Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
книги / 139.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
07.06.2023
Размер:
384.91 Кб
Скачать

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩИХ ТРАКТОВ СРЕДСТВ РАДИОЛОКАЦИИ

Красноярск ИПК СФУ

2009

1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩИХ ТРАКТОВ СРЕДСТВ РАДИОЛОКАЦИИ

Методические указания

Красноярск ИПК СФУ

2009

2

УДК 621.396.96(07) В99

Рецензент В. М. Мусонов, канд. техн. наук, проф. кафедры «Техническая эксплуа-

тация электрооборудования и пилотажно-навигационные комплексы» ГОУ ВПО «Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М. Ф. Решетнёва»

В99 Экспериментальное исследование приемно-передающих трактов средств радиолокации : метод. указания по лаб. работам / сост. : В. А. Вяхирев, Е. В. Кузьмин. – Красноярск : ИПК СФУ, 2009. – 23 c.

Приведены краткие теоретические сведения о составе и принципах действия радиопередающих и радиоприемных устройств, порядок выполнения лабораторных работ на материальной части радиолокационных изделий типа 1РЛ-139 (1Л118 –«Лира-1») и контрольные вопросы.

Предназначены для студентов направлений подготовки специалистов 160905.65 «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования» укрупненной группы 160000 «Авиационная и ракетно-космическая техника» и 210304.65 «Радиоэлектронные системы» укрупненной группы 210000 «Электронная техника, радиотехника и связь».

УДК 621.396.96(07)

Печатается по решению Редакционно-издательского совета университета

Сибирский федеральный университет, 2009

3

ВВЕДЕНИЕ

Вначале XXI века, когда тенденция продвижения блока НАТО на Восток, включая размещение элементов противоракетной обороны в странах Восточной Европы, превратилась в доминирующий принцип военно-полити- ческого давления Запада на Россию, восстановление разрушенной либеральными реформами группировки радиотехнических войск (РТВ) Военновоздушных сил (ВВС) противовоздушной обороны (ПВО) Российской Федерации превратилась в важнейшую государственную задачу [1].

Вэтой связи Президент Российской Федерации Указом от 14 января

1994 г. принял решение о создании Федеральной системы разведки и кон-

троля воздушного пространства Российской Федерации с целью объединения технических и финансовых ресурсов всех ведомств, имеющих средства радиолокации, в единую систему, способную в полном объеме решать зада-

чи ПВО и управления воздушным движением (УВД). Единая радиолокацион-

ная система формируется как межведомственная структура для решения оборонных и народнохозяйственных задач и включает средства радиолокации, автоматизации и связи военного и гражданского назначения. Это многоуровневая система сбора радиолокационной информации и передачи ее потребителям, в первую очередь командным пунктам (КП) частей и соединений, решающим задачи ПВО, и центрам Единой системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД) [2].

Начиная с 1998 г. принят ряд мер по получению информации о воздушной обстановке командными пунктами, в том числе соединений ПВО, пунктами управления частей и подразделений РТВ от средств радиолокации Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиации), а также частей ПВО Сухопутных войск, Военно-морского флота, расположенных на территориях, где нет сил и средств РТВ. Предполагается, что при получении информации от всех источников позволит значительно увеличить радиолокационное поле над территорией Российской Федерации, восстановить радиолокационный контроль за государственной границей и порядком использования воздушного пространства боевыми расчетами. В целом перед РТВ стоит зада-

ча объединить все радиотехнические средства с целью создания единой автоматизированной радиолокационной системы в Российской Федерации [3].

Создание такой системы планируется завершить в 2010 г. Это связано

срешением ряда достаточно сложных проблем научно-технического, финансового и организационного характера. В 2006–2007 гг. уже созданы органы управления, разработаны концепция и программа Федеральной системы разведки и контроля воздушного пространства, основу которой по-прежнему составляет радиолокационная подсистема РТВ [4].

