Передающий модуль бортового ретранслятора станции активных помех


Примечание	Чертежи выполнены в Kompas 5.11 R01
	Загрузить архив:
	Файл: ref-15910.zip (1188kb [zip], Скачиваний: 61) скачать

Московский ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ Авиационный Институт имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

(технический университет)

Кафедра 406

“Радиопередающие устройства”

Курсовой проект

на тему

Передающий модуль бортового ретранслятора станции

активных помех

Выполнил:

студент группы 04-419

Гуренков Дмитрий

Проверил:

руководитель проекта

ДавыдоваН.С.

Москва DATE @ "yyyy"l * MERGEFORMAT 2008 год

Содержание

TOC o "1-4" h z u Введение.. PAGEREF _Toc41924877 h 3

СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ПОДАВЛЕНИЯ.. PAGEREF _Toc41924878 h 3

Анализ технического задания.. PAGEREF _Toc41924879 h 5

Задание. PAGEREF _Toc41924880 h 5

Полезные сигналы.. PAGEREF _Toc41924881 h 5

Помеховые сигналы – активные помехи.. PAGEREF _Toc41924882 h 5

Станции активных помех.. PAGEREF _Toc41924883 h 6

Электрический расчет ПП.. PAGEREF _Toc41924884 h 10

Расчет выходного усилителя мощности.. PAGEREF _Toc41924885 h 10

Выбор типа транзистора. PAGEREF _Toc41924886 h 10

Расчет электронного режима транзистора 2Т919А.. PAGEREF _Toc41924887 h 11

Расчет ВЧ-цепи выходного усилителя мощности. PAGEREF _Toc41924888 h 14

Расчет цепи питания. PAGEREF _Toc41924889 h 17

Расчет промежуточного каскада усиления мощности.. PAGEREF _Toc41924890 h 19

Выбор типа транзистора. PAGEREF _Toc41924891 h 19

Расчет электронного режима транзистора 2Т919В.. PAGEREF _Toc41924892 h 19

Расчет ВЧ-цепи промежуточного усилителя мощности. PAGEREF _Toc41924893 h 22

Расчет цепи питания. PAGEREF _Toc41924894 h 24

Ключ модулятор. PAGEREF _Toc41924895 h 25

Схема преобразователя частоты.. PAGEREF _Toc41924896 h 25

Схема задержки.. PAGEREF _Toc41924897 h 26

Разработка конструкции передатчика.. PAGEREF _Toc41924898 h 26

Пленочные элементы.. PAGEREF _Toc41924899 h 27

Толстопленочные индуктивности. PAGEREF _Toc41924900 h 27

Толстопленочные емкости. PAGEREF _Toc41924901 h 28

Контактные площадки на МСБ.. PAGEREF _Toc41924902 h 29

Разработка топологии МСБ.. PAGEREF _Toc41924903 h 30

Компоновка корпуса.. PAGEREF _Toc41924904 h 30

Описание устройства.. PAGEREF _Toc41924905 h 31

Список литературы... PAGEREF _Toc41924906 h 31

Введение

В связи с широким внедрением радиоэлектроники в оборону и экономику неотъемлемой частью экономической и политической конкуренции различных государств является радиоэлектронная борьба (РЭБ), под которой понимают искажение или полное устранение информации, получаемой конкурентом с помощью различных информационных радиоэлектронных систем (РЭС), т.е. информационное подавление (ИП) РЭС. В настоящее время наиболее эффективно ИП РЭС осуществляется путем воздействия на приемник подавляемой РЭС специальных «ложных» радиосигналов – активных помех, источником которых является специально разрабатываемые радиоэлектронные системы информационного подавления (РЭС ИП) – станции активных помех (САП) и передатчики помех (ПП).

СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ПОДАВЛЕНИЯ

Основной задачей РЭБ является информационное подавление информационных радиоэлектронных систем, под которым понимают уменьшение "качества" передаваемой информации в условиях воздействия активных помех.

