а

2Г

Рис. 14.31. Схема ФД, основанная на принципе совпадения сигналов

А

ФИо

ФНЧ

Рис. 14.32. Схема цифрового ФД с Е5-трнггером

VT1, контурах L1C1 и L2C3 и диодах VD1 и FD2 создает на нагрузках R3C5 и R4C6 импульсное напряжение вида рис. 14.29, б. После усиления в двухканальном видеоусилителе на транзисторах УТ2 и УТЗ видеоимпульсы поступают на пиковый детектор (диоды УВ4, резисторы Ю, R10 и кон-

денсаторы С7, С9). Напряжение с пикового детектора через ФНЧ {ЯП, СЮ) подается ла истоковый повторитель (транзистор VT4), а затем на управитель.

В последнее время в каналах АПЧ локационных приемников успешно используются системы ФАПЧ, в частности, цифровые. Как отмечалось в гл. 11, особенностью схемы ФАПЧ является использование в качестве различи-тсля не ЧД, а ФД, сравнивающего жолебаняя ст,абил!Изируемой и опорной частот. Остальные элементы схемы ФАПЧ не отличаются от своих аналогов в схемах ЧАП.

На рис. 14.31 приведена схема ФД, основанная на принципе совпадения снгналов. Сигналы промежуточной и опорной fj частот подают в усилп-тели-ограничители У01 и У02, а затем на схему совпадений И. После ФНЧ получают выходное напряжение t/фд, зависимость которого от угла сдвига фаз между импулъсами показана на рве. 14.31, б.

На рис. 14.32, а показана схема цифрового ФД с PS-триггером [77]. Сигналы с частотами f и / поступают на входы формирователей импульсов ФИ1 и ФИ2, вырабатывающих короткие импульсы в моменты времени, когда входные напряжения переходят через нуль из отрицательной области в положительную (или наоборот - рис. 14.29). Триггер Т запускается по входам R в S я вырабатывает прямоугольные импульсы, длительность которых иропорциональна разности фаз входных сигналов. Поэтому выделяемая ФНЧ постоянная составляющая импульсов триггера будет линейно зависеть от ф иа участке 0...2 я (рис. 14.32, б). Цифровые ФД, применяемые в схемах АПЧ, имеют высокую стабильность и легко сопрягаются с цифровыми устройствами обработки сигналов.

14.4. Порядок расчета радиолокационного приемника

Исходные данные для расчета приемника должны быть получены в результате эскизного проектирования радиолокационной станции. Такими чанными являются: рабочая частота f, длительность импульса т,и, время установления фронта импульса ty, частота следования импульсов F, предельная или тангенциальная чувствительность приемника Р^ и импульсная модность передатчика Р^ (определяются из уравнения дальности), просачивающаяся мощность передатчика Р^, отношение у = С/Ш на выходе линейного тракта

приемника (коэффициент различимости), необходимое значение выходного напряжения.

Порядок расчета:

1. Расчет целесообразно начинать с выбора необходимой полосы пропускания приемника. Полосу можно выбирать по формуле (2.1):

Я = Д^<+2Д/ + Д/з, ,

где Д^ = ширина спектра принимаемого сигнала; Дfд - допплеровское смещение частоты при работе с движущимися объектами; Д/д^ - запас , по полосе, определяющийся нестабильностью передатчика и гетеродина, неточностью настроек, вычисляемый по (2.2). Д^ для радиолокаторов дальнего обнаружения, где необходима максимальная чувствительность, выбирается из условия

где а - коэффициент, зависящий от выбранного типа квазиоптимального фильтра (для прямоугольного а - 1,37, для гауссового а = 0,72, для расчетов можно принять а 1). Для радиолокаторов с автоматическим сопровождением целей, где необходима повышенная точность определения координат, Afg выбирается из условия

Af, = (0,6...0,8)/y. (14.2)

Если в приемнике используется АПЧ, полосу можно выбирать по /7 = Af + (2Д/д + Д/зап)/ХАПЧ. (14.3)

где AF определяется длительностью импульса и обычно равна нескольким мГц; Д/зап определяется, главным образом, нестабильностями передатчика и гетеродина приемника (в сантиметровом диапазоне примерно 10...12 МГц); Д/д определяется относительной скоростью цели; /Сдпч- коэффициент автоподстройки, порядка 30...35. Поэтому полоса, определяемая по формуле (14.3), получается чаще всего от 2 до 10 МГц, в зависимости от типа локатора.