4

Для повышения эффективности радиолокационной разведки, в том числе и перспективных авиационных средств, на вооружение РТВ стали поступать:

радиолокационные станции (РЛС) «Гамма-Д», «Противник-Г» как массовые РЛС радиолокационного обеспечения огневых средств;

радиолокационные станции метрового диапазона «Небо», «Небо-У» как станции создания дежурного радиолокационного поля и ведения разведки в мирное время;

радиолокационные станции 1Л-117 и «Гамма-С1» для обеспечения боевой подготовки авиации ВВС и решения задач мобильного резерва [5].

В настоящее время радиолокационные изделия 1РЛ-139 (П-37), 1Л-117, 1Л-118 («Лира-1») и другие модификации этих РЛС являются основным источником радиолокационной информации в ЕС ОрВД и стоят на вооружении в РТВ ВВС ПВО. Практически все эксплуатируемые сейчас изделия типа П-37 были выпущены в 1980–1992 гг. и сегодня морально и физически устарели, поэтому на предприятиях УВД остро стоит вопрос поддержания эксплуатационной готовности РЛС данного типа. В рамках планомерной модернизации РЛС П-37, выпущенных в прошлом веке либо выработавших свой технический ресурс, ОАО «НПО «Лианозовский электромеханический завод» предлагает эксплуатирующим предприятиям ряд услуг (капитальновосстановительный ремонт, продление ресурса и частичная модернизация РЛС П-37 на местах эксплуатации), обеспечивающих переход к РЛС типа

«Лира-1» [6].

Таким образом, радиолокаторы типа П-37 и «Лира-1», выпущенные ОАО «НПО «Лианозовский электромеханический завод», в настоящее время

(и в обозримом будущем) являются основным доступным средством радио-

локационного обеспечения для предприятий ЕС ОрВД и в значительной мере для РТВ ВВС ПВО. Именно поэтому в учебных планах по направлениям подготовки специалистов 160905.65 «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования» и 210304.65 «Радиоэлектронные системы» особое внимание уделено изучению материальной части РЛС типа «Лира-1» (П-37).

Специалисты, ответственные за эксплуатационную готовность радиолокационной техники, должны иметь навыки по измерению параметров и исследованию характеристик приемно-передающих трактов, поскольку от правильности их настройки существенно зависят реальные тактические характеристики конкретного радиолокатора. В связи с вышеизложенным процессы, происходящие в основных системах РЛС, а также настройка приемнопередающих трактов требуют детального рассмотрения. Изучению работы приемно-передающих трактов и посвящен настоящий лабораторный практикум по дисциплинам «Конкретная авиационная техника» и «Военно-техни- ческая подготовка».

5

ИЗДЕЛИЯ ТИПА 1РЛ-139

Радиодальномеры дежурного режима типа 1РЛ-139 и 1Л-118 (далее – изделия) предназначены для обзора воздушного пространства вокруг собственной точки стояния (кругового обзора), обнаружения воздушных целей (пилотируемых и беспилотных) и определения их координат (азимут, наклонная дальность). Изделия могут использоваться в качестве источников радиолокационной информации в автоматизированных и неавтоматизированных системах с передачей радиолокационной информации по кабельной

имодемной линии трансляции, а также по радиоканалу с помощью радиотрансляционной линии 1РЛ-52М. Кроме того, возможно сопряжение изделия с аппаратурой цифровой обработки радиолокационной информации ВИП-118.

Радиолокационная информация, получаемая от изделия, используется для обеспечения боевых действий истребительной авиации, зенитных ракетных войск, для оповещения различных объектов о воздушной и радиационной обстановке, в том числе ЕС ОрВД. Частота обновления информации о целях (координаты, принадлежность, состав и др.) определяется скоростью вращения антенной системы (АС) изделия, которая составляет 3 или 6 об/мин. При этом минимально возможный интервал времени между двумя донесениями об одной и той же цели (т. е. дискретность) составляет в первом случае 20 с, во втором – 10 с.

Обзор пространства производится путем механического вращения при- емно-передающей кабины с АС, формирующей две совпадающие в пространстве диаграммы направленности в виде веерных лучей. Каждый веерный луч формируется отдельным антенным устройством, на которое работает группа приемно-передающих систем.