Обобщенная функциональная схема РЭС показана на REF _Ref39222722 h 1. При воздействии сигнала помехи принимаемая информация может искажаться, "качество" передаваемой информации падает.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 1

Для оценки "качества" передаваемой информации используется один из параметров РЭС — так называемый информационный показатель качества ИПК. Основными объектами ИП являются:

РЭС системы ПВО: обзорные РЛС и РЛС автоматического сопровождения по направлению (АСН) — "угловые координаторы", командные радиолинии управления (КРУ), а также связные радиостанции.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 2

Для обзорной РЛС информационным показателем "качества" является вероятность правильного обнаружения цели (REF _Ref39222785 h 3. Большинство обзорных РЛС работают с импульсным зондирующим сигналом (ЗС), при этом принимаемая информация заключается в обнаружении отраженного сигнала и измерении времени его задержки и, следовательно, дальности цели - — дальность до цели, — скорость распространения электромагнитной волны.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 3

При отсутствии шума вероятность обнаружения , так как при приеме отраженного сигнала (ОС) на выходе детектора приемника появляется постоянное напряжение появляется вероятность ложной тревоги при отсутствии ОС, и вероятность пропуска цели, когда при наличии ОС.

Анализ технического задания

Задание

В данном проекте требуется разработать передающий модуль бортового ретранслятора САП.

Исходные данные:

6. элементов;

Полезные сигналы

Простые импульсные сигналы, где - длительность импульса; - период повторения; - амплитуда, частота и фаза «заполнения» (несущей) соответственно [2].

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 4 Полезный сигнал

Такие сигналы обладают очень широким и сложным спектром, что позволяет при использовании определенного метода обработки сигнала (например, оптимальной фильтрации) существенно повысить ИПК РЛС.

Помеховые сигналы – активные помехи

По характеру воздействия на подавляемую РЭС активные помехи классифицируются на маскирующие и имитационные помехи. По соотношению ширины спектра помехи и полосы пропускания приемника подавляемой РЭС активные помехи делятся на прицельные, когда и заградительные, когда

Определим параметры сигнала излучения, исходя из заданной характеристики:

1. (средняя в полосе частот РЛС). В радиолокации за ширину спектра прямоугольного импульса принято брать REF _Ref39662144 h 4- огибающая спектра сигнала, причем входного сигнала не более

Станции активных помех

Генерацию и излучение помехового сигнала осуществляют специализированные РЭС ИП или станции активных помех. По принципу формирования несущей частоты помехового сигнала все станции активных помех делятся на САП ретрансляционного типа и САП генераторного типа.

В нашем случае мы имеем дело со станцией малой мощности ретрансляторного типа. Станция импульсных ответных помех (для ИП обзорных РЛС):

Имитационная импульсная помеха (ИИП) представляет собой радиоимпульс, излучаемый с некоторой задержкой относительно принятого полезного сигнала. Такая помеха создает на выходе приемника РЛС сигнал ложной цели (наряду с истинным). Возможны два варианта помехи: 1) с запаздыванием ложных целей; 2) с упреждением ложных целей, когда задержка меняется с определенной скоростью, имитирующей реально движущуюся цель ().

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 5

Функциональная схема такой станции активных помех может быть представлена в виде REF _Ref39237630 h 6

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 6 Функциональная схема САП

Антенны (приемная и передающая) – (А1, А2) принимают и излучают электромагнитные волны, чаще всего с круговой поляризацией. Тип антенны определяется рабочим диапазоном частот, подавляемых РЭС. У нас антенна задана в виде ФАР, в качестве которой разумно выбрать волноводно-щелевую решетку (ВЩР). ВЩР достаточно легко встраиваетсяв фюзеляж самолета, на борту которого предполагается установить передатчик помех (ПП). Входное сопротивление ВЩР определяется по формуле [5]:

(1)

где – внутренние размеры волновода, - длина волны. Для заданного диапазона частот

Пусть REF _Ref39227305 h 7

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 7 ВЩР с механическим сканированием

Разведывательный приемник (РП) служит для усиления принимаемых сигналов. В зависимости от назначения станции помех он выполняется либо по схеме прямого усиления, либо по супергетеродинной схеме. Наиболее важными характеристиками РП являются: полный рабочий диапазон частот, время перестройки (пропускная способность), чувствительность, точность определения параметров принимаемых сигналов, разрешающая способность, способ поиска разведывательного сигнала по частоте и вероятность его обнаружения.

Усилитель мощности (УМ) обеспечивает заданную мощность помехового сигнала и амплитудную модуляцию его по заданному закону. В нашем случае прямоугольные импульсы.