2. Определяем допустимый коэффициент шума приемника по (2.5)

доп < яф [(Рпр/Т^о/шТвх) -а + П. где /СРф - коэффициент передачи мощности фидера; Ящ = 1,1/7 - шумовая полоса; Твх Твых -относительная шумовая температура, определяемая по (1.5) и рис. 1.2.

3. Принимаем решение о типе структурной схемы приемника. Если расчет по (2.5) дает значение 15...17 дБ, можно строить приемник без УСЧ, с кристаллическим смесителем на входе. Если необходимый коэффициент шума порядка 5...6 дБ и ниже, следует применить структурную схему с ма-лошумящим усилителем на входе. Соображения по выбору того или иного типа МШУ приводились в гл. 6.

В целях уменьшения общего коэффициента шума приемника рекомендуется применение балансных смесителей и включение фильтра, настроенг

ного иа частоту зеркального канала, исключающего шумы зеркального канала.

4. Определив из (1.24) э. д. с. в антенне, находят необходимое общее усиление напряжения = вых/А-

При вычислении можно принять Рд = 73 Ом. Тогда при реальных значениях П, Ш я С/вых 20 В получаем £д порядка 10 мкВ, а iCj ~ 2 10 или свыше 120 дБ. Распределяем необходимое усилие между каскадами:

Кл = трвхУСЧ^СМПЧД^ВУ (4.4)

где К - коэффициенты усиления (передачи) соответственно тракта от аитеи-ны до входа приемника, входного устройства, УСЧ, смесителя, УПЧ, детектора и видеоусилителя. Если усиление каскадов выражено в децибелах К'в- то

!!дБ = тр + вх + УСЧ + СМ + УПЧ + + ВЧ

Поскольку в антенном тракте, смесителе и детекторе получаем ослабление свыше 20 дБ,в усилительном тракте необходимо получить усиление порядка 140 дБ. Это усиление распределяется между УСЧ, УПЧ и видеоусилителем. Усиление МШУ порядка 20 дБ, видеоусилители при усилении свыше 20...30 дБ работают неустойчиво, поэтому основное усиление, порядка 100 дБ, необходимо обеспечить в УПЧ.

5. Задавшись коэффициентами усиления отдельных каскадов по мощности Kpi и зная общий коэффициент шума Ш^, распределяют требования к коэффициентам шума отдельных каскадов по (1.25) или к шумовой температуре по (1.26).

6. Сформулировав требования к отдельным каскадам по усилению, шумам и погоне, приступают к проектированию блока СВЧ, смесителя, генератора и УПЧ в соответствии с рекомендациями п. 14.3; 14.5-14.7.

Глава 15

НАДЕЖНОСТЬ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

15.1. Показатели надежности

Надежностью называют свойство устройства (элемента или системы) выполнять заданные функции, которое определяется безотказностью в работе и ремонтопригодностью. Под безотказностью устройства понимают свойство непрерывно сохранять работоспособность (соответствие основным требованиям технической документации) в заданных условиях эксплуатации в течение заданного интервала времени (наработки). Так, для вещательных радиоприемников в качестве основных требований приняты реальная чувствительность, селективность по соседнему каналу, коэффициент гармоник, уровень фона и люфт брганов настройки. Нарушение работоспособности называют отказом. Под ремонтопригодностью понимают приспособленность к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путем проведения профилактического обслуживания и ремонта. Более узкое понятие восстанавливаемость - свойство устройства восстанавливать свою работоспособность после возникновения отказа.

Отказы подразделяют на внезапные и постепенные. Первые возникают в результате мгновенного изменения параметров устройства, например, об-