Изделие может работать в режиме редкого или частого зондирования с зоной обнаружения до 400 и 200 км соответственно.

Приемно-передающая аппаратура изделия состоит из однотипных каналов, отличающихся частотными поддиапазонами (литерами) формируемых

иобрабатываемых сигналов.

Каждое передающее устройство выполнено по схеме магнетронного автогенератора (МАГ) с полным разрядом накопителя, на основе магнетрона МИ-29 (МИ-503). Приемное устройство и цифровая система селекции движущихся целей (СДЦ) обеспечивают прием и обработку эхо-сигналов на фоне непреднамеренных помех (отражения от подстилающей поверхности, метеообразований и т. п.). Аппаратура первичной обработки информации строится на базе изделия ВИП-118 с добавлением функций сопряжения со средствами вторичной радиолокации (ВРЛ).

6

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ 1Л-118 – «ЛИРА-1» (1РЛ-139 – П-37)

Цель работы: исследование спектральных характеристик и измерение мощности зондирующих сигналов изделия 1Л-118 – «Лира-1» (1РЛ-139 – П-37).

Предмет исследования: текущий спектр и мощность зондирующих сигналов.

Приборы, материалы и оборудование: радиопередающее устройство ПС-5 (ПС-4) изделия 1Л-118 (1РЛ-139); анализатор спектра C4-60 (либо имеющийся аналог); ваттметр М3-51 с измерительным блоком Я2М-66; аттенюатор на 20 дБ; соединительные кабели; персональный компьютер.

Краткие теоретические сведения

Радиопередающие устройства (РПУ) изделия предназначены для формирования гладких радиоимпульсов (зондирующих сигналов) в сантиметровом диапазоне волн, излучаемых в пространство (ПР) антенной системой (АС).

В состав изделия входят 6 (1Л-118) или 5 (1РЛ-139) однотипных РПУ сантиметрового диапазона (2700–3200 МГц), выполненных по схеме с эквивалентной внутренней и внешней когерентностью и отличающихся друг от друга частотой генерируемых сигналов.

Радиопередающие устройства запускаются импульсами запуска, поступающими из шкафа управления. Все РПУ связаны с блоком нагрузок, который предназначен для рассеивания энергии, запасенной в магнитном поле зарядных дросселей.

Обобщенная структурная схема РПУ приведена на рис. 1. Каждое из РПУ включает в себя:

высоковольтный выпрямитель (ВВ), в состав которого входят зарядный дроссель и фиксирующие диоды;

искусственную длинную линию (ИДЛ);

импульсный трансформатор (ИТ);

магнетронный автогенератор (МАГ), включающий в себя импульсный магнетрон и систему постоянных магнитов;

тиратронный блок (ТирБл), в состав которого входят: импульсный тиратрон, усилитель импульсов запуска, управляемый ключ и диоднорегенеративный компаратор.

Состав и принцип работы РПУ подробно описаны в [7]. Радиоимпульсы, сформированные РПУ, поступают в волноводно-

коаксиальный тракт (ВКТ), структурная схема которого показана на рис. 2.

7

Рис. 1. Структурная схема РПУ

 

 

 

К смесителю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

канала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПР

 

 

 

 

 

 

 

сигнала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МГ

 

 

ДМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АС

 

 

 

ВТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СмАПЧ

НО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭСМ

 

 

ЖВС

 

 

 

 

АП

 

 

 

 

ЖВС

 

 

 

ГС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К приемному

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тракту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Структурная схема ВКТ

 

 

 

Ввод электромагнитной

энергии

сформированных

радиоимпульсов

в ВКТ осуществляется через элемент сопряжения с магнетроном (ЭСМ). Далее электромагнитная энергия зондирующих сигналов через жесткое волноводное соединение (ЖВС) подводится к антенному переключателю (АП), конструктивно совмещенному со смесителем канала автоподстройки частоты (СмАПЧ). Далее через еще одно звено ЖВС и гибкое сочленение (ГС) энергия зондирующих сигналов подводится к волноводным трактам (ВТ), после чего излучается в пространство антенной системой.