Модулятор позволяет формировать низкочастотные модулирующие колебания заданной формы, величины и параметров. У нас он представляет собой импульсный усилитель сигнала, подаваемый вход с выхода РП.

Преобразователь частоты (ПЧ). В преобразователь частоты входит смеситель, на который подается входной сигнал и сигнал с диапазонного передатчика. Диапазонные передатчики (ДП) классифицируются по величине перекрываемого диапазона [2]:

по способу перекрытия диапазона ДП бывают:

а)

б)

в)

В широкодиапазонных передатчиках перестройка осуществляется либо с помощью комбинации дискретной (по поддиапазонам) и плавной (внутри каждого поддиапазона) перестройки, либо с помощью синтезаторов частот-возбудителей, формирующих сетку высокостабильных фиксированных частот.

Синтезаторы частот выполняют по сложной многокаскадной схеме, структура которой определяется принципом действия синтезатора. В настоящее время практическое применение находят два вида синтезаторов.

1. Синтезаторы частот прямого когерентного синтеза выполняют по схеме, использующей один высокостабильный опорный генератор и серию когерентных преобразователей колебаний с частотами, кратными частоте опорного генератора. Сущность выполняемых преобразований сводится к алгебраическим операциям сложения, вычитания, умножения, деления когерентных колебаний. При этом формируется сетка частот вида: — любые целые числа.

Обобщенная функциональная схема синтезатора показана на REF _Ref39223256 h 8.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 8

2. Синтезаторы частот косвенного некогерентного синтеза выполняются по схеме синхронизации колебаний автономного перестраиваемого генератора, работающего на заданной фиксированной частоте, с заданной выходной мощностью, колебаниями высокостабильного опорного генератора с помощью системы ФАПЧ ( REF _Ref39252652 h 9). Таким образом, перестройка частоты осуществляется путем выбора соответствующих значений — коэффициент умножения частоты опорного генератора;— коэффициент деления делителя частоты.

Основные преимущества синтезатора косвенного некогерентного синтеза:

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 9

Схема запоминания частоты (СЗЧ) запоминает несущую частоту полезного сигнала подавляемой РЭС на заданное время. Различают устройства-схемы кратковременного и длительного запоминания частоты. Принцип действия этих устройств основан на рециркуляции или регенерации колебаний, распространяющихся в электромагнитной системе СВЧ какого-либо типа. Например, известны устройства СЗЧ на ЛОВ ЖИГ-фильтрах и др. Простейшей СЗЧ является схема АПЧ генератора. В простейших САП схема запоминания частоты отсутствует, и запоминание несущей частоты и настройка ПП на неё осуществляется оператором. К СЗЧ предъявляются следующие требования: время запоминания, точность фиксирования и удержания частоты, диапазон запоминания, разрешающая способность (одновременного запоминания частоты).

Передатчик помех (ПП) состоит из источника колебаний несущей частоты (усилителя мощности) и источника низкочастотных модулирующих колебаний (модулятора).

Электрический расчет ПП

Составим структурную схему усилителя мощности (УМ).

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 10

При расчете электронного режима транзисторов воспользуемся методикой предназначенной для расчета режима мощного транзистора СВЧ [3]. Рассмотренная методика может быть использована для расчета режима мощного транзистора усилителя, работающего на частотах порядка сотен мегагерц, и позволяет получить параметры режима, достаточно близкие к экспериментальным. На значениях частот 1…3ГГц погрешность расчета возрастает из-за использования упрощенной эквивалентной схемы транзистора и недостаточной точности при определении её параметров. Выберем схему подключения транзистора с ОБ, т.к. при таком включение значительно возрастает верхняя рабочая частота до и др. Эквивалентная схема усилителя ОБ для тока и напряжения первой гармоники представлена как REF _Ref39250277 h 11

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 11 Эквивалентная схема усилителя

Расчет выходного усилителя мощности

Выбор типа транзистора

Выбор транзистора осуществляется с учетом типа модуляции, диапазона рабочих частот, полосы пропускания, требований к управлению (способа перестройки), характера и параметров нагрузки, а также возможностей обеспечения заданного уровня выходной мощности.

Так же при выборе транзистора необходимо руководствоваться следующими соображениями. Коэффициент усиления обратно пропорционален квадрату частоты. Поэтому, если известно из справочных данных, что транзистор на частоте имеет коэффициент усиления в схеме ОБ следует взять больше, чем требуемая в схеме ОБ берется на больше эта доля меньше.

