2 Структурная схема арк-19 в режиме «Антенна»

Приемный тракт АРК выполнен по схеме супергетеродинного приемника и обеспечивает прием амплитудно-модулированных сигналов – режим «ТЛФ», и немодулированных сигналов – режим «ТЛГ».

Упрощенная структурная схема приемного тракта изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 Упрощенная структурная схема приемного тракта

Сигнал с ненаправленной антенны через вход ненаправленной антенны поступает на блок антенно-согласующего устройства.

Вход ненаправленной антенны представляет собой высокочастотный кабель и емкостной делитель.

Емкостной делитель позволяет согласовать ненаправленную антенну конкретного самолета с входом приемника.

Антенно-согласующее устройство (АСУ) предназначено для усиления сигнала непосредственно у входа ненаправленной антенны и согласования выходного сопротивления усилителя с входным сопротивлением кабеля, соединяющего блок АСУ с блоком высокой частоты (ВЧ).

Необходимость такого усиления вызвана тем, что при распространении сигнала и шумов по фидеру отношение сигнал/шум уменьшается, так как уровень шума повышается за счет шумов фидера, а сигнал затухает. Поэтому при приеме слабых сигналов может оказаться, что на входе фидера сигнал превышает шум, а на выходе – наоборот. В подобной ситуации усиление сигнала до фидера позволяет сохранить превышение сигнала над шумом на выходе приемника.

Блок АСУ состоит из диодного ограничителя, однокаскадного усилителя и эмиттерного повторителя. Диодный ограничитель служит для защиты полевого транзистора (на нем собран усилитель) от перегрузок при воздействии электромагнитных сигналов с большой напряженностью поля.

Структурная схема тракта высокой частоты изображена на рисунке 4.

Рисунок 4 Структурная схема тракта высокой частоты

Сигнал с ненаправленной антенны далее усиливается усилителем и поступает на контур сложения. Туда же поступает сигнал с искательной катушки гониометра. Контур сложения состоит из усилителя сигнала ненаправленной антенны и контура сложения, которая является первым контуром фильтра сосредоточенной селекции (ФСС).

Весь диапазон АРК 150 – 1 300 кГц разбит на 5 поддиапазонов:

I – 150 – 239,5 кГц,

II – 240 – 339,5 кГц,

III – 340 – 539,5 кГц,

IV – 540 – 839,5 кГц,

V – 840 – 1 299,5 кГц.

Подключение соответствующего поддиапазону контура происходит через диодные коммутаторы, которые подключаются в соответствии с поддиапазоном, установленном на щитке управления. Применение диодной схемы переключения контуров позволило сократить количество блоков высокой частоты до одного, что дало выигрыш в весе и габаритах.

Контур (фильтр сосредоточенной селекции ФСС) должен обеспечивает работу АРК в пределах поддиапазона, при этом подавляя (ослабляя) сигнал промежуточной частоты и сигнал зеркальной помехи (рисунок 5).

Рисунок 5

На первом рисунке показаны амплитуды сигналов на входе ФСС, на втором рисунке амплитуды сигналов после ФСС.

В приемниках с «распределенными функциями» для обеспечения избирательности и подавления сигнала _пр, _зер используются одиночные контуры во входных цепях и УВЧ, настраиваемые переменными конденсаторами. Значение общего коэффициента усиления, характеристики избирательности показаны на рисунке 6.

Применение вместо нескольких контуров одного, двух или многоконтурного полосового фильтра позволило бы повысить избирательность за счет более прямоугольной формы резонансной характеристики, а также уменьшить число каскадов УВЧ.

Но реализация диапазонных полосовых фильтров сопряжена с техническими трудностями. Кроме того, ширина полосы пропускания фильтра зависит от полосы каждого из контуров и от связи между ними. В результате происходит значительное изменение резонансной характеристики, полосы и избирательности по диапазону, гораздо более резкое, чем у одиночного контура, что недопустимо.

Так при повышении частоты настройки в два раза (а в пределах поддиапазона АРК-19 это имеет место – коэффициент перекрытия 240 кГц / 150 кГц = 1,6) полоса пропускания одиночного контура расширяется в  2 раз, а полоса двухконтурного фильтра с сильной внешней емкостной связью расширяется в 6,4 раза.