Прохождение электромагнитной энергии отраженной от различных объектов через ВКТ осуществляется в обратном порядке, при этом АП обеспечивает подведение энергии эхо-сигналов к приемному тракту через газовый разрядник (РЗ).

8

Порядок выполнения работы

Домашнее задание

При подготовке к выполнению лабораторной работы и для допуска

квыполнению экспериментальной части необходимо:

1.Изучить по конспекту лекций работу радиопередающего и радиоприемного устройств изделия.

2.Ознакомиться с инструкциями по эксплуатации контрольно-измери- тельных приборов, необходимых для выполнения лабораторной работы.

3.Рассчитать и построить график амплитудного спектра зондирующих сигналов (СЗС) изделия в режиме «РЕДКИЙ-I». При расчетах частоту радиоимпульсов принять нормально распределенной случайной величиной с

математическим ожиданием f0 = 27XX МГц и среднеквадратическим отклонением σf =0,1 МГц, где XX – последние две цифры номера зачетной книж-

ки. Представить СЗС с размерностью вольт на герц (В/Гц) и децибел-вольт на герц (дБВ/Гц).

4. Подготовить протокол для экспериментального исследования. Образец протокола представлен в приложении.

К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности у преподавателя либо у лиц, ответственных за эксплуатацию изделия.

Проведение эксперимента

Экспериментальная часть лабораторной работы выполняется непосредственно в приемно-передающей кабине изделия либо в специально подготовленной лаборатории, где развернута аппаратура приемно-передающих систем.

ВНИМАНИЕ! Приемно-передающая кабина является помещением повышенной опасности! При выполнении лабораторных работ строго следовать указаниям преподавателя и находиться на диэлектрическом коврике.

Исследование спектральных характеристик зондирующих сигналов

Для проведения исследования необходимо выполнить следующее:

1.Подготовить к работе анализатор спектра C4-60 согласно Техническому описанию и инструкции по эксплуатации ЕЭ1.406.056 ТО (часть 1).

2.Соединить вход анализатора спектра C4-60 с выходом направленного ответвителя (НО), конструктивно совмещенного с АП (см. рис. 2).

3.Осуществить местное включение изделия.

4.Установитьрежимзапускарадиопередающегоустройства«РЕДКИЙ».

9

5.Включить анализатор спектра C4-60 и установить на лицевой панели необходимые параметры анализа, руководствуясь Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации ЕЭ1.406.056 ТО (часть 1).

6.Визуально (качественно) оценить спектральную характеристику (текущий спектр) зондирующих сигналов.

7.Зарисовать и сфотографировать показания индикатора анализатора

спектра.

8.Зафиксировать центральную частоту спектра, а также ширину главного и первых боковых лепестков, занести данные в протокол.

9.При наличии возможности, снять видеоролик в процессе проведения эксперимента.

10.Установить режим запуска радиопередающего устройства «ЧАСТЫЙ».

11.Повторить эксперимент согласно п. 6–9.

12.Выключить анализатор спектра C4-60.

13.Осуществить местное выключение изделия.

Измерение мощности зондирующих сигналов осуществляется с по-

мощью ваттметра М3-51, конструктивно совмещенного с измерительным блоком Я2М-66, в нижеследующем порядке:

1.Подготовить к работе ваттметр М3-51 с измерительным блоком Я2М-66 согласно Техническому описанию и инструкции по эксплуатации

2.720.056 ТО.

2.Соединить вход ваттметра М3-51 с выходом НО на АП через дополнительный аттенюатор с затуханием не менее 20 дБ.

3.Зафиксировать в протоколе точное значение затухания НО (значение для каждого образца индивидуально).

4.Осуществить местное включение изделия 1Л-118 (1РЛ-139).

5.Установитьрежимзапускарадиопередающегоустройства«РЕДКИЙ».

6.Включить ваттметр М3-51 и установить на лицевой панели необходимые параметры анализа, руководствуясь Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации 1.401.034 ТО.

7.Определить мощность зондирующих сигналов по показаниям измерительного блока Я2М-66.

8.Показания измерительного блока Я2М-66 занести в протокол.