Как мы уже выяснили ранее, необходимая выходная мощность по первой гармоники должна быть

Таблица SEQ Таблица * ARABIC 1

	Предельные эксплуатационные	Типовой режим
U_кэдоп	U_бэдоп	I_к_max_доп	I_к0доп	I_кр	R_пк	T_пдоп	T_к	P_кдоп	f_н…f_в	f‘	P’_вых	K’_p	η’_э	U’_к0
В	А	ºС/Вт	ºС	Вт	МГц	МГц	Вт		%	В
Б	45	3.5	1.5	0.7	1.5	12	150	85	10	700…2400	2000	4.4	4.4	33	28
Электрические параметры и параметры эквивалентной схемы
h₂₁_э	U’	S_гр	f_гр	C_к	C_ка	C_э	C_кп	r_б	r_э	r_к	L_б	L_э	L_к
	В	См	ГГц	пФ	Ом	нГ
15	0.7	0.13	1.8	7.5	2.5	100	5	0.5	0.14	0.7	0.14	0.7	0.7

Расчет электронного режима транзистора 2Т919А

Итак, запишем еще раз исходные данные:

Перед расчетом необходимо выяснить выполнение неравенства:

Напряжение режима:

Амплитуда напряжения и тока первой гармоники эквивалентного генератора:

Пиковое напряжение на коллекторе:

при этом необходимое условие выполняется.

Параметры транзистора:

С помощью графика на рис. 4.2 определяем коэффициент разложения определяем значения и коэффициента формы [3].

Пиковое обратное напряжение на эмиттере:

при этом необходимое условие выполняется.

Расчет комплексных амплитуд токов и напряжений на элементах эквивалентной схемы ( REF _Ref39250277 h 11

Амплитуда напряжения на нагрузке и входное сопротивление транзистора для первой гармоники тока:

Мощность возбуждения (входной сигнал) и мощность, отдаваемая в нагрузку:

Постоянная составляющая коллекторного тока, мощность, потребляемая от источника питания, электронный КПД соответственно:

Коэффициент усиления по мощности, мощность рассеивания транзистором:

Сопротивление эквивалентной нагрузки на внешних выводах транзистора:

Расчет ВЧ-цепи выходного усилителя мощности

Прежде чем согласовывать транзистор с чем-либо, рассмотрим входную и выходную цепи транзистора. Измерения и транзисторов в различных диапазонах частот показали [7], что входное сопротивление можно аппроксимировать полным сопротивлением последовательной цепи из активного сопротивления и емкости ( REF _Ref39893038 h 12усилителя. Выходное сопротивление хорошо аппроксимируется полным сопротивлением параллельной цепи из REF _Ref39893038 h 12

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 12 Входная и выходная цепи транзистора

Для многих транзисторов, работающих в дециметровом диапазоне волн, с достаточной степенью точности соответствует сопротивлению последовательной цепи из - сопротивлению параллельной цепи из

В общем случае СВЧ-цепи могут быть представлены в виде составленных из реактивных элементов четырехполюсников. Назначение СВЧ-цепей заключается в следующем:

Для получения выбранного энергетического режима транзистора на его входе и выходе необходимо обеспечить требуемую величину сопротивлений по первой гармонике тока, которые известны из расчета режима транзистора. При этом сопротивление и сопротивление согласующей цепи в точках подключения будут комплексно-сопряженными величинами. В выходной СВЧ-цепи в режиме согласования сопротивление согласующей цепи в точках подключения является комплексно-сопряженной величиной сопротивления

Входная согласующая СВЧ-цепь. Согласно эквивалентной схеме входной цепи транзистора, показанной на REF _Ref39893038 h 12будет:

Реактивная составляющая этого сопротивления может иметь как индуктивный характер (на рабочей частоте более высокой, чем резонансная частота входной цепи транзистора), так и емкостной (на рабочей частоте более низкой, чем резонансная частота входной цепи). Для многих современных транзисторов средне и большой мощности, работающих в дециметровом диапазоне волн, величина сопротивления существенно меньше сопротивления и поэтому можно приближенно принять, что:

и эквивалентная схема входной цепи состоит только из элементов и

Выходная согласующая СВЧ-цепь. Сопротивление нагрузки в общем случае:

