Принципиальная схема передатчика
Передатчик вырабатывает мощные кратковременные импульсы СВЧ, момент излучения которых антенной должен быть строго согласован с началом развёртки в индикаторе. Передатчик состоит из модулятора (МП) и магнетрона (М) (рис. 9а). Генерирование колебаний СВЧ осуществляет магнетрон, а импульсную работу магнетрону задает модулятор, управляемый синхроимпульсами от синхронизирующего генератора.
Модулятор передатчика
Модулятор обеспечивает подачу на магнетрон мощных высоковольтных импульсов прямоугольной формы заданной длительности. Частота следования Tи и продолжительность импульсов tи (рис. 9б) определяются используемой шкалой дальности. Амплитуда напряжения в импульсах Uи (рис. 9б) достигает нескольких киловольт.
Для создания высоковольтных импульсов используется принцип накопления энергии. Для этого в мощных передатчиках применяют модуляторы с накопительными конденсаторами, в менее мощных (судовых РЛС) используют магнитные модуляторы.
|
Рис. 9. Схема передатчика РЛС
В магнитном модуляторе энергия накапливается с помощью конденсаторов и превращается в импульсы с помощью специальных нелинейных дросселей (катушка индуктивности с сердечником из ферромагнитного материала). Сердечник дросселя имеет кривую намагничивания (петлю гистерезиса) близкую к прямоугольной. Индуктивность дросселя зависит от величины тока, протекающего по нему, и изменяется в широких пределах при изменении этого тока. Благодаря этому дроссель способен исполнять роль переключающего устройства, сопротивление которого при резком изменении величины магнитной индукции может быть очень велико (соответствует разомкнутому ключу) или при насыщении сердечника, когда магнитная индукция не меняется, примерно равно нулю (соответствует замкнутому ключу).
|
|
|
Магнетрон
Магнетрон является генератором мощных СВЧ-колебаний в передатчике РЛС. Получение СВЧ-колебаний потребовало разработки особого генератора, который принципиально отличен от обычных генераторов несущих колебаний, применяемых в радиосвязи.
Электрически магнетрон представляет собой электровакуумный диод с магнитным управлением. Роль анода в нем (рис. 10, поз.1) выполняет массивный медный цилиндр, помещенный торцами между полюсами мощного магнита. Внутри цилиндра вдоль его оси проточено четное число сквозных отверстий (рис. 10, поз.2), исполняющих роль резонаторных камер. Эти боковые отверстия через прорези (рис. 10, поз.4) сообщаются с центральным отверстием – катодной полостью (рис. 10, поз.5), вдоль которой проходит подогревной катод (рис. 10, поз.3).
Работа магнетрона происходит следующим образом. При разогреве катода начинается активная термоэлектронная эмиссия (вылет электронов с поверхности катода). Вылетевшие электроны двигаются по круговым орбитам вокруг катода вследствие влияния сильного магнитного поля. Таким образом, в катодной полости образуется вращающееся электронное облако, которое наводит СВЧ-колебания в резонаторных камерах. Так как резонаторные камеры сообщаются друг с другом посредством прорезей, то энергия отводится только от одной из них. Вывод энергии осуществляется с помощью специальной петли связи (рис. 10, поз.6), которая передает ее в волновод по короткому коаксиальному кабелю (рис. 10, поз.7).
|
|
|
Принципиальная схема приёмника
Радиоприёмное устройство предназначено для преобразования, усиления отражённых от целей сигналов и выделения из них видеоимпульсов с целью их дальнейшей обработки в индикаторе.
В РЛС используются приёмники супергетеродинного типа с одноступенчатым преобразованием частоты и автоматической подстройкой промежуточной частоты (рис. 11).