Этот недостаток устраняется в АРК-19, где одновременно с перестройкой регулируется связь между контурами. Регулировка осуществляется подачей напряжения на варикапы. При этом изменяется емкость варикапов, а варикап выполняет одновременно функции емкости контура и емкости связи. Поскольку связь и полоса пропускания зависят от отношения этих емкостей, можно подобрать такой закон изменения емкости связи, которому соответствует постоянство полосы пропускания, избирательности фильтра и коэффициента передачи при перестройке его контуров в пределах поддиапазона.

Характеристики коэффициента усиления и полосы пропускания в пределах поддиапазона (_min – _max) пропускания для различных вариантов контуров изображены на рисунке 6.

Рисунок 6

а) одиночный контур при равенстве полосы пропускания;

б) двухконтурный фильтр с постоянной емкостью связи при k_max = k_min, 2_max >> 2_min;

в) фильтр с изменением С_св и С_к с помощью варикапов k_max  k_min, 2_max  2_min.

Диапазонный фильтр для каждого поддиапазона состоит из трех контуров, в каждом контуре имеется свой варикап, обеспечивающий изменение резонансной частоты контура в пределах поддиапазона. Связь между контурами обеспечивается отдельным варикапом. Емкость варикапов изменяется в соответствии с управляющим сигналом из системы автоматической настройки. Элементами настройки всех контуров тракта ВЧ являются варикапы. Управление варикапами, т.е. подача на них соответствующих по величине напряжений, производится от блока сетки частот.

Диапазонный фильтр обеспечивает ослабление помехи по зеркальному каналу не менее 2500 раз. Тракт высокой частоты обеспечивает необходимое усиление и избирательность по зеркальному каналу.

После семы сложения сигнал поступает на истоковый (эмиттерный) повторитель, служащий для согласования полосового фильтра со смесителем.

Сигнал с истокового (эмиттерного) повторителя поступает на смеситель, куда одновременно поступает сигнал с плавного гетеродина. Гетеродин представляет собой автогенератор с трансформаторной обратной связью. Частота гетеродина на 500 кГц выше частоты настройки контуров высокой частоты (ВЧ) на всех поддиапазонах за исключением 3-го, 340 – 539,5 кГц, где применяется двойное преобразование частоты, и превышение частоты гетеродина составляет 600 кГц.

Применение двойного преобразования частоты вызвано тем, что однократное преобразование не позволяет получить достаточного ослабления сигнала промежуточной частоты на частотах настройки, близких и равных промежуточной.

В зависимости от величины управляющего напряжения меняется емкость варикапа, и тем самым обеспечивается перестройка по частоте соответствующих избирательных элементов схемы тракта ВЧ. Кроме применения варикапов в качестве элементов перестройки контуров ВЧ, они используются для связи между контурами полосового фильтра. При изменении управляющего напряжения изменяются величины емкостей (емкостное сопротивление варикапов), связи между контурами, что способствует выравниванию усиления в пределах одного поддиапазона.

Структурная схема тракта промежуточной частоты изображена на рисунке 7.

Рисунок 7 Структурная схема тракта промежуточной частоты

Блок ПЧ обеспечивает основное усиление сигнала в приемном тракте приемника на промежуточной частоте, а также обеспечивает избирательность по соседнему каналу за счет полосового фильтра.

Высокочастотный сигнал 150 – 1 299,5 кГц через управляющий делитель АРУ (УД АРУ), эмиттерный повторитель поступает на кольцевой смеситель, одновременно на этот смеситель подается напряжение плавного гетеродина. В зависимости от поддиапазона принимаемых частот включается по команде с ПУ первая промежуточная частота (600 кГц на 3 поддиапазоне; 500кГц на всех остальных поддиапазонах). На выходе кольцевого смесителя в качестве избирательной системы включен двухконтурный полосовой фильтр (ПФ), настроенный на промежуточные частоты 600 или 500 кГц. Переключение частоты настойки полосового фильтра осуществляется по команде с ПУ с помощью диодов.

С выхода полосового фильтра сигнал ПЧ через управляемый делитель АРУ поступает на вход второго кольцевого смесителя (КС2). Туда же на 3-м поддиапазоне по сигналу с ПУ поступает сигнал кварцевого гетеродина (кварцевый гетеродин работает только при включении третьего поддиапазона). Сигнал кварцевого гетеродина имеет частоту 1 100 кГц. В результате на выходе КС2 получается частота 500 кГц, как и на всех поддиапазонах.

