ будет малой.
Во-вторых, уменьшить вклад шумов УПЧ можно, применив ПрЧ или/и УРЧ с большими значениями коэффициента усиления. Пусть по-прежнему KШ УПЧ = дБ. Применим, однако, УРЧ с KP УРЧ = дБ, а ПрЧ с KP ПРЧ = дБ. В этом случае
Видно, что использование УРЧ с высоким коэффициентом усиления снизило не только вклад шумов УПЧ, но также и ПрЧ.
. Другим фактором, определяющим высокий уровень шумов, являются потери в кабеле на входе приемника. Если передвинуть ВУ и УРЧ непосредственно к антенне, а кабель подключить к выходу УРЧ, то структура приемника примет следующий вид (значения KP УРЧ и KP ПРЧ соответствуют предыдущему случаю):
ВУ: LВУ = дБ (KP ВУ = ; KШ ВУ = ; TВУ = K)
УРЧ: KP УРЧ = дБ (KP УРЧ = )Ш УРЧ = дБ (KШ УРЧ = ; TУРЧ = K)
Кабель: LКАБ = д