где и - соответственно активная и реактивная составляющая сопротивления по первой гармоники согласно эквивалентной схеме выходной цепи транзистора, показанной на REF _Ref39893038 h 12полной проводимостью

где и - соответственно активная и реактивная составляющие проводимости можно определить расчетом для известных значений и

и эквивалентная схема выходной цепи состоит только из элементов и

Согласующее звено, может иметь вид, показанный на REF _Ref40442475 h 13

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 13 Общая схема П-образной цепи

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи П-образную цепь, так как выбор более простой Г-образной цепи невозможен из-за невыполнения необходимого условия [4]. П-образую цепь можно рассматривать как две Г-образные цепи (Г-звенья), включенные навстречу друг другу [8] ( REF _Ref40442475 h 13и противоположного знака.

Расчет П-образной цепи между транзистором 2Т919А и нагрузкой (50Ом). Зададимся величиной добротности первого Г-звена и величинами входного, выходного сопротивлений транзистора соответственно. Зная, необходимое сопротивление нагрузки найдем выходное сопротивление транзистора.

Тогда исходя из эквивалентной выходной схемы транзистора ( REF _Ref39893038 h 12

Входное сопротивление нагрузки пусть будет равным (добротность целесообразно брать не более 2¸3) [4].

Определим действующее сопротивление [4]:

при этом необходимое условие выполняется.

Определим реактивные составляющие:

Рассчитаем необходимую величину добротности второго Г-звена:

Определим реактивное сопротивление:

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи П-звено как показано на REF _Ref40624493 h 14

Реактивное последовательное сопротивление:

Реактивное параллельное сопротивление:

Величины индуктивности и емкости:

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 14 П-образная цепь

К.П.Д. П-звена, где - активное сопротивление потерь в катушке индуктивности, - собственная добротность катушки обычно равна 50¸100. Пусть

Расчет цепи питания

Цепь питания должна быть построена таким образом, чтобы не нарушать работы его СВЧ-цепи. Наиболее часто применяется параллельная схема питания ( REF _Ref39834895 h 15 REF _Ref40633387 h 17

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 15 Схема параллельной системы питания

Для дальнейшего расчета цепи питания нам потребуется знать и (было определено REF ВУМ_Rвых p h

Так, предъявляя к блокировочному дросселю ( REF _Ref39834895 h 15можно производить, использую приближенное соотношение, где - частота:

Исходя из полученного неравенства, возьмем

Величина блокировочного конденсатора

Исходя из полученного неравенства, возьмем будут значительно ниже рабочей частоты транзистора. Верхний предел значений индуктивности и емкости в основном ограничивается технологической возможностью.

Для определения примерной величины блокировочного элемента

Исходя из полученного неравенства, возьмем

Величина емкости разделительного конденсатора (если он не является элементом СВЧ-цепи) определяется из условия малого по сравнению с напряжением на сопротивлении ( REF _Ref39834895 h 15т.е.

Исходя из полученного неравенства, возьмем

При проектировании цепей питания следует иметь в виду, что блокировочные дроссели и конденсаторы образуют колебательные системы, нередко приводящие к возникновению в усилителе паразитных колебаний на частоте значительно более низкой, чем рабочая частота. Этому явлению способствует увеличение коэффициента усиления по току транзистора с уменьшением его рабочей частоты. Для предотвращения этих колебаний необходимо снизить добротность блокировочных дросселей, что может быть достигнуто, например, включением последовательно с дросселем небольшого резистора сопротивлением порядка нескольких Ом, либо изготовлением катушки из проводника с высоким омическим сопротивлением. Другой способ срыва колебаний на низких частотах – включения последовательно с конденсаторов различных номиналов, создающих последовательные резонансы в цепи питания на определенных частотах, существенно ниже рабочей.

