- •Введение
- •1.2. Общие сведения об арк-1
- •1.2.1. Назначение и состав арк-1
- •1.2.2. Общие сведения о составных частях арк-1
- •1.3. Принцип работы арк-1 по упрощенной функциональной схеме
- •2. Антенно-волноводная система
- •2.1. Назначение и состав антенно-волноводной системы
- •2.2. Функциональная схема и принцип действия антенно-волноводной системы
- •3. Передающая система
- •3.1. Общие сведения о передающей системе
- •3.1.1. Обоснование структурной схемы передающей системы
- •3.1.2. Назначение, состав, основные параметры и режимы работы
- •3.2. Принцип работы передающей системы по функциональной схеме
- •4. Приемная система
- •4.1. Общие сведения о приемной системе
- •4.1.1. Назначение и состав
- •4.2. Принцип действия приемной системы по функциональной схеме
- •5. Система измерения дальности
- •5.1. Общие сведения
- •5.1.1. Особенности сид рлс роп
- •5.1.2. Назначение, состав и краткая характеристика сид
- •5.2. Работа сид по упрощенной функциональной схеме
- •6. Система селекции движущихся целей
- •6.1. Особенности системы селекции движущихся целей рлс роп
- •6.2. Требования к системе сдц
- •6.3. Функциональная схема системы сдц
- •7. Индикаторная система
- •7.1. Общие сведения об индикаторной системе
- •7.2. Принцип действия индикаторной системы по функциональной схеме
- •7.2.1. Функциональная схема и принцип работы датчика импульсов
- •7.2.2. Функциональная схема и принцип работы индикатора поиска
- •7.2.3. Функциональная схема и принцип работы индикатора дальности
- •8. Система управления антенной
- •8.1. Общие сведения о системе измерения угловых координат
- •8.2. Общие сведения о суа
- •8.2.2. Общий принцип действия
- •Функциональная схема суа
- •8.3.1. Работа суа по упрощенной функциональной схеме
- •Режим "Ручное управление"
- •8.3.3. Режим "Наведение"
- •8.3.4. Режим "Захват"
- •8.3.5. Режим "Сопровождение"
- •8.3.6. Вспомогательные режимы управления антенной
- •Список литературы
- •Содержание
- •Учебное издание основы построения и функционирования артиллерийского радиолокационного комплекса арк-1
- •394026 Воронеж, Московский проспект, 14
3.1.2. Назначение, состав, основные параметры и режимы работы
передающей системы
Передающая система предназначена для следующих целей:
— генерирования непрерывных, высокостабильных по частоте СВЧ колебаний и колебаний промежуточной частоты;
— формирования из них мощных, кратковременных, зондирующих импульсов СВЧ;
— преобразования синхронизирующих импульсов СИД в модулирующие высоковольтные импульсы, управляющие работой усилительных пролетных клистронов.
Состав:
— местный гетеродин (блок РС-23А),
— усилитель-преобразователь (блок 2РС-22);
— модулятор с усилителем мощности КИУ-63 (блок 2РС-21);
— генератор опорных частот (блок 2РС-24),
— волноводный блок (блок 2РС-25).
Основные параметры:
— импульсная мощность передатчика (Pu) не менее 180 кВт,
— длительность выходного импульса u=0,55 мкc;
— несущая частота fн = 6000 МГц ( = 5 см).
В передатчике предусмотрена скачкообразная перестройка несущей частоты для борьбы с активными помехами. Диапазон перестройки разбит на 10 фиксированных (литерных) частот и перекрывается тремя комплектами усилительных клистронов КИУ-50 и КИУ-6З и одним отражательным клистроном в блоке РС-23А. По частоте повторения передатчик работает в трех режимах:
— в режиме с фиксированной частотой повторения Fп =3200 Гц;
— в режиме вобуляции частоты повторения;
— в режиме автоматической подстройки частоты повторения.
Изменение режима работы происходит в результате изменения частоты следования синхронизирующих импульсов СИД. При изменении частоты повторения изменяется средняя мощность на выходе передающей системы в пределах 200...280 Вт. Средняя мощность связана с частотой повторения формулой Рср=Рu Fпu
3.2. Принцип работы передающей системы по функциональной схеме
Функциональная схема передающей системы представлена на рис. 3.3 эпюры напряжений к ней на рис. 3.4. Генерирование фазостабильных СВЧ колебаний происходит в блоке РС-23А (местный гетеродин). В качестве генератора СВЧ колебаний применен отражательный клистрон, работающий в режиме непрерывной генерации. Стабилизация частоты генерируемых колебаний достигается следующими конструктивными мерами:
— применением внешнего высокодобротного резонатора;
— применением отдельного стабилизированного источника питания;
— уменьшением влияния механических вибраций на работу клистрона (установка гетеродина на амортизаторах и применение волноводно-коаксиального перехода для связи с волноводным трактом передатчика);
— уменьшением влияния изменений нагрузки на работу гетеродина применением циркулятора (узел PС-13-8).
Внешний резонатор (узел 2РС-12А-1) включен на выходе клистрона по проходной схеме. Стабилизация частоты внешним объемным резонатором основана на явлении затягивания частоты в двухконтурном автогенераторе. Коэффициент стабилизации частоты определяется по приближенной формуле
где Qp - добротность стабилизирующего резонатора;
Qk - добротность резонатора клистрона.
Собственная добротность стабилизирующего резонатора составляет величину от до 3 , при этом может быть достигнут коэффициент стабилизации
Кст = 10...35.
При применении внешнего стабилизирующего резонатора снижаются требования к величине пульсаций питающих напряжений в Кст раз, которые в этом случае должны быть порядка В. Перестройка частоты передатчика на различные литерные частоты осуществляется изменением положения поршня внешнего резонатора с помощью механического привода.
Генерируемые СВЧ колебания (эпюра 1, рис. 3.4) подаются на смесителъно-усилительное устройство (прибор КИУ-50) блока 2РС-22. КИУ-50 предназначен для получения из непрерывных колебаний местного гетеродина радиоимпульсов с несущей частотой fмг - fпр (эпюра 11, рис. 3.4).
Рис. 3.4.
В КИУ-50 применена схема двойного преобразования частоты для обеспечения перестройки передатчика в пределах, превышающих 2fпр=260мГц=120мГц. При применении в передатчике одного смесителя (рис. 3.2) перестройка частоты передатчика (изменение fмг) возможна в пределах 60 мГц при применении небалансного смесителя и в пределах 2fпр=120 мГц при применении балансного смесители. Это видно из рис. 3.5, где изображены спектры сигнала после смесителя, и амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) полосового усилителя, обеспечивающая максимальную перестройку частоты передатчика. В качестве полосового усилителя в смесительно-усилительном устройстве применен пролетный клистрон с неперестраиваемой АЧХ.
При перестройке частоты передатчика в пределах, превышающих fпр (2fпр), выделение нужной составляющей fпер=fмг - fпр непосредственно из выходного сигнала смесителя становится невозможным.
При двойном преобразовании частоты (рис. 3.3) напряжение местного гетеродина поступает на первый смеситель непосредственно, а частота задающего кварцевого генератора перед подачей на смеситель умножается на 4 в умножителе блока 2РС-24. В полосовом усилителе 1 выделяется и усиливается первая комбинационная составляющая fмг - 4fпр, которая затем поступает на второй смеситель. На другой вход второго смесителя поступает сигнал с частотой 3fпр с умножителя на 3 блока 2РС-24. Следующий за смесителем полосовой усилитель 2 выделяет суммарную комбинационную частоту
(fмг -4fпр)+3fпр=fмг - fпр ,
т.е. на выходе усилителя получаем радиоимпульс с несущей частотой fпер= fмг - fпр. При таком построении смесительно-усилительного устройства полоса пропускания тракта может быть расширена до величины f=3fпр =180 мГц, и в этой полосе возможна перестройка частоты передатчика, осуществляемая, как известно, в целях защиты от активных прицельных помех. Это видно из рис.3.6, где показаны спектры сигнала после смесителей 1 и 2. В KИУ-50 применены диодные небалансные смесители. В целях упрощения рисунка не показано расширение спектра составляющих за счет импульсной работы усилителей 1 и 2. Полоса пропускания усилителей 1 и 2, выполненных на пролетных клистронах, составляет f1,21,5% от fн, учитывая диапазон, найдем f1,290 мГц. ( , fн 6000 мГц, f1,290 мГц).
Поэтому для перестройки передатчика в пределах возможной полосы f=3fпр=180 мГц необходимо применять несколько приборов КИУ-50, что и используется в передатчике.
Импульсная работа усилителей прибора КИУ-50 обеспечивается модулятором, запуск которого производится импульсом, формируемым формирователем импульсов (ФИ).
Цепь формирования модулирующего импульса прибора КИУ-50:
синхронизирующий импульс СИД с блока 2РС-41 (эпюра 2) —» ждущий блокинг-генератор (эпюра 3) —» буферный усилитель 1 —» выходной усилитель (эпюра 9) —-» модулятор (эпюра 10) —-» катод прибора КИУ-50. Амплитуда модулирующего импульса на катоде КИУ-50 45 кВ.
Рис. 3.5. Спектры сигнала после смесителя:
а) небалансный смеситель; б) балансный смеситель.
Рис.3.6. Спектры сигнала после смесителей:
а) после смесителя 1; б) после смесителя 2.
Для формирования импульса стабильной длительности и для установки длительности в заданных пределах применен принудительный срыв колебаний блокинг-генератора. Цепь формирования импульса срыва блокинг-генератора: буферный усилитель 1 —» интегратор (эпюра 4) —» схема сравнения .(эпюра 5) —» буферный усилитель 2 (эпюра 6) —» блокинг-генератор. Установка длительности импульса в заданных пределах происходит изменением опорного напряжения Uоп, подаваемого на схему сравнения. Для повышения стабильности длительности импульса, поступающего на модулятор, с буферного усилителя 2 на буферный усилитель 1 и на выходной усилитель поступают импульсы отрицательной полярности (эпюры 7 и 8).
Формирование сигналов опорной частоты 3fпр и 4fпр происходит в блоке 2РС-24. С задающего кварцевого генератора непрерывные высокостабильные синусоидальные колебания частотой fпр усиливаются буферным усилителем и поступают на усилители мощности по четырем каналам.
С усилителя мощности 1 сигнал частотой fпр идет на тренажер (бл. 2РС-93). С усилителя 2 сигнал частотой fпр идет на фазовый детектор приемника (бл. 2PС-32), где используется в качестве опорного (см. рис 3.2). С усилителей мощности 3 и 4 сигналы, частотой fпр подаются на умножители, после умножителей сигналы частотой 3fпр и 4fпр усиливаются выходными усилителями и поступают на смесители прибора КИУ-50. Стробирующий импульс с РС-48 через ключи закрывает усилители 3 и 4, следовательно, в этом случае не будет напряжений с частотой 3fпр и 4fпр на входе КИУ-50 и выходного радиоимпульса блоков 2РС-22 и 2РС-21. Стробирующие импульсы поступают на 2РС-24 при переключении с антенны на насадку, при переключении с поиска на пеленг и при возврате антенны в точку начала сопровождения. При этом высокое напряжение с усилительных клистронов не снимается, что значительно уменьшает время готовности передатчика к работе после окончания поступления стробирующих импульсов.
СВЧ сигнал частотой fпер=fмг - fпр с блока 2РС-22 подается на выходной усилитель мощности КИУ-63 блока 2РС-21 через волноводный тракт (блок 2РС-25). Выходной радиоимпульс передатчика (эпюра 16) формируется из входного (эпюра 12) и имеет меньшую длительность (рис. 3.7).
Это сделано для исключения суммирования фазовых искажений, возникающих из-за конечной величины фронта и спада модулирующих импульсов. Задержка модулирующего импульса прибора КИУ-63 на время з осуществляется линией задержки в блоке 2РС-21.
Сформиpoванный блокинг-генератором импульс меньшей длительности усиливается в формирователе импульсов, подмодуляторе и подается на модулятор. С выхода модулятора импульс (эпюра 15) подается на катод клистрона КИУ-63, в котором происходит усиление импульса СВЧ.
Амплитуда модулирующего импульса отрицательной полярности на катоде КИУ-63 35 кВ.
Формирователь импульса блока 2PC-21 построен по такой же схеме и ничем не отличается от ФИ блока 2РС-22.
Рис 3.7.
Входной (а) и выходной (б) радиоимпульсы передатчика.
Полоса пропускания клистрона КИУ-63 составляет приблизительно1,5% от несущей частоты fн (90 мГц в диапазоне fн = 6000 мГц), поэтому для обеспечения перестройки передатчика в пределах возможной полосы 180 мГц применяются три клистрона КИУ-63.