Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Вопрос № 1. Радиоприемные устройства обработки узкополосных эхо-сигналов






 

Узкополосные зондирующие сигналы () исторически первыми получили применение в радиолокации и до настоящего времени используются в некоторых РЛС. В соответствии с типом зондирующего сигнала радиоприемные устройства в таких РЛС имеют свои характерные особенности. В качестве примера построения приемного устройства узкополосных сигналов рассмотрим приемный тракт подвижного радиовысотомера ПРВ-13.

Структурная схема приемного тракта радиовысотомера представлена на рис.4.17.

Рис.4.17. Структурная схема приемного устройства узкополосных эхо-сигналов

 

Радиоприемное устройство имеет два канала: основной канал, обеспечивающий усиление и преобразование сигналов, принятых основной остронаправленной антенной; вспомогательный канал, усиливающий и преобразующий сигналы, принятые дополнительной слабонаправленной антенной.

Рассмотрим вначале взаимодействие элементов основного канала приемного устройства. Эхо-сигналы, принятые основной антенной, поступают, пройдя через элементы высокочастотного тракта, на УВЧ, выполненный на сверхмалошумящей пакетированной лампе бегущей волны типа УВ-54А с ленточным электронным потоком, с формирующей системой на постоянных магнитах. ЛБВ обеспечивает малый коэффициент шума (), усиление входных сигналов (не менее 18 дБ) и осуществляет защиту кристаллического детектора смесителя от проникающей мощности зондирующего сигнала. Работа УВЧ основана на длительном взаимодействии сигнала, распространяющегося от входа ЛБВ по спирали к выходу, с электронным потоком внутри спирали.

Рабочий режим УВЧ обеспечивается путем установки потенциалов на всех электродах и спирали ЛБВ первоначально по паспорту, а окончательно – по наименьшему коэффициенту шума. При воздействии сильных сигналов происходит расформировка электронных сгустков, (возникают за счет модуляции электронного потока слабым сигналом), ЛБВ теряет усилительные свойства и превращается в отрезок коаксиальной линии с большим затуханием. Этот фактор и защищает кристаллический детектор смесителя от просачивающейся мощности зондирующих сигналов.

Волноводно-коаксиальный переход (ВКП) предназначен для подключения коаксиального кабеля от УВЧ к волноводному входу преселектора ().

Пресектор обеспечивает частотную избирательность (подавление зеркального канала) принимаемых сигналов. Он представляет собой объемный резонатор (перестраиваемый по частоте), который образуется установленными в волноводе индуктивными диафрагмами. Грубая настройка осуществляется емкостным путем, а точная – перемещением керамического стержня с серебряным покрытием.

Смеситель представляет собой отрезок волновода, внутри которого помещен кристаллический диод Д403В. На второй вход смесителя поступают непрерывные колебания от местного гетеродина, частота которых отличается от частоты эхо-сигналов на величину промежуточной частоты (). Нормальная работа смесителя контролируется по току, который устанавливается в пределах 0, 15-0, 75мА с помощью винта регулировки связи местного гетеродина со смесителем.

Предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ) предназначен для усиления и разделения на три выхода сигналов, поступающих со смесителя. Полоса пропускания ПУПЧ выбирается широкой (не менее 10 МГц) с целью обеспечения неискаженной передачи коротких по времени сигналов (помех). ПУПЧ выполнен по схеме трехкаскадного усилителя с регулируемым уровнем выходных сигналов за счет изменения сопротивления в цепи автосмещения третьего каскада усилителя. С выхода №1 ПУПЧ сигналы подаются на логарифмический УПЧ приемника пелингационного канала. На второй вход приемника подаются также сигналы с выхода №1 ПУПЧ вспомогательного канала.

Следует заметить, что приемники основного и вспомогательного каналов по предварительные ПУПЧ включительно выполняются идентичными (за исключением антенны). Это необходимо для обеспечения лучшей помехозащищенности высотомера от активных шумовых помех.

С выхода №2 ПУПЧ сигналы поступают на линейный УПЧ. УПЧ предназначен для основного усиления на промежуточной частоте и обеспечения частотной избирательности. Для этого его полоса пропускания выбирается согласованной с шириной спектра сигнала и равным, в частности, (0, 75±0, 15)МГц.

При работе без помех эхо-сигналы на промежуточной частоте со второго выхода ПУПЧ подаются на первый каскад УПЧ, усиливаются восьмикаскадным УПЧ и преобразуются в видеосигналы амплитудным детектором. Далее сигналы поступают в субблок БАРУ, где (при работе без помех) усиливаются, ограничиваются по амплитуде и через катодный повторитель поступают на блок подавления боковых ответов (ПБО).

