Министерство образования и науки российской федерации сибирский федеральный университет
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
3.1.2. Назначение, технические характеристики и принцип работы приемного устройства радиолокационной станции ПР Приемное устройство предназначено для усиления высокочастотных сигналов, принятых антенной (сигналов от целей, местных предметов, активных и пассивных помех, несинхронных импульсных помехи др, преобразования их в сигналы промежуточной частоты, видеосигналы и дальнейшего усиления их до величины, необходимой для обеспечения работоспособности системы защиты от ПП и индикаторной системы. Кроме того, приемное устройство вырабатывает управляющее напряжение для системы АПЧ при возникновении взаимной расстройки по частоте приемного и передающего устройства также обеспечивает выдачу напряжения на промежуточной частоте для фазирования когерентного гетеродина системы СДЦ. Приемное устройство состоит из блоков ШУВЧ и приемника (блок 5). Основные технические характеристики приемного устройства Имеют следующие значения • коэффициент шума Ш – не хуже 2,3; • динамический диапазон приемного устройства – не менее 15 дБ • динамические диапазон пеленгационного канала – не менее 50 дБ 3.1. Приемное устройство радиолокационной станции ПР промежуточная частота пр – 24,6 кГц • полоса пропускания Δf – 200±50 кГц. Принцип работы приемного устройства по функциональной схеме Эхо-сигналы высокой частоты с антенны по фидерному тракту поступают через антенный коммутатор (блок 3) на блок ШУВЧ, а затем после усиления на вход приемника (блок 5). ШУВЧ представляет собой двухкаскадный широкополосный усилитель с низким собственным коэффициентом шума и значительным коэффициентом усиления по мощности. Использование ШУВЧ дает возможность получить достаточно низкий коэффициент шума всего приемного устройства, который определяется в основном коэффициентом усиления по мощности первого каскада и его коэффициентом шума. Полоса ШУВЧ обеспечивает работоспособность приемного устройства изделия во всем диапазоне. Блок приемника собран по супергетеродинной схеме и предназначен для преобразования и усиления поступающих с блока ШУВЧ сигналов. Избирательность приемного устройства обеспечивается настройкой приемника на заданную частоту диапазона, при этом полоса тракта выбрана оптимальной (200 ±50) кГц. Предварительная настройка приемника на четыре заданные частоты диапазона производится с помощью автомата перестройки приемника. В процессе эксплуатации установка частоты осуществляется полуавтоматически с помощью системы перестройки. Для обеспечения постоянного динамического диапазона на выходе приемного устройства при воздействии шумовой активной помехи вместо ручной регулировки усиления используется ШАРУ, те. пропорциональное изменение усиления приемника вовремя действия помехи. Недостатком данной системы автоматического регулирования усиления является уменьшение величины полезного сигнала в зоне воздействия помехи, поэтому в сложной боевой обстановке используется режим ручной регулировки усиления (РРУ). Приемное устройство позволяет создать управляющее напряжение для системы АПЧ, которая обеспечивает согласование настройки, приемника и передатчика в том случае, когда разность частот генератора и гетеродина приемника неравна номинальному значению промежуточной частоты. Канал АПЧ создает управляющее напряжение, пропорциональное величине и знаку расстройки. В зависимости от величины и полярности управляющего напряжения система АПЧ производит соответствующую подстройку частоты генератора. Вовремя приема сигналов для повышения помехозащищенности канал АПЧ закрыт. Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех Часть энергии зондирующего импульса с антенного коммутатора после преобразования и усиления в приемном устройстве используется для фазирования когерентного гетеродина системы защиты от помех. Процесс фазирования когерентного гетеродина происходит за время длительности зондирующего импульса, после которого фаза колебаний когерентного гетеродина соответствует фазе излученного антенной высокочастотного сигнала на период следования. При работе передатчика на вход приемного устройства в тракт эхо- сигналов поступает достаточно большая мощность зондирующего импульса, которая без принятия специальных мер защиты может привести к выходу из строя каскадов УВЧ. Для надежной работы приемного устройства от просачивающейся мощности зондирующего импульса в блоке ШУВЧ имеется устройство защиты. Вместе с разрядниками вцепи приема устройство защиты снижает просачивающуюся мощность до допустимого значения. 3.1.3. Блок ШУВЧ Блок ШУВЧ предназначен для предварительного усиления сигналов по высокой частоте, формирования пеленгационного импульса для определения азимута постановщика активной помехи, формирования строб-им- пульса защиты входного устройства на время воздействия зондирующего импульса и включает в себя элементы управления режимом пеленга. Малошумящий усилитель, собранный на транзисторах Т и Т [1, рис. 3.4], предназначен для усиления в рабочем диапазоне сигналов высокой частоты, поступающих с антенного коммутатора, и обеспечивает достаточно высокое устойчивое усиление при низком уровне собственных шумов, что достигается покаскадной установкой оптимальных рабочих режимов транзисторов. Вследствие высокого коэффициента усиления усилителя шумы последующих каскадов на коэффициент шума всего приемного устройства практически не сказываются. Широкополосность и необходимая форма частотной характеристики достигаются включением в коллекторную цепь транзистора Т фильтра сосредоточенной селекции (ФСС). Включенный между усилителем, собранным по схеме общий эмиттер общая база и буферным каскадом ФСС улучшает помехоустойчивость приемного устройства. Устройство защиты с входной цепью усилителя представляет собой единое схемное решение. 3.1. Приемное устройство радиолокационной станции П-18Р 77 В режиме приема входная цепь с устройством защиты обеспечивает согласование и осуществляет частотную селекцию, практически не внося потерь для эхо-сигналов. Однако если принятый сигнал (например, от соседней РЛС) превышает определенный (порядка 1 В) уровень и будет представлять опасность для транзисторов, устройство защиты под действием принятого сигнала срабатывает как двухполупериодный ограничитель, внося затухание в приемный тракт порядка 20 дБ. В режиме излучения зондирующего импульса устройство защиты обеспечивает глубокую (40–50 дБ) широкополосную, порядка нескольких рабочих полос, защиту транзисторов усилителя высокой частоты от воздействия энергии спектральных составляющих зондирующего импульса. В режиме пеленга устройство защиты используется как управляемый аттенюатор с фиксированными начальными потерями и высоким конечным затуханием. Под действием пеленгационного импульса затухание, нарастающее по экспоненциальному закону в течение 290–390 мкс, изменяется от 15–20 до 40–50 дБ. Устройство защиты выполнено на полупроводниковых диодах, которые, обладая обычными для диодов вентильными свойствами, отличаются от них рядом других ценных свойств. Этот диод имеет малое сопротивление (порядка нескольких Ом) для прямого тока (при прямом смещении) и малую электрическую емкость (порядка 1 пФ) при обратном. Управление диодами осуществляется по низкочастотным цепям от постороннего источника постоянного тока, причем величина управляющего тока может быть на несколько порядков ниже коммутируемого тока. Однако, когда длительность полупериода высокочастотного сигнала сравнима или несколько больше времени переключения диода, диод начинает реагировать на суммарное напряжение высокочастотного сигнала и напряжение смещения. Последнее свойство позволяет изготавливать диодные выключатели со свойствами двухполупериодных ограничителей, для чего необходимо иметь в схеме два встречно-параллельно включенных диода. В блоке ШУВЧ в режиме приема устройство защиты открыто отрицательным напряжением смещения для прохождения СВЧ-сигнала на вход усилителя. В режиме излучения на устройство защиты подается строб-импульс положительной полярности, несколько перекрывающий по длительности зондирующий импульс, который вырабатывается в схеме формирования строб-импульса защиты под воздействием запускающего импульса от системы хронизации РЛС. Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех Схема формирования строб-импульса защиты состоит из двух функциональных узлов – одновибратора (ждущего мультивибратора) и преобразователя импульсов. Сформированный в схеме под воздействием импульса запуска Зап. 1» строб-импульс защиты подается на плату управления р- диодами, где объединяется с сигналами, вырабатываемыми схемой формирования пеленгационного импульса, и после усиления запирает устройство защиты на время зондирующего импульса. Схема формирования пеленгационного импульса состоит из функциональных узлов одновибратора, инвертора низкочастотного, генератора прямоугольных импульсов, коммутатора пеленгационного импульса и платы управления р-i-n-диодами. Схема запускается тем же импульсом запуска от системы хрониза- ции, что и схема формирования строб-импульса защиты. При этом, поскольку пеленгационный импульс формируется позднее, с временным сдвигом 2 мс относительно импульса запуска, схема формирования содержит устройство задержки. Плата управления диодами формирует ступеньку в пеленгационном импульсе и его линейно-нарастающую часть. Пеленгационный импульс объединяется со строб-импульсом защиты в конечном каскаде платы управления диодами. Реле коммутирует цепь запуска схемы формирования пеленгационного импульса. Таким образом, в конце каждого такта работы РЛС схема формирования пеленгационного импульса вырабатывает трапецеидальный импульс длительностью 290–390 мкс, задержанный относительно импульса запуска на 2 мс. Пьедестал трапецеидального импульса создает начальное ступенчатое ослабление 15–20 дБ на входе ШУВЧ, что позволяет подавить помеху, поступающую по боковым лепесткам ДНА. Нарастание напряжения за время длительности пеленгационного импульса увеличивает ослабление до 40–50 дБ, что формирует пеленгационную метку из сигнала помехи. Размещенный в блоке ШУВЧ дополнительный фильтр в режиме работы без помех в тракт приемного устройства не подключается, так как его подключение ухудшает коэффициент шума. При наличии помех большой мощности (например, телевизионных, мешающих работе изделия и действующих вне диапазона его работы, дополнительный фильтр подключается на вход блока ШУВЧ с целью уменьшения воздействия помех при незначительном ухудшении параметров приемного устройства. 3.1. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Блок приемника (блок 5) Блок приемника (блок 5) включает в себя три основных канала (канал сигнала, канал ШАРУ, канал АПЧ) и автомат перестройки приемника, который обеспечивает автоматическую установку роторов переменных конденсаторов высокочастотных контуров входной цепи, УВЧ и гетеродина в положения, заданные при предварительной настройке приемника. 3.1.4.1. Канал сигнала Канал сигнала содержит входную цепь, два каскада УВЧ, преобразователь (гетеродин и смеситель, семь каскадов УПЧ, детектор и видеоусилитель, рис. 3.5]. Канал сигнала выполняет основную функцию приемника осуществляет усиление, преобразование и детектирование сигналов, поступающих с блока ШУВЧ. Предварительно усиленные блоком ШУВЧ эхо- сигналы высокой частоты поступают через входную цепь на первый каскад УВЧ. Входной контур канала сигнала позволяет наиболее эффективно передать эхо-сигналы, поступающие с блока ШУВЧ на управляющую сетку лампы Л первого каскада УВЧ. Связь блокаШУВЧ с входным контуром приемника – автотрансформаторная. Короткозамкнутые отрезки коаксиального кабеля Э, Э, Э, эквивалентные индуктивности в сочетании с входной емкостью лампы Ли емкостью переменного конденсатора С образуют входной контур. С помощью конденсатора С производится перестройка входного контура в диапазоне частот. Контуры в обоих каскадах УВЧ выполнены на отрезках коаксиального кабеля Э, Э с переменными конденсаторами Си С, которые служат для перестройки контуров. Оси переменных конденсаторов С, Си С связаны между собой рычажным механизмом автомата перестройки. Колебательные контуры, включенные по схеме параллельного питания, шунтированы по высокой частоте резисторами в анодных цепях R3 и R6, что обеспечивает необходимую полосу пропускания усилителя. Конденсаторы развязывающих фильтров Си С подключены соответственно к катодам ламп Ли Л, что исключает возможность обратной связи между сеточной и анодно-экранной цепями и приводит к повышению входного