9.Установить режим запуска радиопередающего устройства «ЧАСТЫЙ».

10.Повторить эксперимент согласно п. 6–8.

11.Выключить ваттметр М3-51.

12.Осуществить местное выключение изделия 1Л-118 (1РЛ-139).

10

Обработка результатов эксперимента

По результатам эксперимента заполнить табл. 1 и 2. В табл. 1 введены следующие обозначения:

FГР – ширина главного лепестка СЗС в режиме «РЕДКИЙ»; FГЧ – ширина главного лепестка СЗС в режиме «ЧАСТЫЙ»;

AБЛР и AБПР – соответственно уровни (в процентах) левого и правого

боковых лепестков СЗС в режиме «РЕДКИЙ», относительно уровня главного лепестка;

AБЛЧ и AБПЧ – соответственно уровни (в процентах) левого и правого

боковых лепестков СЗС в режиме «ЧАСТЫЙ», относительно уровня главного лепестка.

Втабл. 2 внестирезультатыизмерениймощностизондирующихсигналов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FГР , Гц

FГЧ

, Гц

 

FГР

 

 

AБЛР, %

AБПР

,%

 

 

AБЛР

 

AБЛЧ

,%

 

AБПЧ

,%

 

AБЛЧ

 

 

FГЧ

 

 

 

AБПР

 

 

 

AБПЧ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режим «РЕДКИЙ»

 

 

 

 

 

 

 

Режим «ЧАСТЫЙ»

 

 

 

 

 

 

 

GНО = ___________, дБ;

 

G

 

= ___________, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

доп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PPср , мкВт

 

 

P , Вт

 

 

 

 

PЧср , мкВт

 

 

 

 

P , Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В табл. 2 введены следующие обозначения: GНО – затухание НО;

Gдоп – дополнительно вносимое затухание;

PРср и PЧср – средняя мощность зондирующих сигналов (показания изме-

рительного блока Я2М-66) в режимах «РЕДКИЙ» и «ЧАСТЫЙ» соответственно;

P – истинное значение средней мощности зондирующих сигналов. Истинное значение средней мощности зондирующих сигналов (не счи-

тая погрешность ваттметра) вычисляется как произведение измеренной мощности и суммарного коэффициента затухания K – направленного ответвителя GНО и дополнительно вносимого затухания Gдоп :

P = PсрK,

P = PсрK,

Р

Ч

где K определяется из выражения

 

GНО + Gдоп =10lg K.

11

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен включать:

1)титульный лист;

2)наименование темы лабораторной работы;

3)цель работы;

4)перечень использованных приборов, материалов и оборудования;

5)ход работы;

6)оформленные спектрограммы;

7)заполненные табл. 1 и 2;

8)выводы;

9)приложения.

Вп. 5 приводятся результаты выполнения лабораторных заданий.

Вп. 6 на зарисованных спектрограммах подписываются оси координат, указывается размерность величин, отложенных по осям координат. Под каждой спектрограммой подписывается состояние органов управления анализатора спектра.

Вкачестве приложений приводятся фотографии показаний индикатора анализатора спектра и протоколы экспериментальных исследований.

Контрольные вопросы

1.Вследствие каких причин СЗС на выходе магнетрона является несимметричным?

2.Какую функцию выполняет блок нагрузок?

3.За счет чего на выходе модулятора при частом и редком запуске формируются импульсы различной длительности?

4.Каким образом осуществляется питание накала магнетрона?

5.Что понимается под средней мощностью радиопередающего устройства?

6.В чем заключается принцип генерации гармонических колебаний магнетроном?

7.Что называется искусственной длинной линией?

8.Что считается полезным сигналом на выходе модулятора?

9.Как доказать, что для повышения КПД передающего устройства применяются фиксирующие диоды?

10.Что является признаком нормальной работы радиопередающего устройства?

11.В чем заключается сущность измерения импульсной мощности передающего устройства?

12.Каким образом на выходе модулятора формируется прямоугольный

импульс?

12

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА ИЗДЕЛИЯ 1Л-118 – «ЛИРА-1» (1РЛ-139 – П-37)

Цель работы: исследование системы автоподстройки частоты местного гетеродина.

