Проектирование радиолокационной станции для обнаружения надводных целей в пределах речного шлюза (стр. 7 из 14)
| -Допустимая мощность рассеяния на коллекторе, Вт | 7.00E-002; |
| -Рабочая частота, МГц | 7500; |
| -Статический коэффициент усиления по току | 100; |
| -Напряжение отсечки, B | .400; |
| -Крутизна в граничном режиме, A/B | 3.99E-002; |
| -Емкость эмиттерного перехода, пФ | .689; |
| -Емкость коллекторного перехода, пФ | .419; |
| -Допустимое напряжение на базе, В | 1; |
| -Допустимый ток коллектора, А | 1.19E-002; |
| -Допустимое напряжение на коллекторе, В | 10; |
| -Индуктивность базового вывода, нГн | 1; |
| -Индуктивность эмиттерного вывода, нГн | 2; |
| -Напряжение источника питания, В | 5; |
| -Максимальный ток коллектора, А | 9.51E-003; |
| -Граничная частота F betta, МГц | 8000; |
| -Угол отсечки, град | 180; |
| -Коэффициенты Берга для угла отсечки: | |
| -Аlfa0= 0.5; | |
| -Alfa1= 0.5; | |
| -Gamma0= 1; | |
| -Gamma1= 1. | |
| Режим работы: | |
| -Коэффициент использования напpяжения, B | .986; |
| -Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В | 4.85; |
| -Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А | 8.89E-003; |
| -Постоянная составляющая коллекторного тока, А | 3.18E-003; |
| -Мощность первой гармоники на выходе, Вт | 4.31E-002; |
| -Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт | 1.90E-002; |
| -Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт | 4.72E-003; |
| -КПД коллекторной цепи | .852; |
| -Управляющий заряд, нКл | 8.84E-016; |
| -Минимальное мгновенное напряжение на эмиттерномпереходе, В | .998; |
| -Постоянная составляющая на эмиттере, В | .999; |
| -Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом | 1150.3; |
| -Амплитуда первой гармоники суммарного тока базыучетом тока емкости коллекторного перехода, А. | .013; |
| -Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом. | 25.6; |
| -Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт | 1.60E-008; |
| -Входное сопротивление, Ом | 4.13; |
| -Мощность, потребляемая на входе, Вт | 1.69E-002; |
| -Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт | 1.69E-002; |
| -Коэффициент передачи по мощности | 2.53; |
| -Входная индуктивность, нГн | 1.00; |
| -Входная емкость, пФ | 3770.5; |
| -Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом | 12.8. |
На этот раз результаты расчета удовлетворяют требованиям оконечного каскада к мощности, то есть реализация предоконечного каскада на основе транзистора 2Т3124А-2 возможна.
7 РАСЧЕТ ВЫХОДНОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Выходная колебательная система необходима для фильтрации высших гармоник на выходе усилительного каскада перед подачей полезного сигнала в антенно-фидерную систему. Кроме того она обеспечивает согласование источника с нагрузкой, то есть трансформирует резистивную составляющую сопротивления нагрузки RА в RЭК с одновременной компенсацией реактивной составляющей XА.
Исходными данными для расчета выходной колебательной системы служат: сопротивление нагрузки RА=75 Ом; эквивалентное сопротивление нагрузки, известное из расчета усилительного каскада, RЭК=45,3 Ом; рабочая частота fр=7,5 ГГц; требуемое затухание высших гармоник aф=50 дБ (современные требования на фильтрацию 40…80 дБ). Расчет произведем по методике изложенной в [6].
Наиболее интенсивными являются вторая и третья гармоники, именно их надо ослаблять в выходной колебательной системе.
 |
Необходимый коэффициент фильтрации, который должна обеспечивать выходная колебательная система, можно найти из соотношения:
У фильтров Баттерворта и Чебышева минимальные потери, а следовательно максимальный КПД, достигаются при оптимальном числе звеньев (m=mопт), которое определяется только требуемым затуханием aф:
mопт=(0,05…0,1)aф=0,1·50=5
 |
Выбираем фильтр Чебышева в виде двух последовательно соединенных П-цепочек (рис. 2.6.1)
Рис 2.6.1 – Эквивалентная схема ВКС.
 |
Выходная колебательная система последовательно трансформирует сопротивление нагрузки сначала в R*Н, а затем в Rэк. Причем:
 |
Для расчета LC элементов сначала рассчитаем вспомогательные величины R01 R02соответственно для первой и второй П-цепочки. Причем R01 (R02) выбирают в 3…5 раз меньше по сравнению с наименьшим из сопротивлений Rэк и R*Н (R*Н и RА).
