Министерство образования и науки российской федерации сибирский федеральный университет
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
3.2.1.4. Защита РЛС от несинхронных импульсных помех Защита от НИП основана на использовании отличий их периода повторения от периода повторения полезного сигнала. В качестве устройств, реагирующих на эти отличия, могут быть использованы некогерентные накопители, устройства ЧПК, схемы критерийной обработки. Схема бланки- рования НИП со схемой выделения НИП на устройстве ЧПК изображена в [1, рис. 3.17]. Сущность работы схемы выделения помехи состоит в следующем. На вход схемы сигналы и импульсы НИП приходят без искажения формы огибающей. Ограничитель сверху уравнивает амплитуды выходных напряжений и тем самым исключает возможность превышения нескомпенсированными остатками полезного сигнала порога ограничения снизу. С помощью РФ, реализованного на основе ЧПК, вырезается область частот, соответствующая спектру полезного сигнала. После ограничителя и РФ амплитуда импульсов НИП будет существенно превышать амплитуду полезного сигнала вне зависимости от их соотношений на входе схемы. Для того, чтобы не пропустить на выход остатки полезного сигнала, используется ограничитель снизу. Выходным элементом схемы выделения помехи является спусковое устройство (формирователь бланка, импульсы которого поступают в канал подавления помехи (закрывают выход тракта эхо-сигналов). Данное устройство защиты обеспечивает подавление НИП при следующем условии НИП П НИП T T − ≥ τ , где T НИП – период повторения НИП; τ НИП – длительность импульса НИП. Основным недостатком этой схемы является прохождение на выход первого импульса НИП и подавление первого импульса полезного сигнала в пачке. Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех 3.2.2. Система защиты от пассивных и несинхронных импульсных помех РЛС ПР 3.2.2.1. Назначение, состав, технические характеристики и режимы работы системы СДЦ РЛС ПР Назначение и состав системы СДЦ РЛС ПР Система защиты от ПП служит для подавления (компенсации) помех, создаваемых отражениями от местных предметов и ДО, а также для компенсации НИП, создаваемых соседними РЛС с импульсным излучением, запуск которых несинхронизирован с запуском защищаемой. При этом на экранах индикаторов обеспечивается наблюдаемость эхо-сигналов подвижных целей на фоне остатков от скомпенсированных ПП. Защита от ПП основана на применении когерентно-компенсацион- ного метода. В качестве вычитающего устройства применяется вычитающая потенциалоскопическая трубка (потенциалоскоп. Защита от НИП основана на использовании вычитающего потенциалоскопа и обеспечивается тем же составом аппаратуры, что и защита от ПП. Устройство защиты от помех состоит из КИА (элементы блоков ММ и блоки компенсационного устройства (блоки 27 и 75). Так как включение устройства защиты от помех снижает вероятность обнаружения целей, в РЛС применена система коммутации, обеспечивающая включение когерентного канала только при наличии помех. Канал, в котором осуществляется подавление ПП путем когерентной обработки сигналов промежуточной частоты приемника (блок 5), называется когерентным. Канал, в котором осуществляется обработка сигналов с выхода амплитудного детектора приемника (–эхо-сигнал) без когерентной обработки, называется амплитудным. Технические характеристики системы СДЦ РЛС П-18Р: Система СДЦ РЛС ПР имеет следующие технические характеристики. Диапазон частот СКДВ – от минус 73 до плюс 73 Гц 2. Коэффициент подавления контрольных импульсов в режиме • «СПЦ» – не менее 50; • «СПЦ + ПНП» – не менее 12. 3. Коэффициент подавления НИП – не менее 10; 4. Коэффициент перезаряда потенциалоскопов – 0,8–0,9; 5. Динамический диапазон потенциалоскопов – 10. 