Предмет исследования: характеристика частотного дискриминатора и полоса захвата системы АПЧ местного гетеродина.

Приборы, материалы и оборудование: приемно-передающее устрой-

ство изделия 1Л-118 (1РЛ-139); анализатор спектра C4-60 (либо имеющийся аналог); осциллограф С1-93 (либо другой); соединительные кабели; персональный компьютер.

Краткие теоретические сведения

Радиоприемные устройства (ПрУ) предназначены для усиления принятых АС эхо-сигналов и преобразования их в видеоимпульсы, которые подаются на индикаторную аппаратуру.

Приемные устройства каждого канала выполнены по супергетеродинной схеме с однократным преобразованием частоты, автоматической подстройкой частоты местного гетеродина и обеспечивают работу изделия в режимах запуска «РЕДКИЙ» и «ЧАСТЫЙ» с амплитудной и когерентной обработкой эхо-сигналов.

При амплитудной обработке после детектирования и усиления сигналы всех каналов поступают на сумматор амплитудных трактов и далее на индикаторную аппаратуру изделия.

При когерентной обработке в аппаратуре цифровой СДЦ производится выделение сигналов от движущихся целей на фоне отражений от местных предметов, метеообразований и организованных пассивных помех.

В каждом приемном канале предусмотрены следующие автоматические регулировки и устройства для защиты от помех:

временная автоматическая регулировка усиления – для подавления от-

ражений от местных предметов и устранения перегрузки приемного тракта от эхо-сигналов близко расположенных целей и других источников помех;

шумовая автоматическая регулировка усиления – для стабилизации усиления приемника при длительной работе;

мгновенная автоматическая регулировка усиления – для защиты от воздействия активных шумовых помех и реализации потенциальной помехозащищенности путем согласования динамических диапазонов ПрУ с индикаторной аппаратурой;

схема с широкой полосой, ограничением и узкой полосой – для подавле-

ния активных импульсных помех длительностью меньше длительности импульса передатчика и защиты от скользящих шумовых помех;

13

устройство с малой постоянной времени (дифференцирования) – для выделения сигналов малой длительности, близкой к длительности зондирующего сигнала.

Состав и принцип работы ПрУ подробно описаны в [7, 8]. Обобщенная структурная схема ПрУ приведена на рис. 3.

Эхо-сигналы, принятые АС, подводятся к усилителю высокой частоты (УВЧ) через волноводно-коаксиальный переход (ВКП) и далее поступают на вход смесителя (СМ). На входе смесителя установлен преселектор (Прес), обеспечивающий необходимую избирательность по зеркальному каналу.

К смесителю также через ДМ подводится сигнал МГ, формирующего непрерывный гармонический сигнал.

В смесителе осуществляется преобразование высокочастотных эхосигналов в сигналы промежуточной частоты, поступающие далее на усилитель промежуточной частоты (УПЧ), где происходит предварительное усиление эхо-сигналов на промежуточной частоте. Далее, после усиления первыми тремя каскадами широкополосного усилителя эxo-сигналы поступают в УПЧ амплитудного канала, где происходит их усиление на промежуточной частоте и амплитудное детектирование. Полученные видеосигналы поступают на вход видеоусилителя амплитудного тракта.

Когерентная обработка эхо-сигналов осуществляется в УПЧ когерентного канала (на рис. 3 не показан). На его входы поступают два сигнала на промежуточной частоте. Один из них (эхо-сигнал промежуточной частоты) снимается с предпоследнего каскада УПЧ амплитудного канала, а другой (зондирующий импульс фазирования) – с выхода усилителя промежуточной частоты канала АПЧ. Эхо-сигнал промежуточной частоты используется для фазовой селекции и фазирования когерентного гетеродина в рабочем режиме (режим фазирования помехой).

Важной частью ПрУ является система АПЧ местного гетеродина. У изделий старого парка (1РЛ-139) система АПЧ беспоисковая и выполнена по принципу дискретного действия: выходной сигнал управляет работой шагового двигателя, который осуществляет механическую перестройку частоты.