Рассчитаем сопротивления элементов цепи:
 |
Исходя из найденных реактивных сопротивлений и рабочей частоты передатчика, найдем значения емкостей и индуктивностей элементов.
 |
тогда:
 |
Фактическая емкость C1 отличается от расчетной на емкость Сск известную из расчетов оконечного каскада, который нагружается на выходную колебательную систему, и так, С1=С1расч-Сск=0,67-0,08=0,59 нФ. Кроме того, емкости С21 и С22 собой образуют одну емкость С2=С21+С22=0,62+0,5= =0,112 нФ. Все остальные элементы сохраняют свои значения.
Рис. 2.6.2 - ВКС
 |
Определим КПД системы. Коэффициент полезного действия первой:
 |
и второй:
цепочек, где Q=500 добротность катушек индуктивности.
Определяем нагруженные добротности первой и второй П-цепочек фильтра:
 |
Фактический коэффициент фильтрации первой и второй цепочки:
 |
Общий коэффициент фильтрации:
то есть полученный коэффициент фильтрации удовлетворяет требованию на мощность побочного излучения.
8 РАСЧЕТ АНТЕННО-ФИДЕРНОЙ СИСТЕМЫ
В данном разделе произведем более подробный расчет антенно-фидерной системы.
Радиолокационная станция имеет две одинаковые однозеркальные параболические антенны. Определим их геометрические размеры.
Для начала определим тип фидера его шумовую температуру и КПД.
В качестве линии передачи выбираем прямоугольный волновод с сечением 2,8´1,3 см и коэффициентом затухания α=0,0794 дБ/м
Тафу=67°alф=67°·0.0794·30=160˚.
где lф-длина фидерой линии (принимаем расстояние от технического здание до шлюза, с запасом)
Тафу=290°(1-КПД); КПД=1-(Тафу /290°)=1-0,55=0,45
Вычисление шумовой температуры антенной системы выполняется по формулам
Та=Тафу+КПД·ТН.СР+КПД·То(1-a1+a1·u)=
=160+0,45·10+0,45·290(1-0,925+0,925·0,025)=177,3
Ta=177,3˚K
Т=Та+Тпр
T=2277,3˚K
Определим диаметр раскрыва зеркала. Ширина диаграммы направленности в случае неравномерного возбуждения раскрыва зеркала определяется:
Q0,5Е = 1,3l/l1
Q0,5H= 1,2l/l2
где 2Q0,5Н ,2Q0,5E – ширина ДН в плоскостях Н и Е соответственно, рад;
l - длина волны;
l1и l2 – горизонтальный и вертикальный размеры антенны;
l1=1.3l/Q0,5E=(1,3*3*108/7,5*109)/ 0,035=1,49 м
l2=1.2l/Q0,5H=(1,2*3*108/7,5*109)/ 1,41=0,14 м
Определение угла раскрыва и фокусного расстояния зеркальной антенны.
С точки зрения оптимизации геометрии антенны по максимальному отношению сигнал/шум необходимо произвести следующий расчет:
Чувствительность g определяется формулой g=Sa2a3hg’
где первые четыре коэффициента не зависят от угла раскрыва Y0,а g’ вычисляется:
g’=ga1/(T1+КПД*Т0*(cosn+1Y0+u(1-cosn+1Y0)))
где Т1=Тпр+Т0(1-КПД)+КПД Тнср
Т0=290°К
u=(0.2-0.3)-коэффициент учитывающий “переливание” части мощности облучателя через края зеркала,
a1=1-cosn+1Y0
S=0,25pl1l2 - площадь апертуры зеркала
 |
n=6 – число характеризующее тип облучателя, в данном случае пирамидальный рупор.n=0.81;
Строим график функции g(Y0) и по максимальному значению определяем угол раскрыва зеркала.