3.2. Система защиты от пассивных и несинхронных импульсных помех радиолокационной станции П-18Р 97 Режимы работы системы СДЦ РЛС ПР В СДЦ РЛС ПР реализованы следующие режимы работы Режим «Выкл.» обеспечивает прохождение на индикаторы РЛС сигнала амплитудного канала, защищенного от НИП, во всей ЗО РЛС Режим «СПЦ» обеспечивает включение когерентного канала с двукратной ЧПК в зонах приема сигналов от местных предметов и ДО, а в остальной части ЗО РЛС по дальности сигналы на индикаторы поступают с амплитудного канала, защищенного от НИП. Режим «СПЦ + ПНП» обеспечивает включение когерентного канала с однократной ЧПК ПП и защитой от НИП в зонах приема сигналов от местных предметов и ДО, а в остальной части ЗО РЛС по дальности сигналы на индикаторы поступают с амплитудного канала, также защищенного от НИП. Граница зоны Местные определяется длительностью строба Местные и устанавливается вручную в зависимости от дальности местных предметов. Вне зоны Местные, именуемой Дальняя зона, возможны три режима работы «Ампл.» – амплитудный режим, обеспечивающий прохождение через выходной коммутатор на индикаторы РЛС сигналов амплитудного канала во всей дальней зоне «Дип.» – режим подавления ДО, обеспечивающий прохождение через выходной коммутатор на индикаторы РЛС сигналов когерентного канала по всей ЗО РЛС Авт. стр – режим автоматического стробирования для подавления ДО, в котором для подавления помех в дальней зоне через коммутатор на индикаторы РЛС сигналы с когерентного канала проходят только при наличии стробов Дипольные, которые вырабатываются автоматически из сигналов помеха в остальной части дальней зоны на индикаторы проходят сигналы с амплитудного канала. Переключение режимов работы системы защиты производится с АПУ либо ВПУ РЛС посредством кнопочных переключателей РОД РАБОТЫ и РЕЖИМ Д. З. 3.2.2.2. Когерентно-импульсная аппаратура РЛС ПР КИА обеспечивает выделение (селекцию) эхо-сигналов движущихся целей на фоне отражений от местных предметов и ДО. В нем исключается случайная начальная фаза зондирующего сигнала и преобразуются фазовые различия сигналов в амплитудные. Выделяемые при этом в нагрузке ФД сигналы движущихся целей пульсируют по амплитуде, в то время как амплитуда ПП в соседних периодах следования при правильно настроенной СКДВ практически не изменяется, благодаря чему и представляется возможность в дальнейшем осуществить компенсацию ПП. Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех В состав КИА входят [1, рис. 13.18]: • блок когерентного гетеродина (блок 76); • синусно-косинусный механизм (в блоках ММ. Блок когерентного гетеродина (блок 76) предназначен для преобразования радиоимпульсов промежуточной частоты в видеоимпульсы для селекции сигналов целей и компенсации скорости действия ветра на ПП. В состав блока входят • каскады фазирования; • когерентный гетеродин • схема компенсации действия ветра • фазовый детектор • усилитель-ограничитель; • катодный повторитель. К когерентному гетеродину предъявляются два противоречивых требования. Во-первых, для подавления отражений от источников ПП требуется высокая стабильность частоты КГ в течение периода следования (как минимум. Последнее можно обеспечить при высокой добротности колебательной системы. Во-вторых, для быстрого и качественного фазирования колебательная система КГ должна обладать малой добротностью. Реализация этих требований происходит за счет введения каскада фазирования. При отсутствии импульса фазирования этот каскад закрыт и практически не оказывает шунтирующего действия на колебательную систему КГ, сохраняя тем самым её высокую добротность. При поступлении фазирующего импульса каскад фазирования открывается и его выходное сопротивление шунтирует колебательную систему КГ, уменьшая её добротность. Стробирование каскада фазирования производится также с целью исключения фазирования КГ началом икон- цом фазирующего импульса, так как эти части импульса имеют нестабильную фазовую структуру. Каскады фазирования блока 76 собраны на лампах Л (первый