Рис. 3. Структурная схема ПрУ

14

В изделиях нового парка (1Л-118) в системе АПЧ применена электронная перестройка частоты, однако принципы работы и основы построения системы остались неизменными.

Структурная схема системы АПЧ показана на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема системы АПЧ

Входными сигналами для системы АПЧ являются зондирующие импульсы передатчика, которые после ослабления в аттенюаторе АП поступают на СмАПЧ, где преобразуются в импульсы с частотой заполнения, близкой к промежуточной частоте. Смеситель АПЧ представляет собой коаксиальный контур, в котором устанавливается смесительный диод. Этот контур связан при помощи петли связи, через ослабитель, с прямоугольным волноводом АП.

С выхода СмАПЧ импульсы, усиленные в УПЧ, воздействуют на частотный дискриминатор (ЧД). В случае совпадения частот заполнения радиоимпульсов с переходной частотой ЧД, равной промежуточной частоте приемника, выходное напряжение ЧД равно или близко к нулю. При существенной же разнице частот на выходе ЧД формируются видеоимпульсы положительной или отрицательной полярности в зависимости от знака расстройки частоты. Выходные сигналы ЧД усиливаются видеоусилителями

(ВУ)

и поступают на фазоинвертор (ФИ), который имеет два выхода. Если на входе ФИ присутствует последовательность импульсов, например, положительной полярности, то на левом (по схеме) выходе эта последовательность будет повторена по знаку, а на правом будет иметь обратный знак. Каждый из выходных сигналов ФИ воздействует на свой усилитель (УС). Поскольку УС предназначен для усиления только сигналов положительной полярности, то сигнал появляется на выходе лишь одного из них. С выхода УС импульсы положительной полярности поступают на один из входов логического вентиля «И». На другой его вход поступает напряжение с выхода интегратора (ИНТ), который обеспечивает срабатывание вентиля «И» только в случае наличия на его входе последовательности из нескольких импульсов. Выходные

15

импульсы вентилей «И» поступают на схему управления исполнительным устройством (СУИУ), осуществляющим перестройку частоты МГ.

Управление частотой местного гетеродина осуществляется в режиме слежения путем изменения параметров его контура электромеханическим либо электронным способом.

Отметим, что для изделий старого и нового парка исполнительные устройства и СУИУ выполнены на разной элементной базе.

Порядок выполнения работы

Домашнее задание

При подготовке к выполнению лабораторной работы и для допуска

квыполнению экспериментальной части необходимо:

1.Изучить по конспекту лекций систему АПЧ местного гетеродина.

2.Ознакомиться с инструкциями по эксплуатации контрольно-измери- тельных приборов, необходимых для выполнения лабораторной работы.

3.Подготовить протокол экспериментального исследования (см. приложение).

Проведение эксперимента

Для проведения исследования частотного дискриминатора системы АПЧ местного гетеродина необходимо выполнить следующее:

1.Подготовить к работе анализатор спектра C4-60 согласно Техническому описанию и инструкции по эксплуатации ЕЭ1.406.056 ТО (часть 1).

2.Осуществить местное включение изделия 1Л-118 (1РЛ-139).

3.Прогреть приемно-передающую аппаратуру в течение 20 минут.

4.Соединить вход анализатора спектра C4-60 с выходом делителя мощности местного гетеродина.

5.Установить режим запуска радиопередающего устройства «ЧАСТЫЙ».

6.Установить переключатель регулировки частоты МГ в положение

«АПЧ».

7.Оценить значение частоты МГ по показаниям анализатора спектра C4-60 и зафиксировать показания шкалы на переключателе регулировки частоты. Данные занести в протокол.

16

8.Зарисовать спектрограмму сигнала МГ и сфотографировать показания индикатора анализатора спектра C4-60.

9.Сделать вывод о типе настройки МГ.

10.Установить переключатель регулировки частоты МГ в положение ручной регулировки частоты* («РРЧ»).

11.Поворачивая переключатель регулировки частоты по часовой стрелке и против часовой стрелки, определить по показаниям анализатора спектра C4-60 шаг перестройки частоты МГ.

