Разработка платы согласования передающего тракта, включающая в себя расчет приемного и передающего тракта ППМ в программе MathCad

Оглавление

Введение        2

1. Принцип работы приемо-передающего модуля        3

1.1. Устройство разрабатываемого приемо-передающего модуля        3

1.1.1. Принцип работы приемного канала        3

1.1.2. Принцип работы передающего канала        4

1.2. Плата согласования Х-циркулятора передающего тракта        4

1.2.1. Принцип работы платы согласованной нагрузки в составе приемо-передающего модуля        5

1.2.2. Требуемые технические параметры        5

2. Расчет приемо-передающего модуля        7

2.1. Расчет структурной схемы приемо-передающего модуля        7

2.1.1. Расчет коэффициента усиления приемного канала        7

2.1.2. Расчет коэффициента шума приемного канала        10

2.1.3. Расчет выходной мощности передающего канала        11

2.2. Моделирование топологии платы согласования передающего тракта        13

2.2.1. Моделирование используемой топологии согласующей платы        13

2.2.2. Моделирование разработанной топологии согласующей платы        14

2.3. Расчет надежность приемо-передающего модуля с системой контроля мощности        16

2.3.1. Расчет интенсивности отказов используемых конденсаторов        18

2.3.2. Расчет интенсивности отказов используемых резисторов        19

2.3.3. Расчет интенсивности отказов используемых активных элементов        20

2.3.4. Расчет интенсивности отказов используемого диода в защитном устройстве        21

2.3.5. Полученные результаты расчета интенсивности отказов используемых элементов        22

Заключение        24

Список сокращений        25

Список литературы        26

Введение

Активная фазированная антенная решетка (АФАР) состоит из большого количества СВЧ устройств позволяющие формировать требуемое амплитудное и фазовое распределение антенной решетки. Такими устройствами являются приемо-передающие модули (ППМ). Такие активные элементы работают как на прием, так и на передачу сигнала.

При расчете и настройке передающего тракта требуется просчитать все режимы работы активных узлов ППМ. Наиболее важной частью передающего тракта является выход усилителя мощности и ферритовый Х-циркулятор. Плохое согласование этих элементов, влечет за собой увеличение СВЧ потерь мощности, что приводит к последующим проблемам при просчете потенциала всей радиолокационной станции.

Для улучшения согласования выходного усилителя мощности и ферритового Х-циркулятора в состав Х-циркулятора необходимо ввести плату согласования, которая позволит снизить потери СВЧ сигнала и тем самым повысить выходную мощность ППМ.

Целью данной работы является разработка платы согласования передающего тракта, включающая в себя расчет приемного и передающего тракта ППМ в программе MathCad, моделирование топологии платы согласования в современной САПР Microwave office, а также расчет надежности ППМ в целом.

1. Принцип работы приемо-передающего модуля

1.1. Устройство разрабатываемого приемо-передающего модуля

Приемо-передающий модуль в составе АФАР [1] позволяет сформировать требуемую амплитудную и фазовую характеристики принимаемого или передающего сигнала, а также усилить его до требуемого значения.

Структурная схема разрабатываемого ППМ [2,3] приведена на рисунке 1.

[pic 1]

Рисунок 1 – Структурная схема разрабатываемого приемо-передающего модуля

Состав структурной схемы:

- ступенчатый аттенюатор (АТТ);

- ступенчатый фазовращатель (ФВР);

- согласующий усилитель (СУ);

- малошумящий усилитель (МШУ);

- защитное устройство (ЗУ);

- Х-циркулятор;

- согласованная нагрузка 50 Ом.

Все элементы, входящие в состав приемо-передающего модуля должны быть отечественного производства.

1.1.1. Принцип работы приемного канала

Приемный канал используется для приема отраженного от цели сигнала и последующей обработки. На ППМ подается питание на все узлы. Управляющим сигналом с главного контроллера подается сигнал управления, который включает работу узлов приемного канала. Волновое сопротивление на Х циркуляторе изменяется и сигнал отражаясь от второстепенных плеч попадает на вход приемного канала. Проверяется защитным устройством на превышение амплитуды. Данная проверка требуется чтобы защитить последующие узлы приемного тракта от выхода из строя. При номинальном уровне сигнала на входе приемного канала, сигнал проходя через ЗУ усиливается малошумящим усилителем и согласующем усилителем до заранее расчетной величины. Далее сигнал поступает на ступенчатый фазовращатель, где регулируется его фаза за счет изменения на главном контроллере. После этого сигнал усиливает согласующим усилителем (для возмещения СВЧ потерь в ФВР), поступает на ступенчатый аттенюатор где регулируется его амплитуда. Усиленный и промодулированный сигнала поступает на вход цифро-аналогового преобразователя, где происходит последующая обработка.