В режимах защиты от импульсных и непрерывных помех выход №2 ПУПЧ отключается, а с выхода №3 принятые сигналы и помехи поступают на аппаратуру защиты от непрерывных и импульсных помех большой длительности (30-50 мкс) (режим ЗАЩИТА Б (БАРУ)), либо от импульсных помех малой длительности (не более 0, 6 мкс) (режим ЗАЩИТА Ш (ШОУ)).

В режиме ЗАЩИТА Б работает канал БАРУ и обеспечивает динамический диапазон приемного устройства, как в основном, так и в дополнительном каналах не менее 60 дБ.

В режиме ЗАЩИТА Ш включается канал ШОУ. Широкополосный усилитель выполнен на трех функциональных узлах с расстроенными одиночными контурами (30, 25, 35 МГц) и результирующей полосой пропускания не менее 10 МГц. Широкополосный усилитель в одинаковой степени усиливает входные сигналы и помехи. На выходе ШЦПЧ длительность сигнала и помехи существенно не изменяется. С помощью двустороннего симметричного ограничителя резко уменьшается амплитуда, и, следовательно, энергия импульсной помехи. Уровень ограничения выбирается, как правило, равным

,

где - коэффициент усиления широкополосного усилителя. Усилитель-ограничитель выполнен на шести функциональных узлах. Функциональный узел представляет собой амплитудный повторитель-усилитель, выполненный на транзисторах. При амплитуде выходного сигнала не более 140 мВ узел работает как усилитель, а при выходных сигналах более 140 мВ – как ограничитель. Эхо-сигналы проходят ограничитель, как правило, без ограничения.

Узкополосный усилитель канала ШОУ состоит из фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) аппаратуры зашиты от активных помех и УПЧ основного приемника, который является определяющим в формировании полосы пропускания УУПЧ. На выходе УУПЧ полезный сигнал благодаря его большей длительности, чем помеха (), приобретает над ней энергетическое преимущество.

Аппаратура защиты от активно-шумовых помех выполнена по схеме одноканального квадратурного автокомпенсатора и предназначена для подавления непрерывной активной шумовой помехи, действующей с направлений боковых лепестков ДН основной антенны. АЗАШП обеспечивает коэффициент ослабления помехи не менее 17 дБ. Для работы автокомпенсатора используется основной и вспомогательный каналы. Помеховые колебания поступают на АЗАШП с выходов №3 ПУПЧ №1 и №2. Подробно принцип работы автокомпенсатора будет излагаться в главе 5.

Заметим, что сигналы с выходов аппаратуры защиты от активных помех во всех режимах (ЗАЩИТА Б, Ш, непрерывный АШП) поступают на вход третьего каскада основного УПЧ.

Схема ВАРУ снижает усиление приемного устройства с начала дистанции и до 40 км с последующим восстановлением усиления по экспоненциальному закону на дистанции до 90-120 км. Импульс ВАРУ отрицательной полярности (см. рис.4.15, б) подается через контакты реле на сетку второго каскада УПЧ. Уменьшение усиления приемника в начале дистанции улучшает подавление отражения от местных предметов и пассивных помех аппаратурой защиты от пассивных помех (АЗПП) в ближней зоне и исключает прием сигналов боковыми лепестками ДКА.

Система подавления бокового ответа (ПБО) предназначена для подавления импульсных помех, принимаемых боковыми лепестками ДНА основного приемного канала. Для реализации принципа защиты (некогерентная компенсация помех) используется вспомогательный приемный канал со слабонаправленной антенной. Компенсация основана на вычитании из видеоимпульсов помехи, принятых основным каналом, видеоимпульсов помехи, принятых вспомогательным каналом. В направлении боковых лепестков ДНА основного канала разность сигналов будет отрицательной и далее на выход не проходит.

При отсутствии активных помех сигналы основного приемного канала через аппаратуру УПЧ ПБО проходят транзитом.

Защита от пассивных помех производится в когерентном канале приема. Работа когерентного канала основана на использовании эффекта Доплера и позволяет производить селекцию (выявлять различия эхо-сигналов) подвижных и неподвижных объектов. В результате селекции эхо-сигналы от неподвижных объектов будут иметь постоянную амплитуду и полярность, а эхо-сигналы от подвижных объектов будут модулированы по амплитуде с частотой Доплера.

В когерентном канале приема фазовые череспериодные отличия сигналов преобразуются в амплитудные с помощью двух фазовых детекторов. Это уменьшает амплитудные флюктуации сигналов от движущихся целей и улучшает наблюдаемость на индикаторах. Видеоимпульсы с выхода фазовых детекторов поступают на аппаратуру защиты от пассивных помех (АЗПП), где производится череспериодное вычитание сигналов. Сигналы одинаковой амплитуды и полярности взаимно компенсируются и выделяются сигналы разной амплитуды и полярности (отраженных от движущихся целей).

Компенсация несинхронных импульсных помех производится в аппаратуре защиты от несинхронных импульсных помех (АЗНИП). Действие АЗНИП основано на использовании отличий в периодах следования полезных сигналов и несинхронных импульсных помех. Подавление НИП в амплитудном канале обеспечивается на всю дальность действия высотомера, а в когерентном – на дальность действия аппаратуры СДЦ. Подавление НИП обеспечивается не менее чем в 10 раз при отличии частоты повторения РЛС от частоты повторения НИП не менее чем на 2%. Подробно вопрос временной селекции сигналов и помех будет рассматриваться в следующей главе.

Переключение с амплитудного на когерентный приемные каналы и обратно производится с помощью коммутатора.

Система перестройки рабочей частоты (СПЧ) предназначена для защиты приемного тракта от прицельных активных помех путем быстрого перехода с одной рабочей частоты на другую. Перестройка передатчика производится переключением коммутатора с одного литерного магнетрона на другой (см. гл.3, п.3.3). В приемной системе перестраиваются местный гетеродин и преселекторы () в основном и вспомогательном приемных каналах.

Система автоматической подстройки частоты (АПЧ) предназначена для поддержания номинальной промежуточной частоты с точностью ±100кГц путем изменения частоты местного гетеродина. Необходимость применения АПЧ обусловлена наличием тепловых и других уходов частоты магнетрона (в однокаскадном передающем устройстве) и неточностью перестройки местного гетеродина на резервные частоты.

Система АПЧ является электромеханической следящей системой и может работать в двух режимах: непрерывном и прерывистом. Основным рабочим режимом является прерывистый (ПАПЧ) при котором система АПЧ включается через 22 с на время 0, 6 с. В интервалах времени между подстройкой частоты стабильность магнетрона и местного гетеродина достаточна для обеспечения нормальной работы системы СДЦ. Режим непрерывной работа АПЧ (НАПЧ) используется для настройки аппаратуры. Переключение режимов НАПЧ-ПАПЧ производится с помощью ключа (), на который подаются сигналы управления.

Работа системы АПЧ заключается в следующем. Непрерывные колебания местного гетеродина и ослабленные по мощности зондирующие сигналы (часть энергии) смешиваются в смесителе (см. АПЧ), на выходе которого выделяются сигналы промежуточной частоты (30 МГц). Широкополосный пятикаскадный УПЧ () усиливает эти сигналы и далее в частотном детекторе (ЧД) они преобразуются в видеоимпульсы. Амплитуда этих импульсов пропорциональна величине ухода промежуточной частоты от номинального значения, а полярность зависит от направления ухода этой частоты в сторону увеличения или уменьшения (см. рис.4.18).

В усилителе низкой частоты (УНЧ) видеоимпульсы преобразуются в постоянный ток, протекающий по обмотке управления первого магнитного усилителя в усилителе мощности. Величина и направление тока зависят соответственно от величины и направления ухода сигнала промежуточной частоты от номинального значения. Таким образом, этот ток является сигналом ошибки.

В усилителе мощности сигнал ошибки усиливается, преобразуется двумя каскадами магнитных усилителей и через согласующий трансформатор поступает на ключ () (его роль выполняет контакт реле) в форме переменного (0° или 180°) определяется направлением ухода промежуточной частоты.

Рис.4.18. Амплитудно-частотная характеристика частотного детектора

 

При поступлении сигнала управления реле замыкает контакты и на электродвигатель исполнительного механизма АПЧ подаются питающее напряжение и напряжение ошибки.

Вращение ротора электродвигателя через редуктор передается элементу подстройки частоты в анодно-сеточном контуре местного гетеродина, и частота его изменяется в сторону уменьшения расстройки.

Для повышения устойчивости системы АПЧ используется обратная связь по скорости. Напряжение обратной связи создается тахогенератором (ТГ), величина которого пропорциональна скорости вращения электродвигателя. Напряжение обратной связи через усилитель подается на дополнительную управляющую обмотку первого каскада магнитного усилителя в противофазе с сигналом управления. Величина обратной связи регулируется переменным резистором ДЕМПФ.

Устойчивая работа системы АПЧ обеспечивает оптимальные характеристики АЗПП по компенсации пассивных помех и выделению полезных сигналов.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.