После приёма отраженных импульсов антенный переключатель (АП) направляет их в приёмник, где они сначала обрабатываются в преобразователе частоты. Преобразователь частоты состоит из маломощного вспомогательного генератора СВЧ (супергетеродина), выполненного на диоде Ганна (генератор Ганна – ГГ) и смесителя (СМ УПЧ). Принятые отраженные импульсы и импульсы супергетеродина взаимонакладываются в смесителе, после чего на его выходе выделяется сигнал разностной частоты,
|
|
|
|
Рис. 10. Конструкция магнетрона
называемой промежуточной. Величина промежуточной частоты принята равной 60 МГц. Сигнал промежуточной частоты проходит многокаскадное усиление в усилителе промежуточной частоты (УПЧ1). УПЧ является основным усилителем приёмника, который обеспечивает коэффициент усиления до миллиона. Усиленный сигнал промежуточной частоты поступает на обработку в детектор (Д). Последний выделяет из него путем амплитудного детектирования низкочастотную составляющую – видеосигнал. Видеосигнал дополнительно усиливается в видеоусилителе (ВУ) и подается на дальнейшую обработку в индикатор.
|
Рис. 11. Схема приёмника РЛС
Для предотвращения перегрузки УПЧ сильными сигналами от ближних объектов и подавления помех, имеющих монотонно убывающую амплитуду (такой закономерностью хорошо описывается взволнованная поверхность моря) широко применяется схема временной регулировки усиления каскадов УПЧ (ВАРУ). Принцип работы ВАРУ заключается в том, что одновременно с излучением зондирующих импульсов (или после некоторого времени задержки, устанавливаемого оператором) вырабатывается специальное напряжение, регулирующее коэффициент усиления УПЧ с течением времени по экспоненциальному закону (в момент излучения усиление равно нулю, а затем оно плавно нарастает до максимального значения).
|
|
|
Отражения от дождевых облаков, местных предметов большой протяженности создают помехи, запирающие видеоусилитель для прохождения полезных сигналов, а сама помеха засвечивает экран ЭЛТ. Для устранения этого недостатка между детектором и видеоусилителем включается дифференцирующая цепочка (ДЦ), «постоянную времени» которой можно регулировать. В результате воздействия ДЦ такая помеха отображается как разреженная засветка, на фоне которой могут наблюдаться цели. Каскады УПЧ настроены на строго фиксированную промежуточную частоту 60 МГц. Поэтому стабильность его работы, а значит и качество изображения на экране ЭЛТ зависят от того, как выдерживается номинальное значение промежуточной частоты. Для поддержания её постоянства используется схема автоматической подстройки промежуточной частоты (АПЧ). Работа схемы происходит в следующей последовательности.
Ослабленный аттенюатором (АТ) мощный сигнал магнетрона подаётся в преобразователь частоты АПЧ, который состоит из смесителя АПЧ (СМ АПЧ) и вспомогательного генератора. Роль вспомогательного генератора выполняет тот же супергетеродин (генератор Ганна), который используется в преобразователе приёмника. Выделенная на выходе СМ АПЧ разностная частота, усиливается в усилителе промежуточной частоты АПЧ (УПЧ2) и подаётся в дискриминатор (ДСК). Дискриминатор является основным устройством схемы АПЧ. Он вырабатывает управляющее напряжение нужного знака и величины в зависимости от того в какую сторону отклонена разностная частота от промежуточной (60 МГц). Это напряжение через управляющую схему (УС) подстраивает частоту супергетеродина ГГ до тех пор, пока разностная частота на выходе СМ АПЧ не сравняется с промежуточной. Кроме автоматической предусмотрена ручная подстройка частоты (РПЧ).
Особым устройством приёмника РЛС является его преобразователь. Смеситель представляет собой два волновода, соединенных общей стенкой со щелевым мостом и смесительной камерой. В качестве элементом смешивания сигналов используются последовательно соединенные диоды. Благодаря свойствам щелевого моста (равновеликое деление входных сигналов с относительным фазовым сдвигом 90°) и разнополярному подключению диодов во входных цепях УПЧ выделяется полезный сигнал.
Генератор Ганна – это пластинка арсенида галлия, на поверхности которой нанесены металлические контакты (анод и катод). Когда напряжение, приложенное к данному полупроводнику, достигает определённого уровня, у катода образуется объёмный заряд (домен). Он перемещается от катода к аноду и, достигнув его, исчезает. При этом ток во внешней цепи резко изменяется, т.е. имеет импульсный характер. Первая гармоника импульсного тока возбуждает колебания СВЧ. Изменяя подводимое к полупроводнику напряжение, можно изменять частоту импульсного тока, а значит и тока СВЧ.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 133; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!