сопротивления и, следовательно, к повышению коэффициента усиления каждого каскада УВЧ. Преобразователь каналасигнала состоит из смесителя (Ли гетеродина (Л. Частота гетеродина ниже частоты принимаемого эхо-сигнала. С помощью преобразователя напряжение эхо-сигналов высокой частоты пре- Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех образуется в напряжение эхо-сигналов промежуточной частоты без изменения их формы путем сложения в смесителе усиленных эхо-сигналов с постоянными по амплитуде колебаниями гетеродина приемника. В результате сложения сигналов двух частот на нелинейном элементе, каким является смеситель, на его выходе возникают колебания комбинационных частот, что позволяет с помощью настроенных контуров выделить сигналы промежуточной частоты, равной разности несущей частоты сигнала и частоты гетеродина в каждом периоде повторения. Гетеродин собран на лампе Л по схеме емкостной трехточки» с заземленной по высокой частоте сеткой. Контур гетеродина образован замкнутой на одном конце концентрической резонансной линией, длина которой меньше четверти длины волны, и конденсаторами Си С, подключенными к открытому концу линии. Перестройка контура гетеродина в заданном диапазоне частот осуществляется переменным конденсатором С, ось которого посредством рычажного механизма автомата перестройки связана с осями конденсаторов настройки контуров УВЧ. УПЧ канала сигнала состоит из семи каскадов. Колебательные контуры всех каскадов включены по схеме параллельного питания и настроены на промежуточную частоту. Настройка контуров производится перемещением подстроечных сердечников внутри катушек. Для получения заданной полосы пропускания резонансные контуры зашунтированы резисторами. РРУ канала сигнала производится путем изменения напряжения на экранных сетках ламп Л, Ли Л с помощью переменного резистора R55 УСИЛЕНИЕ) или путем подачи регулируемого напряжения на экранные сетки этих же каскадов УПЧ с переменных резисторов РРУ, установленных в АПУ и ВПУ. Переключение органов ручной регулировки усиления производится тумблером В. С контура L7, С шестого каскада УПЧ усиленные сигналы промежуточной частоты подаются на детектор (левая половина лампы Ли седьмой (выходной) каскад УПЧ. С контура седьмого каскада УПЧ эхо-сигналы промежуточной частоты подаются в блок когерентного гетеродина (блок 76) системы СДЦ. Детектор служит для преобразования сигналов промежуточной частоты в видеосигналы. Детектор собран по схеме диодного детектирования на лампе Л. В результате детектирования на резисторе R36 образуются видеосигналы положительной полярности, которые подаются на сетку левой половины лампы выходного каскада Л. Также видеосигналы поступают на вольтметр измерителя коэффициента шума (блок 40), по показаниям которого оценивается работоспособность канала сигнала и его настройка. 3.1. Приемное устройство радиолокационной станции П-18Р 81 Кроме того, через тумблер В (в положении УПЧ) видеосигналы с детектора могут поступать на измерительный прибор блока 32. Однако в этом случае вследствие нарушения согласования детектора с нагрузкой возможно искажение формы и нечеткое изображение сигналов на экранах индикаторов. По этой причине тумблер В должен находиться в положении АПЧ, обеспечивая постоянное подключение канала АПЧ к прибору блока 32. Выходной каскад представляет собой видеоусилитель, с которого снимаются видеосигналы положительной и отрицательной полярности. Видеосигналы отрицательной полярности подаются на блок усилителей ЧПК устройства защиты от помехи на НРЗ, а также через переключатель блока усилителей ЧПК – на индикаторную аппаратуру. Видеосигналы положительной полярности подаются в блок усилителей ЧПК, в канал автоматического стробирования или (в режиме Выключено на ИКС седьмого каскада УПЧ канала сигнала эхо-сигналы промежуточной частоты подаются на фазовый детектор блока когерентного гетеродина. 