Расчет промежуточного каскада усиления мощности

Выбор типа транзистора

Для возбуждения выходного усилителя мощности 2Т919А необходима выходная мощность промежуточного усилителя мощности в размере ( REF _Ref41392720 h

Таблица SEQ Таблица * ARABIC 2

	Предельные эксплуатационные	Типовой режим
U_кэдоп	U_бэдоп	I_к_max_доп	I_к0доп	I_кр	R_пк	T_пдоп	T_к	P_кдоп	f_н…f_в	f ‘	P’_вых	K’_p	η’_э	U’_к0
В	А	ºС/Вт	ºС	Вт	МГц	МГц	Вт		%	В
Б	45	3.5	0.4	0.2	0.4	40	150	85	3	700…2400	2000	1.2	5	25	28
Электрические параметры и параметры эквивалентной схемы
h₂₁_э	U’	S_гр	f_гр	C_к	C_ка	C_э	C_кп	r_б	r_э	r_к	L_б	L_э	L_к
	В	См	ГГц	пФ	Ом	нГ
15	0.7	0.031	2.1	2.8	0.7	12	2.1	2	0.6	3	0.35	1.3	0.7

Расчет электронного режима транзистора 2Т919В

Итак, запишем еще раз исходные данные:

Перед расчетом необходимо выяснить выполнение неравенства:

Напряжение режима:

Амплитуда напряжения и тока первой гармоники эквивалентного генератора:

Пиковое напряжение на коллекторе:

при этом необходимое условие выполняется.

Параметры транзистора:

С помощью графика на рис. 4.2 определяем коэффициент разложения определяем значения и коэффициента формы [3].

Пиковое обратное напряжение на эмиттере:

при этом необходимое условие выполняется.

Расчет комплексных амплитуд токов и напряжений на элементах эквивалентной схемы ( REF _Ref39250277 h 11

Амплитуда напряжения на нагрузке и входное сопротивление транзистора для первой гармоники тока:

Мощность возбуждения (входной сигнал) и мощность, отдаваемая в нагрузку:

Коэффициент усиления по мощности, мощность рассеивания транзистором:

Сопротивление эквивалентной нагрузки на внешних выводах транзистора:

Расчет ВЧ-цепи промежуточного усилителя мощности

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи Г-образную цепь, так как она является наиболее простой ( REF _Ref40634480 h 16и противоположного знака, причем [4]. При построении схемы Г-цепи предполагается, что сопротивления последовательного и параллельного элементов цепи имеют различный характер. Данное требование обусловлено необходимостью получения на входе и выходе цепи чисто активных сопротивлений.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 16 Общая схема Г-образной цепи

Расчет Г-образной цепи между транзисторами 2Т919А и 2Т919В. Зададимся величинами входного и выходного сопротивлений транзистора соответственно. Зная, необходимое сопротивление нагрузки найдем выходное сопротивление транзистора.

Тогда исходя из эквивалентной выходной схемы транзистора 2Т919В ( REF _Ref39893038 h 12

Входное сопротивление транзистора 2Т919А

Определим необходимую величину добротности [4]:

Рассчитаем реактивное последовательное и параллельное сопротивления:

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи Г-звено как показано на REF _Ref40633387 h 17

Рассчитаем реактивное параллельное сопротивление Г-звена с ученом выходного реактивного сопротивления транзистора 2Т919В:

Величины индуктивности и емкости:

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 17 Г-образная цепь

Расчет Г-образной цепи между входом (50Ом) транзистором 2Т919В. В качестве согласующей цепи так же возьмем Г-образную цепь. Зададимся величинами входного и выходного сопротивлений транзистора соответственно.

Определим необходимую величину добротности [4]:

Рассчитаем реактивное последовательное и параллельное сопротивления:

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи Г-звено как показано на REF _Ref40633387 h 17

Реактивное параллельное сопротивление Г-звена:

Величины индуктивности и емкости:

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 18

Расчет цепи питания

Для расчета цепи питания ( REF _Ref39834895 h 15и (было определено REF ПУМ_Rвых p h

Определим величину индуктивности ( REF _Ref39834895 h 15

Исходя из полученного неравенства, возьмем

Величина блокировочного конденсатора

Исходя из полученного неравенства, возьмем

Величины блокировочного элемента

Исходя из полученного неравенства, возьмем

Необходимостьв разделительном конденсаторе отсутствует, так как в согласующей цепи между транзистором 2Т919А и 2Т919В присутствует емкость

Ключ модулятор

В качестве ключа модулятора возьмем транзистор КТ3109А. Работа ключа модулятора основана на принципе открытия и закрытия p-n-перехода. Так при подаче на базу положительного импульса транзистор открывается и через него начинает течь ток, как показано на REF _Ref41643802 h 19

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 19 Ключ модулятор

Схема преобразователя частоты

Построение ПЧ выполним, используя смеситель и гетеродин. В качестве смесителя выберем арсенид-галлиевый СВЧ смеситель [10] фирмы Mini-CircuitsADE-XXXX.