каскад) и Л (второй каскад) по схеме резонансного усилителя [1, рис. 3.18]. Лампы заперты по пентодным сеткам отрицательным напряжением. Лампы каскадов фазирования открываются импульсами запуска, поступающими на пентодные сетки от модулятора. Запирание ламп каскадов фазирова- ния производится с целью защиты КГ от воздействия случайных помех. На управляющую сетку Л поступает фазирующий импульс напряжения промежуточной частоты с канала АПЧ приемника. Первый каскад фазирования является резонансным усилителем с контуром в анодной цепи, настройка которого осуществляется при помощи сердечника катушки. С контура фазирующий импульс поступает на сетку лампы второго каскада фазирования. 3.2. Система защиты от пассивных и несинхронных импульсных помех радиолокационной станции П-18Р 99 Нагрузкой в анодной цепи лампы второго каскада фазирования является контур КГ, состоящий из индуктивности катушки L3 и конденсаторов С, С, С. Контур настраивается на промежуточную частоту РЛС переменным конденсатором С, ось которого выведена на переднюю панель блока с шильдиком ГЕТЕРОДИН. Когерентный гетеродин собран на лампе Л (в триодном режиме) по схеме индуктивной трехточки и вырабатывает непрерывные синусоидальные колебания. При поступлении на КГ фазирующего импульса этому КГ навязывается фаза зондирующих импульсов передающего устройства. В дальнейшем КГ вырабатывает колебание с этой начальной фазой до прихода фазирующего импульса в следующем периоде повторения зондирующих импульсов РЛС. Контур КГ разделен по постоянному току от анодной цепи с помощью конденсатора С. С контура КГ опорное напряжение снимается катушкой связи L2 и подается на катоды лампы Л I смесителя СКДВ. Схема компенсации действия ветра. Как известно, ДО перемещаются под действием ветра и силы тяжести. Если не принять специальных мер, тона выходе ФД сигналы от ДО, движущихся под действием ветра, будут иметь различные амплитуду и полярность от периода к периоду. Это в конечном итоге приведет к тому, что на экране ИКО будут наблюдаться остатки от ПП. Для исключения этого колебаниям КГ необходимо сообщить такой же сдвиг по фазе, как и у эхо-сигналов, поступающих от движущихся ДО. Задачей СКДВ, по существу, является не преобразование частоты напряжения КГ, а обеспечение дополнительного смещения его фазы. Работа СКДВ основана на использовании принципа двойного преобразования фазы напряжения КГ. Эта схема включает в себя схему двойного гетеродинного преобразования и кварцевые гетеродины. Первое преобразование происходит в I смесителе, куда подается напряжение КГ частотой КГ = КГ и напряжение I кварцевого гетеродина частотой КВ = КВ + ∆f = (КВ + ∆ ω)/2π. На выходе I смесителя частота колебаний СМ = КГ – (КВ + ∆f). На лампе Л собран I смеситель по балансной схеме. На катоды лампы смесителя подается напряжение КГ, а на сетки – напряжение с частотой 3,15 МГц от I кварцевого гетеродина лампы Л. На выходе смесителя (между анодами лампы Л) включены связанные контуры, настроенные на резонансную частоту, равную 21,45 МГц. Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех Сеточный контур индуктивно связан с контуром L4, С, являющимся нагрузкой I кварцевого гетеродина, и настроен на частоту, равную 3,15 МГц. Балансная схема предотвращает возможность прямого прохождения напряжения КГ на последующие каскады, что может вызвать паразитную модуляцию на выходе. На лампе Л собран I фильтр-усилитель по схеме резонансного усилителя с системой связанных контуров в анодной цепи. Этот каскад усиливает напряжение частоты 21,45 МГц, поступающее на его управляющую сетку после первого преобразования и отфильтровывает другие частоты преобразования и несбалансированные остатки напряжения несущей частоты КГС вторичного контура анодной нагрузки I фильтра-усилителя напряжение подается на катоды лампы II смесителя. Второе преобразование происходит в II смесителе, куда поступает