Составление, обоснование и расчет структурной схемы устройства. Общие принципы построения структурной схемы устройства, страница 2

Относительная  нестабильность частоты первого гетеродина при использовании синтезатора частоты dfг1 »10-5 .

Аналогично, нестабильность частоты второго гетеродина Dfг2 = dfг2fг2   = 10-5*122,7*106 = 1227 Гц.

Частота второго гетеродина fг2= fп1 +  fп2 =  112+10,7 =122,7 МГц. 

4. Допллеровское смещение  частоты ( при скорости движения и приемника и передатчика  5 км/ч)

Dfд =  Гц.

5. Полоса пропускания приемника

                    Ппр=Пс+2Dfд+ 2кГц.

6. Шумовая полоса приемника  Пш = 1,1 Ппр = 1,1*427 = 470 кГц.

4.4.  Выбор  первых  каскадов  приемника

Первым каскадом приемника является входная цепь, которая обеспечивает согласование первого усилительного каскада с 50-омным  фидером, идущим от антенной системы.

На выбранной частоте входную цепь целесообразно выполнять на основе резонатора  на  отрезке полосковой  линии.  При эквивалентной добротности резонатора  Qэ = 6  и добротности ненагруженного резонатора Qхх » 270, коэффициент передачи входной цепи по мощности при согласовании  с  фидером составит :

;

где .

Коэффициент шума  входной  цепи составит .

Избирательность входной цепи по первому зеркальному каналу составит при этом  Seзк1 вх = дБ.

В качестве первого усилительного каскада для реализации требуемой чувствительности приемника необходим малошумящий усилитель радичастоты, который одновременно должен обеспечить избирательность по первому зеркальному каналу 10,8 дБ. При выполнении нагрузки усилителя в виде полоскового резонатора, его нагруженная добротность для реализации требуемой избирательности должна составлять Qэ  = 7,3 .

В качестве усилителя радиочастоты выбирается  ИС  МС13142D, содержащая в своем составе каскодный усилитель по схеме ОЭ-ОБ со всеми цепями смещения по постоянному току, а также  балансный смеситель на основе дифференциального каскада и транзистор  для построения  гетеродина.

Основные параметры ИС МС13142D :

1. Диапазон рабочих частот 0 ... 1,8 Ггц.

2. Напряжение питания  2,7 ... 6,5 В.

3. Потребляемый ток  10 мА ( для всей ИС).

4. Коэффициент шума усилителя  на частоте  900 МГц  F1 = 1,8 дБ.

5. Коэффициент усиления усилителя по мощности на частоте  900 МГц                        Кр1 = 17дБ.

6. Коэффициент преобразования смесителя  по мощности Крсм = -3 дБ.

7. Коэффициент шума смесителя  на частоте  900 МГц  Fсм = 12 дБ.

8. Точка компрессии коэффициента усиления на 1 дБ

Рвх мах = -15 дБмВт (32 мкВт).

9. Диапазон рабочих температур - 40°С ¸ + 85°С.

Микросхема выполняется в пластмассовом  16-ти выводном корпусе для поверхностного монтажа.

Таким образом, на данной ИС можно полностью построить тракт первого преобразования частоты . Его также можно называть СВЧ- блоком. Эти каскады фактически будут определять коэффициент шума и чувствительность приемника.

Ориентировочно задается коэффициент шума всей последующей части премника F = 8 дБ.  Тогда  коэффициент шума приемника

 дБ.

Шумовая  температура приемника

Тпр 0 (Fпр - 1) = 263*(8,5-1)= 1972,5 К.

Мощность шумов, приведенная ко входу приемника

Pш вх  = kTпрПш = 1,38*10-23*1972,5*470*103 =1,28*10-14 Вт.

Таким образом предельная чувствительность приемника составляет 1,28*10-14 Вт.

Отношение сигнал/ шум на входе приемника  составляет               .

Максимальная мощность входного сигнала на входе приемника составляет

Pc вх  мах = Рпер G1G2 h1h2Lмин = 2,2*1,64*2,5*0,9*0,81*3,2*10-7= 2,1*10-6 Вт.

Таким образом для всего динамического диапазона сигналов СВЧ-блок оказывается линеен, поскольку максимальный входной сигнал значительно меньше точки компрессии ( 32 мкВт).

Коэффициент передачи СВЧ-блока по мощности составит

Кp= KpвхKpУKpсм = 0,283*50,12*0,5 = 7,09 = 8,5 дБ.

Минимальный уровень сигнала на выходе СВЧ-блока составит

Pс мин = Pc вх  мин Кp = 4,2*10-14*7,09 = 2,98*10-13 Вт.

Максимальный уровень сигнала на выходе СВЧ-блока составит

Pс мах = Pc вх  мах Кp = 2,1*10-6*7,09 = 14,9  мкВт.

На  нагрузке 50 Ом амплитуда напряжения сигнала составит