Таблица SEQ Таблица * ARABIC 3

Группы моделей	Уровень, дБм	Диапазоны частот, МГц	Потери преобразования, дБ (макс.)	Коэффициент развязки, дБ (мин.)	Конст. испол.
ГЧ	ВЧ	ГЧ, ВЧ	ПЧ	ГЧ-ВЧ	ГЧ-ПЧ
ADE-XXXX	+7	до +1	50...4000	0...1500	7,0...9,8	16...45	7...40	П

Этот ПЧ является пассивным, с входными сопротивлениями портов 50 Ом. Диапазон гетеродина и входной ВЧ частоты равен 50…4000МГц, диапазон выходной частоты равен 0…1500МГц. Достоинством данной ИС является одинаковые мощности входного сигнала и гетеродина и выходную мощность равную P_вх = P_г= P_вых. ИС отличается малыми габаритами и предназначена для поверхностного монтажа. Включение ИС показано на REF _Ref41621299 h 20

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 20 Смеситель ADE-XXXX

В качестве гетеродина выберем схему, устойчиво генерирующую на частотах от 50 до 2500 МГц. Причем изменяются только элементы контура и связи [11]. Принципиальная электрическая схема представлена на REF _Ref41622087 h 21

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 21 Универсальный гетеродин широкого применения

Для плавной перестройки частоты нам необходимо менять номиналы элементов контура и связи, для этого индуктивность L1 оставим постоянной (20мм линия d=1.5мм), а емкость C1, C2 сделаем переменной и вынесем их на печатную плату. Выходное сопротивление гетеродина будем считать равным 50Ом, что позволяет соединения гетеродин и смеситель без внешнего согласующего звена.

Схема задержки

В качестве схемы задержки можно выбрать схему [9] представленную на REF _Ref41622900 h 22RC-цепи, поэтому для регулировки время задержки резистор R1 сделаем переменным.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 22 Схема задержки

Для выполнения данной схемы выберем микросхему К155ЛА8 (4 элемента 2И-НЕ), тип корпуса 201.14-1, напряжение питания 14-ножка составляет 6.3В.

Разработка конструкции передатчика

Разработка конструкции РПдУ заключается в разработке общей компоновки всех деталей его принципиальной схемы в пределах объема выбранного корпуса. Особенностью рассматриваемого передатчика является высокая частота работы. Это означает, что размеры элементов СВЧ-тракта должны быть намного меньше длины волны

Прежде чем приступить к формированию конструкции, необходимо определить геометрические параметры используемых элементов. Произведем расчет пленочных элементов, исполняемых на ГИС.

Пленочные элементы

Элементы СВЧ-тракта, исходя из выше сказанного, будут выполнены в виде пленок на подложке (габариты элементов недолжны превышать

Так как необходимо создание и индуктивностей, и емкостей, то для формирования элементов будем использовать толстопленочную технологию. Толстопленочная технология позволяет реализовывать и извилистую, и многослойную структуру. Современные технологии [6] позволяют получить элементы толщиной менее 10 мкм, при минимальной ширине 25 мкм.

Толстопленочные индуктивности

Для расчета индуктивности в пленочном исполнении можно воспользоваться методикой предложенной в [4]. В формулах все линейные размеры катушек выражаются в [мм], а индуктивность в [нГн].

Таблица SEQ Таблица * ARABIC 4

Тип катушки	Формула для расчета индуктивности катушки	Определение длины провода катушки
Одновитковая
Плоская квадратная спираль	где n – число витков, мм; S – шаг спирали, мм

Тип катушки

Формула для расчета индуктивности катушки

Определение длины провода катушки

Одновитковая

Плоская квадратная спираль

где

n – число витков, мм; S – шаг спирали, мм

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 23 Катушки: одновитковая 0.5-4 нГн, спиральная квадратной формы до 100 нГн.