3.1.4.2. Канал ШАРУ Канал ШАРУ состоит из дифференцирующей цепочки, усилителя, детектора и из двух УПТ, причем второй УПТ служит в качестве регулирующего каскада. Схема ШАРУ обеспечивает постоянный уровень шумов на выходе блока при перестройке приемного устройства по диапазону и привоз- действии шумовой помехи. В режиме ШАРУ напряжение сигнала и шумовой помехи отрицательной полярности с видеоусилителя через дифференцирующую цепочку поступает на первый усилитель ШАРУ, детектируется детектором схемы ШАРУ, после чего усиливается усилителем постоянного тока (УПТ-1), который, в свою очередь, управляет работой регулирующего каскада (УПТ-2). Величина напряжения, поступающего на регулирующий каскад, зависит от изменения напряжения шума на выходе видеоусилителя канала сигнала относительно начального уровня шумов, устанавливаемого регулировкой смещения УПТ-2 (резистор УРОВЕНЬ ШАРУ. Соответствующее изменение выходного напряжения регулирующего каскада в режиме ШАРУ обеспечивает постоянство уровня шумов на выходе канала сигнала. Так как постоянная времени дифференцирующей цепи выбрана достаточно малой, то схема ШАРУ не реагирует на воздействие эхо-сигналов большой длительности. Приемник может работать также и с РРУ. Переключатель В и реле Р подключают вцепи питания каскадов УПЧ к выходу УПТ-2 (режим Глава 3. Приемное устройство радиолокационной станции ПР. Аппаратура защиты от помех ШАРУ) или к отдельному регулируемому источнику (режим «РРУ»). Возможность перехода от автоматической регулировки усиления к ручной и наоборот обеспечивается как с АПУ, таки с ВПУ. 3.1.4.3. Канал АПЧ Канал АПЧ приемника состоит из смесителя АПЧ, двух каскадов УПЧ Л, Л, индуктивного дискриминатора с усилителем (Л, Ли выходного каскада. Канал АПЧ приемника предназначен для создания такого выходного управляющего напряжения, при котором система АПЧ уменьшает разность между частотой РПУ и частотой приемника (номинальной промежуточной частотой, те. фактической разностью частот РПУ и гетеродина приемника) до величины, гарантирующей уверенный прием сигналов. При работе РПУ на смеситель канала АПЧ постоянно воздействуют напряжение высокой частоты гетеродина и часть энергии зондирующего импульса с ответвителя блока 42. Для обеспечения помехоустойчивости системы АПЧ усилитель АПЧ приемника заперт и открывается импульсами модулятора только на время работы блока 50. На выходе смесителя АПЧ создаются импульсы промежуточной частоты, соответствующей фактической разности частот гетеродина приемника и генератора (блок 50) в каждой посылке. После усиления двумя каскадами УПЧ и усилителем дискриминатора импульсы подаются на индуктивный дискриминатор с фазовым детектированием. Дискриминатор вырабатывает управляющее напряжение постоянного тока, величина и полярность которого зависят от величины и знакавзаимной расстройки по частоте РПУ и гетеродина приемника относительно номинального значения промежуточной частоты. В случае расстройки канала АПЧ относительно номинальной промежуточной частоты имеется возможность путем подстройки вторичного контура дискриминатора конденсатором С ДИНАМИЧЕСКИЙ НУЛЬ АПЧ подстроить канал АПЧ на резонансную частоту канала сигнала, те. выполнить условие, когда промежуточная частота равна номинальной или в общем случае частоты каналов АПЧ и сигнала одинаковы. Выходной каскад (катодный повторитель) служит для передачи управляющего напряжения с дискриминатора на усилитель АПЧ (блок 85). При отсутствии управляющего напряжения на сетке лампы Л переменным резистором R88 (АПЧ – НУЛЬ) имеется возможность установить нулевой уровень напряжения на выходе катодного повторителя относительно корпуса (статический нуль АПЧ), что соответствует номинальному значению промежуточной частоты и обеспечивает возможность настройки усилителя АПЧ. 3.1. Приемное устройство радиолокационной станции П-18Р 83 Для отключения системы АПЧ вовремя настройки приемника служат контакты КП-8, с помощью которых разрывается цепь управляющего напряжения. Каскад фазирования собран на лампе Ли служит для усиления сигналов промежуточной частоты, поступающих с первого каскада УПЧ канала АПЧ, до величины, достаточной для нормальной работы тракта фа- зирования когерентного гетеродина. Выход канала сигнала постоянно подключен к вольтметру блока 40, по показаниям которого оценивается исправность приемного устройства и производится его настройка. Контроль выходного напряжения канала АПЧ производится по измерительному прибору блока 32 при установке тумблера В в положение АПЧ. |