напряжение с выхода I фильтрующего усилителя и напряжение от II кварцевого гетеродина частотой КВ = КВ – ∆f = (КВ – ∆ ω)/2π. В результате второго преобразования на выходе СКДВ частота КГ на входе ФД f КГскдв = КГ – 2∆f. На лампе Л собран II смеситель по схеме, полностью аналогичной схеме I смесителя. Через систему двух связанных контуров на сетки лампы II смесителя поступает напряжение I или II кварцевого гетеродина в зависимости оттого, подается строб Местные на СКДВ или не подается. На лампе Л собран II фильтр-усилитель по схеме резонансного усилителя. В анодной цепи включена система двух связанных контуров L14, Си, С, С, С, С, настроенных на промежуточную частоту. Вторичный контур системы является контуром ФД (Л. Регулировка уровня когерентного напряжения, подаваемого на ФД, осуществляется путем изменения напряжения на экранной сетке лампы Л. II фильтр-усилитель работает в режиме ограничения, что необходимо для устранения разбалансировки ФД при изменении питающих напряжений. Очевидно, что при компенсации сигналов от местных предметов, фаза которых по отношению к фазе напряжения КГ сохраняется все время неизменной, работа СКДВ не требуется. В связи с этим при помощи строб- импульсов МЕСТНЫЕ, вырабатываемых каналом стробов, осуществляется коммутация СКДВ. Когда имеется строб МЕСТНЫЕ, СКДВ не вносит фазовых изменений в напряжение, вырабатываемое КГ. Когда же строба МЕСТНЫЕ нет, СКДВ работает, как описано выше. 3.2. Система защиты от пассивных и несинхронных импульсных помех радиолокационной станции П-18Р 101 Действительно, строб МЕСТНЫЕ с выхода парафазного усилителя поступает на пентодные сетки I и II стробируемых ламп. На I стробируемую лампу, запертую в исходном состоянии по пентодной сетке, поступает строб положительной полярности, а на II стробируемую лампу, открытую в исходном состоянии, поступает строб отрицательной полярности. На управляющие сетки I и II стробируемых ламп подается напряжение от I и II кварцевых гетеродинов. Анодная нагрузка обоих стробируемых каскадов – общая. При наличии строба МЕСТНЫЕ на I и II смеситель поступает одно и тоже напряжение I кварцевого гетеродина. При отсутствии строба МЕСТНЫЕ на II смеситель поступает напряжение кварцевого гетеродина, в результате чего образуется опорное напряжение с требуемым законом изменения фазы. Для этого нужно добиться, чтобы расстройка кварцевых гетеродинов ∆f = КВ + КВ равнялась доплеровскому смещению частоты ПП и имела требуемый знак, определяемый направлением ветра. Кварцевые гетеродины На лампе Л собран I кварцевый гетеродин по схеме Шембеля с утроением частоты. Нагрузкой является система связанных контуров L4, Си, С, настроенных на третью гармонику кварца 3,15 МГц. Внутренний генератор собран по двухконтурной схеме. Роль анода в схеме внутреннего генератора выполняет экранная сетка лампы, в цепь которой включен контур, рассчитанный на частоту около 2,4 МГц. На частоте первой гармоники кварца 1,05 МГц этот контур эквивалентен индуктивности, благодаря чему выполняется условие самовозбуждения генератора. На частоте третьей гармоники кварца контур эквивалентен емкости, что дает возможность развязывать цепи анода лампы и экранной сетки потокам третьей гармоники кварца в нагрузочных контурах гетеродина. С вторичного контура напряжение частотой 3,15 МГц поступает на сетки I смесителя (лампы Л, ас первичного контура L4, С через конденсатор Сна сетку I стробируемой лампы Л. На лампе Л собран II кварцевый гетеродин по схеме, аналогичной первому кварцевому гетеродину. С анода лампы кварцевого генератора через конденсатор С напряжение подается на сетку II стробируемой лампы Л. Реактивные лампы. На лампе Л собрана I реактивная лампа по схеме эквивалентной емкости, предназначенная для изменения частоты I кварцевого гетеродина. Эквивалентная схема и векторная диаграмма, поясняющие работу реактивной лампы, приведены в [1, рис. 3.19]. Фазосдвигающая цепочка С подобрана так, что фаза тока св ней опережает фазу входного напряжения U вх на угол, близкий к 90°. Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех Напряжение U R , выделяемое на сопротивлении, синфазно с с. Тогда анодный ток, совпадающий по фазе сбудет синфазным с с. Следовательно, I вх = ас также опережает U вх примерно на 90°, благодаря чему входное сопротивление лампы носит комплексный характер с емкостной и активной составляющими. Изменяя величину управляющего напряжения у вцепи сетки лампы, можно изменять крутизну лампы, а следовательно, изменять величину анодного тока а, что приводит к изменению величины эквивалентной емкости реактивной лампы. Реактивная лампа подключается параллельно к кварцу так, что при изменении ее эквивалентной емкости изменяется резонансная частота кварцевого гетеродина. Фазосдвигающая цепочка I реактивной лампы Л образуется резистором и конденсатором С. Управляющее напряжение отрицательной полярности, изменяющее эквивалентную емкость I реактивной лампы, подается на ее сетку с резисторов, являющихся частью нагрузки I детектора (правая половина лампы Л. На лампе Л собрана II реактивная лампа по схеме, аналогичной схеме I реактивной лампы. Управляющее напряжение положительной полярности на сетку II реактивной лампы подается с резисторов, являющихся частью нагрузки II детектора (левая половина лампы Л. Так как нагрузки обоих детекторов равны (детекторы симметричны, то и напряжения, подаваемые на сетки обеих реактивных ламп равны по величине, но противоположны по знаку. Совместная работа реактивных ламп и кварцевых гетеродинов иллюстрируется графиками, приведенными в [1, рис. 3.20]. С изменением величины у изменяется положение рабочей точки и, следовательно, ток анода а. На сетку I реактивной лампы подается выпрямленное управляющее напряжение отрицательной полярности. С ростом управляющего напряжения у частота I кварцевого гетеродина растет [1, рис. 3.20, б, кривая 1]. На сетку II реактивной лампы подается напряжение положительной полярности. Поэтому при увеличении у рабочая точка смещается вправо и частота f 2 уменьшается [1, рис. 3.20, б, кривая 2]. Выбирая участки модуляционных характеристик гетеродинов симметрично друг другу, можно получить линейную результирующую характеристику, рис. 3.20, в путем одновременной установки величины амплитуды управляющего напряжения и величины начального отрицательного смещения на сетках реактивных ламп. Усилитель-ограничитель. Ограничение сигналов перед подачей их на ФД способствует стабилизации уровня ложных тревог, обусловленных 3.2. Система защиты от пассивных и несинхронных импульсных помех радиолокационной станции П-18Р 103 наличием после ЧПК остатков помех. Даже при отражении зондирующих сигналов от абсолютно неподвижных местных предметов могут появляться остатки из-за модуляции амплитуды сигналов по закону ДНА при вращении, из-за флюктуаций параметров РЛС (частоты местного и когерентного гетеродинов, коэффициентов усиления трактов и т. д. Так, если фазовые набеги за период следования составляют ∆ ϕ, то изменения амплитуд сигналов на выходе ФД ∆U выхФД ≈ U вх ∆ ϕ, причем изменения тем больше, чем больше амплитуда входных сигналов. В случае ограничения ∆U выхФД ≈ E 0 ∆ ϕ, где E 0 – уровень ограничения, величину E 0 выбирают такой, чтобы при заданных нестабильностях остатки помех от местных предметов былина уровне флюктуационных шумов. Качество подавления компенсационной системы зависит также от режима работы, так как при режиме работы «СПЦ» подавление двукратное, а при «СПЦ + ПНП» – однократное. Усилитель-ограничитель и диодный ограничитель эхо-сигналов являются оконечным звеном приемного тракта промежуточной частоты и собраны на лампе Ли диодах Д, Д для ограничения сигналов в зонах Местные и Дипольные на разных уровнях при режиме работы «СПЦ» и на одинаковых уровнях при режиме работы «СПЦ + ПНП», что осуществляется с помощью реле Р, через которое в режиме «СПЦ» на полевые транзисторы ПП1, ПП2 подается строб Местные, а в режиме «СПЦ+ ПНП» – не подается. Диоды Д и Д служат для ограничения сигналов промежуточной частоты в зоне ДО. Отрицательный потенциал, устанавливающий уровень ограничения, определяется резисторами R44, R46, R49, R42, R43. Сигнал промежуточной частоты с канала сигнала приемника через разделительные конденсаторы С, С, С поступает на сетку лампы Л. При режиме работы «СПЦ» в зоне строба Местные, который подается с анода правой половины лампы Л через резистор R45 на полевые транзисторы ПП1 и ПП2, работающие как управляемый резистор, сопротивление резко уменьшается и шунтирует параллельно включенные резистор и потенциометр R46. Отрицательный потенциал на делителе R42, R43 увеличивается. Диоды Д и Доказываются запертыми, и сигнал проходит на сетку лампы Л, где и ограничивается. Вне зоны строба полевые транзисторы ПП1 и ПП2 закрыты, отрицательный потенциал на делителе уменьшается, что приводит к уменьшению уровня ограничения сигналов. Сигнал поступает на сетку лампы Ли усиливается. Уровень ограничения в зоне Дипольные регулируется шлицем ОГР. Д (резистор R46). При режиме работы «СПЦ + ПНП» контакты реле Р размыкаются, строб Местные на полевые транзисторы ПП1 и ПП2 не проходит и уровень ограничения сигналов во всей ЗО станции будет один и тот же. Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех Фазовый детектор Преобразует амплитудно-фазовые изменения сигнала в амплитудные. Он отличается от обычного амплитудного детектора тем, что на его вход, кроме напряжения сигнала с, подается напряжение КГ КГ. ФД собран на двойном диоде Л [1, рис. 3.18] по балансной схеме, которой присущи следующие свойства 1. На выходе балансного ФД (когда отсимметрированы входные и выходные цепи) отсутствует постоянная составляющая. Устранения постоянной составляющей, обусловленной выпрямлением напряжения КГ, можно достичь ив схеме однополупериодного ФД с помощью разделительного конденсатора в выходной цепи. Однако в такой схеме изменение амплитуды напряжения КГ вызывает появление на выходе переменной составляющей, а в балансной схеме указанных изменений не будет. 2. При использовании балансной схемы при условии равенства амплитуд сигнала и напряжения КГ (что достигается за счет ограничения сигналов) отсутствуют области слепых фаз, под которыми понимают те участки разности фаз ϕ между напряжением КГ и сигналом, на которых чувствительность детектора к малым изменениям ∆ ϕ, оцениваемая величиной выхФД φ dU d , мала. Если ϕ близко кили (величина ϕ зависит от расстояния до цели) и изменение ϕ за период следования зондирующих импульсов мало, то и изменение выходного сигнала детектора выхФД выхФД φ φ dU U d Δ = Δ ⋅ также будет малым. Поэтому сигналы от таких целей будут вычитаться и слабо наблюдаться. В балансном ФД, упрощенная схема которого изображена в [1, риса, применяются два диода, на которые напряжение сигнала подается в фазе, а напряжение КГ – в противофазе. Благодаря этому удается получить фазовую характеристику ФД вых1 вых2 выхФД 2 U U U − = , близкую к пилообразной, а чувствительность выхФД φ dU d примерно постоянную во всем диапазоне изменений f при отсутствии областей слепых фаз [1, рис. 3.21, б. Это происходит потому, что области слепой фазы одного детектора соответствуют максимальной чувствительности другого [1, рис. 3.21, в, г. Преимущество балансного ФД может проявиться при выделении сигналов от целей на фоне сильных мешающих отражений. Так, если даже 3.2. Система защиты от пассивных и несинхронных импульсных помех радиолокационной станции П-18Р 105 фаза отраженного сигнала за период следования изменяется на π, то фаза результирующего сигнала (сигнал + помеха) изменяется незначительно, что при наличии ограничения может привести к потере цели. |