Воспользовавшись данными из REF _Ref41643925 h 4REF _Ref41643943 h 23и , рассчитаем значения параметров индуктивностей СВЧ-тракта:

Таблица SEQ Таблица * ARABIC 5

Поз. обоз.	тип	Параметры
L2	Одн.	пусть
L3	Спир.	пусть
L4	Спир.	пусть
L5	Одн.	пусть
L6	Спир.	пусть
L7	Спир.	пусть
L8	Одн.	пусть

Толстопленочные емкости

Толстопленочные емкости разумно выполнить в виде трехслойной пленочной структуры металл-диэлектрик-металл, изображенной на REF _Ref41216057 h 24

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 24 Конфигурация конденсатора в пленочном исполнении

Расчет данных элементов начинается с выбора диэлектрика и определения его минимальной толщины (из соображений электрической прочности) по формуле:

где – рабочее напряжение между обкладками конденсатора, [В]; - пробивная напряженность электрического поля, [^В/_мм]; N – коэффициент запаса (0.5¸0.7).

Рабочее напряжение между обкладками конденсатора будем считать, что не превышает

выбранная нами технология не позволяет делать такие толщины, поэтому толщину диэлектрика и металлической обкладки возьмем равным

Требуемую площадь перекрытия обкладок конденсатора можно рассчитать по выражению:

где a – стороны обкладки конденсатора [мм], C – [пФ], S – [мм²]. Результаты расчетов, приведены Таблица 6.

Таблица SEQ Таблица * ARABIC 6

	C4 = 4.65 пФ	C6 = 10 пФ	C7 = 7.78 пФ	C8 = 40 пФ	C9 = 103 пФ	C10 = 2.04 пФ	C11 = 8.7 пФ
S, мм²	0.88	1.89	1.47	7.54	19.42	0.38	1.64
a, мм	0.94	1.38	1.21	2.75	4.41	0.62	1.28

Контактные площадки на МСБ

Размеры контактных площадок для выводов микросхем будут определяться типом монтажного соединения. Для крепления выводов на подложке наиболее рационально использовать сварку. Это обуславливается тем, что выводы микросхемы, как правило, выполняются из золота, которое способно растворяться в некоторых припоях, используемых при пайке. Средние размеры контактных площадок при указанном типе монтажа 0.2 x 0.3.

Помимо упомянутых в данном пункте контактных площадок, называемых внутренними, на МСБ будут располагаться еще контактные площадки, предназначенных для ее соединения с внешним оборудованием. Такие площадки называются внешними и имеют размер 1x1.

Разработка топологии МСБ

МСБ будет включать в себя усилитель мощности и смеситель, остальное предназначено для навесного монтажа. При разработке топологии будем руководствоваться следующими принципами:

Топология МСБ представлена на 04419.М1.001. В качестве подложки можно использовать ситалловую (СТ50-1 ОСТ 11.094.022-75) пластину стандартных размеров 20мм x 32 мм (толщиной 0.5 мм). Для защиты МСБ от внешних воздействий еенеобходимо поместить в металлостеклянный корпус 157.29-1.

SHAPE * MERGEFORMAT

22.5

Монтажная площадка

Корпус 157.29-1

Компоновка корпуса

Разработанную и выбранную элементную базу можно смонтировать на печатной плате из стеклотекстолита размером 150мм x 120мм [6] в соответствии с принципиальной схемой передатчика помех. Разрабатываемый передатчик предназначен для использования на борту самолета, поэтому его корпус выберем на основании соответствующей БНК [6]. Габариты корпуса 170мм x 150мм x 70мм. Сборочный чертеж представлен на 04419.ПП1.00СБ.

Описание устройства

Разработанное устройство отвечает всем требованиям ТЗ без ограничений. Для управления передатчиком помех необходим оператор, который будет регулировать несущую частоту и время задержки сигнала в пределах заданного.

Список литературы

6. БорисовВ.Ф., МухинА.А., ЧермошенскийВ.В. и др. Основы конструирования и технологии РЭС: Учебное пособие для курсового проектирования. – М.: МАИ, 2000г.

7. КийкоГ.И., ЛибЮ.Н. Исследование широкополосного транзисторного усилителя мощности с распределенными параметрами. – В сб. «Полупроводниковые приборы в технике электросвязи», вып.15, «Связь», 1975г., стр.19-26.

8. ГрейП., ГрэхемР. «Радиопередатчики». Связь, 1965г., стр. 116-123.

9. Мощные полупроводниковые приборы. Транзисторы: справочник / Б.А.Бороздин, В.М.Ломакин, В.В.Мокряков и др.: под ред. А.В.Голомедова. –М.: Радио и связь, 1985г.

10.

11.