12.Установить соединения между делителем мощности и смесителем АПЧ в штатное состояние.

13.Открутить контргайки и выдвинуть боковой замок на блоке ПАК радиоприемного устройства.

14.Осторожно выдвинуть блок ПАК до середины приборного столика.

15.Включить и подготовить к работе осциллограф С1-93.

16.Соединить вход осциллографа С1-93 с контактным выводом «ВЫХ ДИСКР» с левой стороны блока ПАК. При этом на экране осциллографа должна наблюдаться последовательность видеоимпульсов, полярность которых определяется знаком расстройки от промежуточной частоты.

17.Изменяя положение переключателя регулировки частоты, добиться отсутствия видеоимпульсов на выходе ЧД, принять найденное положение за нулевую отстройку от промежуточной частоты.

18.Изменяя частоту МГ с шагом 0,5 МГц, снять характеристику ЧД.

19.Измерение напряжения на выходе ЧД (максимальные значения импульсов) производить по осциллографу, взяв по 15–20 точек вправо и влево от промежуточной частоты.

20.Значения частотных расстроек и соответствующих им напряжений на выходе ЧД занести в протокол.

21.Выключить осциллограф С1-93.

22.Осуществить местное выключение изделия 1Л-118 (1РЛ-139).

Обработка результатов эксперимента

По результатам выполнения эксперимента построить характеристику ЧД – зависимость максимального значения импульсов на выходе ЧД UЧД от

частотной расстройки f . Определить полосу захвата системы АПЧ и крутизну характеристики ЧД по приближенной формуле

Kд

=

UЧД ( f )

|

f =0

UЧД ( f2 ) UЧД ( f1 )

,

∂Δf

 

 

 

 

 

 

f2 f1

* При проведении измерений на изделиях нового парка либо прошедших капиталь- но-восстановительный ремонт и оснащенных приемными устройствами 394ПУ01М следовать указаниям преподавателя.

 

17

где f2 и f1

– близлежащие значения частотных расстроек около переход-

ной частоты (

f2 > f1 ).

 

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен включать:

1)титульный лист;

2)наименование темы лабораторной работы;

3)цель работы;

4)перечень использованных приборов, материалов и оборудования;

5)ход работы;

6)оформленную спектрограмму сигнала МГ;

7)график характеристики ЧД;

8)расчет крутизны характеристики ЧД и пояснения по определению полосы захвата АПЧ;

9)выводы;

10)приложения.

Вп. 5 приводятся результаты выполнения эксперимента.

Вп. 6 на зарисованных спектрограммах подписываются оси координат, указываются размерность величин, отложенных по осям координат.

Вп. 7 приводится характеристика ЧД, построенная на компьютере по данным п. 18–20.

Вкачестве приложений приводятся фотографии показаний индикатора анализатора спектра и осциллографа, а также протоколы экспериментальных исследований.

Контрольные вопросы

1.Для каких целей в радиоприемных устройствах РЛС используются амплитудный и когерентный каналы?

2.Какие типы систем регулировки усиления применяются в радиоприемных устройствах РЛС?

3.Почему в канале сигнала и канале АПЧ применяются различные смесители?

4.Каким образом поддерживается разность частот магнетрона и местного гетеродина?

5.Что называется частотным дискриминатором?

18

6.Что считается полезным сигналом на выходе частотного дискрими-

натора?

7.Что выражает собой характеристика частотного дискриминатора?

8.Что такое коэффициент шума приемного устройства?

9.В каких случаях на выходе частотного дискриминатора формируется напряжение?

10.Чем объяснить, что для защиты от пассивных помех в радиоприемном устройстве используется когерентный канал?

11.Чем объяснить, что в наибольшей степени на значение коэффициента шума влияет первый каскад радиоприемного устройства?

12.Каким образом на выходе частотного дискриминатора формируется напряжение?

13.Каково назначение узкополосного фильтра на выходе смесителя?

14.Почему первый каскад радиоприемного устройства должен обладать большим коэффициентом усиления и низким коэффициентом шума?

Соседние файлы в папке книги