На 1, 2, 4, 5 поддиапазонах кварцевый гетеродин отключен, а диоды смесителя открыты постоянным напряжением с ПУ, и сигнал через КС2 проходит на ЭМФ.

Формирование полосы пропускания приемника и избирательность по соседнему каналу осуществляется электромеханическим фильтром (ЭМФ). ЭМФ представляет собой систему, основанную на использовании механического резонанса.

Параметры ЭМФ очень стабильны при изменении условий среды (давление, влажность, температура). Полоса пропускания ЭМФ на уровне 0,5 составляет 2,57 кГц.

Электромеханический фильтр представляет собой полосовой фильтр. Его резонансная характеристика имеет форму близкую к прямоугольной. Этот фильтр полностью обеспечивает выполнение требований к избирательности по соседнему каналу и полосе пропускания приемника.

Фильтр состоит из входного и выходного магнитострикционных преобразователей и нескольких резонаторов, соединенных проволочными связками. Под действием сигнала в контуре возникают колебания. Переменное магнитное поле, накладываясь на поле постоянного магнита, вызывает колебательную деформацию сердечника, изготовленного из магнитострикционного материала. Механические колебания передаются от резонатора к резонатору и в выходном преобразователе превращаются в электрические. ЭМФ эквивалентен многоконтурному полосовому фильтру (ПФ), но при узкой полосе у него более прямоугольная резонансная характеристика.

С увеличением числа контуров в ПФ полоса расширяется, хотя характеристика более прямоугольна, т.е. надо добиваться улучшения добротности контуров. У электрических контуров значение добротности равно 200 – 250, у ЭМФ  1000. Так фильтр ЭМФ ДП-9р-500 имеет 9 резонаторов, _н = 500 кГц, полоса пропускания на уровне 0,5 – 2,75 кГц. Выбор такой полосы продиктован следующими соображениями:

• чем уже полоса, тем выше избирательность и помехоустойчивость приемника;

• для пропускания управляющего сигнала ширина полосы должна быть не уже 2F_max = 2  135 = 270 кГц (где F частота 3 Г), но при такой частоте не пропускаются боковые колебания ТЛФ модуляции.

• Для качественного воспроизведения ТЛФ сигналов нужна полоса не уже чем 2F_max = 2  3 000 = 6 000 кГц (F_max максимальная частота телефонной модуляции), но это плохо с точки зрения помехоустойчивости.

Полоса шириной 2,75 кГц выбрана на основе компромисса. Пропускание частот модуляции до 2750  2 = 1375 Гц позволяет разборчиво прослушивать позывные сигналы при хорошей помехоустойчивости.

Пройдя усилитель (три резонансных каскада), сигнал промежуточной частоты поступает на детектор сигнала и детектор АРУ. Система АРУ построена так, что с ростом входного сигнала величина напряжения управления увеличивается, коэффициент передачи делителей напряжения уменьшается, а выходное напряжение остается постоянным.

Усилитель низкой частоты телефонного канала предназначен для усиления мощности телефонных и телеграфных сигналов низкой частоты до уровня, достаточного для их воспроизведения.

Структурная схема изображена на рисунке 8.

Рисунок 8

УДН – управляемый делитель напряжения, осуществляет ручную регулировку громкости в режиме «Компас».

Далее сигнал проходит усиление в двух предварительных усилителях напряжения, проходит фазоинверторный каскад и поступает на двухтактный усилитель мощности. Нагрузкой усилителя мощности является трансформатор с двумя выходами:

• для подключения высокоомных телефонов;

• для подключения низкоомных телефонов.

В режиме «ТЛГ», так как сигнал идет манипулированный, производится модуляция сигнала частотой 800 Гц. Напряжение 800 Гц поступает из блока сетки частот, модуляция осуществляется во втором усилителе промежуточной частоты. Это позволяет прослушивать манипулированные телеграфные сигналы, напряжение ПЧ с выхода оконечного усилителя поступает на разъем блока, а также на контрольное гнездо «Вых. ПЧ», расположенное на приемнике. С этого гнезда с помощью приборов можно визуально наблюдать сигнал на выходе блока ПЧ и контролировать величину ПЧ. Это используется для контроля работы АРК и при отыскивании неисправностей.

Методическую разработку составил старший преподаватель

подполковник Ю.Кручек

Министерство образования и науки Российской Федерации

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет