РНПИС. П.З. №1 дневники. doc


ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1
Приемопередатчики НРЛС. Назначение, состав, принцип работы.
1. Учебная цель.
Знать устройство, состав, назначение приемопередатчиков НРЛС.
Уметь выполнять подготовку к работе приемопередатчика и проверку работоспособности.
2. Содержание занятия:
- радиолокационные передатчики их назначение, состав, принцип работы;
- радиолокационные приемники, их назначение, состав, принцип работы;
-краткие теоретические сведения;
–перечень контрольных вопросов.
Радиолокационные передатчики Назначение, состав, принцип работы Передатчик импульсной РЛС вырабатывает мощные кратковременные СВЧ импульсы, момент излучения которых строго согласован с началом развертки индикатора.
В передающее устройство входят:
блок подмодулятора (для раскачки основного каскада модулятора);
блок модулятора;
генератор магнетронный;
узел питания;
блок преобразователей напряжения;
узел выпрямителя накала магнетрона;
блок высоковольтного выпрямителя.
Работой модулятора (подмодулятора) управляет синхронизатор РЛС, т.е. после поступления на модулятор синхронизирующих импульсов последний вырабатывает мощные модулирующие импульсы. С помощью этих импульсов осуществляется модуляция генератора СВЧ (магнетрона), вырабатывающего СВЧ колебания, которые поступают в антенну и излучаются в пространство с определенной частотой следования, определяемой синхронизатором импульсов.
На форму излучаемых импульсов, а также на их длительность и амплитуду влияют параметры как модулятора, так и самого генератора СВЧ.
Блоки и узлы, входящие в состав передатчика, составляют канал формирования зондирующего импульса.
В качестве генератора сверхвысокой частоты используются магнетроны и полупроводниковые генераторы СВЧ (диоды Ганна).
Как правило, в РЛС X и S диапазонов (3,2см и 10см) применяются магнетронные генераторы. Магнетронный генератор представляет собой двухэлектродный вакуумный прибор, выполненный как единое целое с резонансной системой в виде объемных резонаторов. Управление электронным потоком в магнетроне осуществляется электрическим и магнитным полями. Магнитное поле создается внешним постоянным магнитом, электрическое поле – за счет подачи на анод высокого (до 714 кВ) постоянного напряжения. На накал катода подается переменное напряжение 6,3 В. Анод магнетрона, являющийся корпусом прибора, заземляется. Выводы катода, также как и накала, тщательно изолированы от корпуса. Во избежание перегрева магнетрон обдувается вентилятором. Мощность колебаний магнетрона регулируется изменением амплитуды импульса модулятора. Вывод СВЧ колебаний из магнетрона в волновод производится с помощью четвертьволнового излучателя.
В модуляторах для создания высоковольтных кратковременных импульсов используется принцип накопления энергии, благодаря чему от сравнительного маломощного источника питания (выпрямителя) можно получить за счет накопления энергии мощный высоковольтный импульс. В качестве накопителей энергии используются конденсаторы, которые в промежуток между посылками импульсов заряжаются небольшим током от высоковольтного выпрямителя. В момент подачи на модулятор запускающего импульса от синхронизатора конденсатор подключается между катодом и анодом магнетрона и разряжается. Длительность генерирования СВЧ колебаний определяется временем разряда конденсатора через магнетрон. Широкое применение в РЛС получили магнитные модуляторы, в которых также используется принцип накопления энергии, однако осуществляется это с помощью цепей, содержащих как конденсаторы, так и нелинейные катушки индуктивности с магнитными сердечниками. Такие цепи могут формировать импульсы прямоугольной формы с достаточно короткой длительностью до 0,10,05мкс.
Основные характеристики передатчика:
импульсная мощность, влияющая на дальность действия РЛС, которая для передатчиков различных РЛС может быть в пределах от 35 кВт до 5080 кВт.
заданная форма и длительность импульсов;
стабильность частоты генератора;
- высокий КПД.
Ток кристаллов УПЧ
В современных РЛС основной вариант комплектации заключается во встраивании СВЧ блоков приемопередаичика непосредственно в антенный прибор. Такой вариант комплектации позволяет использовать в качестве фидерной линии коаксиальный кабель вместо волновода. Принципиальная схема СВЧ блоков современных РЛС примерно одинакова и её работа может быть проанализирована на примере схемы отечественной РЛС «Наяда», приведенной на рис.1

Рис. 1. Схема блока СВЧ РЛС «Наяда»
Блок СВЧ состоит из антенного переключателя (Э13, Э14); гетеродина (диоды Д1 и Д2, слева по схеме); смесителя УПЧ (Диоды Д1и Д2 вверху схемы); смесителя АПЧ (диоды Д1 и Д2 внизу схемы); разрядника защиты приемника (Рр1). Колебания СВЧ, вырабатываемые магнетроном (вход СВЧ), с помощью циркулятора Э14 поступают в антенну (выход СВЧ). Отраженная от разрядника энергия СВЧ действует на поглотитель вентиля Э13. Принимаемые отраженные сигналы от объектов направляются циркулятором Э14 и вентилем Э13 через разомкнутый разрядник и открытую заслонку ЭМ1 в смеситель УПЧ. Сюда же через, делитель ЭЗ, Э4 и аттенюатор Э5 поступают сигналы гетеродина.
Гетеродин выполнен на генераторном диоде Ганна Д1 типа ЗА703Б с электронной перестройкой частоты. Перестройка обеспечивается варикапом Д2 типа 1А403Д. Для стабильной работы гетеродина используется циркулятор Э2 с нагрузкой Э1. Распределение мощности гетеродина между смесителями обеспечивает тройник Э4. С помощью аттенюаторов Э5, Эб производится установка режима работы смесителей по сигналам гетеродина.
Смесители выполнены на диодах Д1 и Д2 типа Д405Б и Д405ВП по балансной схеме со щелевыми мостами Э7 и Э8. Связь магнетрона со смесителем АПЧ осуществляется через ответвитель Э15 и аттенюатор Э11. В режиме контроля канал приемника перекрывается электромагнитной заслонкой Эм1. Через аттенюатор Э12 и ответвитель Э10 с поглотителем Э9 в канал приемника подается контрольный сигнал, поступающий на смеситель УПЧ. Блок СВЧ выполнен на базе волновода сечением 23x10 мм.
С выхода смесителя УПЧ отраженный от цели сигнал на промежуточной частоте (fпр.= 60 МГц) с помощью коаксиального кабеля поступает на вход усилителя промежуточной часто
·ты УПЧ (см. рис.2). В современных РЛС, когда блок СВЧ размещается непосредственно в антенном приборе, коаксиальный кабель прокладывается от антенного прибора к индикатору кругового обзора (дисплейному прибору), где находится УПЧ приемника.

Радиолокационные приемники, назначение, состав, принцип работы (см. рис.2).
Слабые отраженные от цели сигналы, принятые антенной, через антенный переключатель поступают на вход приемника через циркулятор Э14 (см. рис.1) , где они преобразуются в импульсы промежуточной частоты, затем усиливаются и детектируются. Кроме того, в приемнике предусматривается временная регулировка усиления (ВРУ), запускаемая синхроимпульсами от синхронизатора, укорочение видеоимпульсов с помощью дифференцирующей цепочки с малой постоянной времени (МПВ), автоматическая подстройка частоты (АПЧ) и другие регулировки. Приемники судовых НРЛС характеризуются высокой чувствительностью, широкой полосой пропускания, большим усилением и устойчивостью настройки на частоту приемных сигналов. Это достигается выполнением приемников по супергетеродинной схеме и применением автоматической подстройки частоты (АПЧ).
Основными характеристиками радиоприемника РЛС являются: чувствительность; коэффициент шума; избирательность; полоса пропускания; коэффициент усиления; динамический диапазон; выходная мощность и качество воспроизведения сигналов.
Основные конструктивные характеристики: механическая прочность; влагостойкость; устойчивость к колебаниям температуры; габаритные размеры.
В приемное устройство входят (см. рис.2):

- сверхвысокочастотная часть схемы приемника, которая состоит из смесителя УПЧ, гетеродина, смесителя АПЧ и аттенюатора, и конструктивно составляет со сверхвысокочастотной частью передатчика единый блок, объединенный антенным переключателем (элементы Э13, Э14, рис. 1).
- блок предварительного усилителя промежуточной частоты УПЧ 1;
блок усилителя промежуточной частоты УПЧ;
блок детектора и МПВ (Д и ДФ);
видеоусилитель (ВУ);
узел автоматической подстройки частоты АПЧ, в который входят аттенюатор АТ, смеситель АПЧ (размещены в общем блоке СВЧ), УПЧ АПЧ, дискриминатор ДСК, усилитель постоянного тока УС;
блок питания (на схеме не показан).

Как видно из рис. 2, блоки и узлы приемного устройства составляют два канала:
канал преобразования и усиления отраженных от целей сигналов;
канал автоматической подстройки частоты гетеродина.
Преобразование частоты принятого сигнала осуществляется, как правило, с помощью кристаллических диодных смесителей (Д1 и Д2, схема рис.1, верхние диоды), к которым подводятся СВЧ колебания от гетеродина и отраженные импульсы, принятые антенной. В результате преобразования на выходе смесителя выделяются колебания на промежуточной частоте, равной, как правило, 60мГц. Гетеродин и смеситель, как отмечено выше, размещаются обычно в одном общем блоке СВЧ, в котором конструктивно размещены антенный переключатель и разрядник.


Далее, импульсы на промежуточной частоте, поступают на многокаскадный УПЧ, контуры которого настроены на фиксированную частоту 60МГц. Полоса пропускания контура УПЧ в зависимости от режима работы станции может находиться в пределах от 3-х до 25 МГц. Постоянство промежуточной частоты поддерживается каналом автоматической подстройки частоты гетеродина, который изменяет его частоту таким образом, чтобы при изменениях частоты магнетронного генератора разностная частота, равная промежуточной частоте fпр.=fм-fг всегда оставалась постоянной. Через аттенюатор АТ (ослабитель) сигнал на частоте магнетрона fм поступает на смеситель канала АПЧ (см. АПЧ), на второй вход смесителя подается сигнал на частоте гетеродина fг. Полученный в результате преобразования разностный сигнал на частоте fр=fм-fг усиливается каскадом УПЧ и поступает на дискриминатор ДСК.
Если разностная частота fр гетеродина и магнетрона равна промежуточной то на выходе дискриминатора напряжение равно нулю. При отклонении разностной частоты от промежуточной на выходе дискриминатора возникает напряжение рассогласования, которое через управляющую схему УС изменяет частоту гетеродина до тех пор, пока разностная частота не достигнет величины промежуточной. Схема приемника РЛС содержит также блок временной регулировки усиления ВРУ для уменьшения помех, создаваемых взволнованной морской поверхностью, и дифференциатор ДФ, ослабляющий помехи, создаваемые протяженными объектами определенного типа (дождевые облака).


Рис. 2. Функциональная схема радиолокационного приемника

Контрольные вопросы
Для чего предназначен передатчик НРЛС?
Какие блоки и узлы входят в состав передающего устройства?
Перечислите основные характеристики передатчика?

Какую функцию осуществляет синхронизатор РЛС?
Для чего предназначен приемник НРЛС?
Какие блоки и узлы входят в состав приемника РЛС?
Перечислите основные характеристики радиоприемников РЛС?
Перечислите конструктивные характеристики радиоприемников РЛС?
Каков принцип работы импульсного передатчика?
Какую функцию выполняют в приемнике схемы регулировки автоматической подстройки частоты (АПЧ), временной регулировки усиления (ВРУ), малой постоянной времени (МПВ)?
По какой схеме строятся приемники НРЛС для обеспечения необходимой чувствительности и избирательности?
Для чего предназначен модулятор?
Для чего предназначены приемопередатчики НРЛС?
Содержание отчета:
1.Номер и наименование занятия.
2. Цель занятия
3. Содержание, состоящее из рис. 1 и 2 и ответов на контрольные вопросы
Учебный материал по занятию: [Л-2], стр.5255, 6372,
Приемопередатчик РЛС «Наяда»








13PAGE 15


13PAGE 14315




15

Приложенные файлы

  • doc 25043545
    Размер файла: 80 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий