1.3. Обеспечение чувствительности приёмника

Определив необходимую полосу пропускания линейного тракта, необходимо перейти к выбору первых каскадов приемника, обеспечивающих требуемую чувствительность.

Реальная чувствительность супергетеродинного приёмника СВЧ задается в виде номинальной мощности сигнала Р_Ч, отдаваемой антенной согласованному с ней приемнику, при которой отношение сигнал/шум на выходе приемника равно γ_ВЫХ и находится по формуле:

[Вт],

(1.20)

где - минимально допустимое соотношение сигнал/шум на выходе линейной части приёмника (на входе детектора) (задается в ТЗ);

- коэффициент, характеризирующий уменьшение соотношения сигнал/шум на выходе приемника;

–постоянная Больцмана, Дж/град;

–стандартная температура приемника , К;

- эффективная шумовая полоса приёмника, Гц;

Ш - коэффициент шума приёмника;

- шумовая температура антенны, которая характеризует интенсивность воздействия на антенну (определяется по рис. 1.3);

, ГГц

Рис.1.3. Зависимость шумовой температуры приемной антенны от частоты.

Иногда чувствительность приёмника СВЧ выражают в единицах дБ/Вт, которая определяется по формуле:

(1.21)

Коэффициент зависит от вида модуляции сигнала:

1. При приёме сигналов с амплитудной модуляцией (АМ) [4]:

,

(1.22)

где - коэффициент амплитудной модуляции (задается в ТЗ).

2. При приёме сигналов с частотной модуляцией (ЧМ) [4]:

,

(1.23)

где - коэффициент частотной модуляции;

- девиация частоты;

- максимальная частота спектр модулирующего сигнала.

3. При приёме импульсных радиосигналов [2]:

(1.24)

Обеспечение чувствительности сводится к расчёту допустимого коэффициента шума приёмника Ш_Д по известной чувствительности и рассчитанной по формуле (1.3) полосе пропускания приёмникаП при соблюдении условия:

,

(1.25)

где - реальный коэффициент шума приёмника.

Из формулы (1.20) получаем:

(1.26)

После расчета допустимого коэффициента шума Ш_Д по формуле (1.26) приступают к синтезу реального коэффициента шума приёмника Ш₀:

/ LФ,

(1.27)

где Ш_ВЦ, Ш_УРЧ, Ш_ПЧ, Ш_УПЧ - коэффициенты шума входной цепи, УРЧ, преобразователя частоты и УПЧ соответственно;

К_РВЦ, К_РУРЧ, К_РПЧ - коэффициенты передачи по мощности входной цепи, УРЧ, преобразователя частоты;

L_Ф=10^-0,1βфlф – коэффициент передачи мощности антенного фидера;

β_ф – погонное затухание (определяется по данным таблицы 1.2);

l_ф – длина фидера .

Таблица 1.2

Тип фидера	Частота, ГГц	Затухание βф, дБ/м	Волновое сопротивление WФ, Ом
Волновод прямоугольный, медный, посеребренный	75-150	3,5-7	50
	37,5-75	1,2-2,9
	25-37,5	0,46-1,2
	7,5-10	0,09-0,13
	4-6,5	0,037-0,046
	2-3	0,015-0,022
Кабель РК-103 коаксиальный	0,045	0,05	74
	3	0,9
Кабель РК-120 коаксиальный	0,045	0,19	78
	3	1,1
Кабель РК-64 коаксиальный	0,045	0,08	100
	3	1

При эскизном (предварительном) проектировании функциональной схемы приёмника параметры Ш и К_Р определяют эвристически, т.е. на основании выбранной структурной схемы, выбранной элементной базы, существующих рекомендаций и опыта разработчика.

Параметры некоторых каскадов ориентировочно могут быть найдены из таблицы 1.3.

После определения коэффициента шума приемника Ш₀ по формуле (1.27), проверяется неравенство (1.25).

Если по результатам расчета получено , принимают меры по уменьшению коэффициента шума приемника в качестве которых можно использовать следующее:

- применить второй каскад УРЧ;

- использовать на входе малошумящие каскады т.е. уменьшить потери во входной цепи или использовать малошумящий УРЧ.

Если по результатам расчета по формуле (1.27) получено, что , можно упростить схему приемника, исключив из нее УРЧ.

В обоих случаях Ш₀ пересчитывается заново и проверяется неравенство (1.25).

Таблица 1.3

Вид каскада	Коэффициент передачи по мощности	Коэффициент шума активного элемента	Формула для расчёта коэффициента шума каскада
Входная цепь в виде: - коаксиальных и объемных резонаторов с воздушным заполнением - несимметричных МПЛ с диэлектрической подложкой Усилитель (радио) высокой частоты: - на б/п транзисторах СВЧ - на туннельных диодах - на параметрических диодах Преобразователь частоты: - транзисторный - диодный Усилитель промежуточной частоты: Усилительный каскад с ФСС Широкополосный усилитель промежуточной частоты	0,5-0,9 0,4-0,7 5-10 30 30 1-3 0,1-0,3 1-5 5-10	- - 2-4 2-3 1,5-2 2-4 3-5 3-5	- -

Необходимо помнить, что выбранные величины иявляются исходными данными для последующего электрического расчета каскадов приемника. Если в результате электрического расчета каскадов обнаружится существенное отклонение этих величин от выбранных значений, коэффициент шума приемникауточняется до соблюдения неравенства (1.25). Соблюдения условияявляется гарантией того, что чувствительность приемника будет не хуже заданной.

На основании проведенного расчета обеспечения чувствительности можно составить структурную схему радиоприемника с указанием количества каскадов УРЧ, типа всех активных элементов, коэффициентов передачи по мощности отдельных блоков структурной схемы и т.д.