Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Для студента... Функциональная схема РЛС

Функциональная схема РЛС
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Функциональная схема РЛС


Приемопередающее        устройство.
Приемопередающее устройство РЛС включает передатчик, антенно-волноводное устройство и приемник.
Передатчик и приемник размещаются в общем корпусе – приборе, который называется приемопередатчиком. В этом же корпусе размещается антенный переключатель. Канализация колебаний СВЧ от антенного переключателя к антенне и обратно производится с помощью общего волновода. Функциональная схема приемопередающего устройства приведена на рис. 4.2,а, а соответствующие временные диаграммы – на рис, 4.2,б.
Передатчик РЛС вырабатывает мощные кратковременные импульсы сверхвысокой частоты, поступающие для излучения в антенну. Вырабатываются такие импульсы с помощью специального генератора СВЧ, управляемого импульсным модулятором, который срабатывает при поступлении синхроимпульсов 1 от синхронизатора. Обычно синхронизатор размещается в индикаторном устройстве РЛС, но иногда он может находиться и в приемопередатчике.
В приемопередатчиках судовых РЛС применяются в качестве генераторов СВЧ специальные устройства – магнетроны, работающие на. фиксированной частоте в 3- или 10-сантиметровом, а иногда и в 8-миллиметровом диапазонах волн. Импульсная работа магнетрона осуществляется при подаче на него высокого напряжения в течение времени, равного требуемой длительности излучения импульсов. В передатчике РЛС длительность СВЧ импульсов   обусловливается   длительностью импульсов модулятора 2, изменение которой связано с переключателем шкал дальности ШД в индикаторе РЛС
В связи с тем, что импульсы передатчика повторяются через относительно большие интервалы времени, а их длительность незначительна, неэкономично использовать в качестве источника питания магнетрона обычный источник постоянного тока (выпрямитель В), рассчитанный на получение необходимой импульсной мощности в любой момент времени. Поэтому в судовых РЛС функции такого источника возлагают на модулятор, непосредственно формирующий один раз за период повторения импульсы постоянного напряжения необходимой мощности, используя для этого энергию сравнительно маломощного источника питания.
В современных РЛС могут применяются модуляторы с накопительными конденсаторами для работы с мощными магнетронами или магнитные модуляторы для магнетронов меньшей мощности, отличающиеся друг от друга принципом формирования кратковременных высоковольтных импульсов и применяющимися для этого элементами.
Импульсы 3, выработанные генератором сверхвысокой частоты ГСВЧ, по волноводу поступают в блок СВЧ непосредственно на антенный переключатель АП и ослабленными до неопасного уровня – на смеситель СМ2.
Антенный переключатель обеспечивает подключение антенны к передатчику для излучения импульса, а после прекращения излучения – к приемнику. Переключение происходит со столь малой задержкой по времени и таким образом, что при излучении импульса в приемник не проходит энергия, способная вызвать его повреждение, а при поступлении отраженных от объектов импульсов их энергия не тратится бесполезно в цепях передатчика. Кроме того, антенный переключатель предохраняет приемник и в случае прихода из антенны импульсов, принятых от соседних РЛС. Все эти процессы обеспечиваются газоразрядными и ферритовыми антенными переключателями, которые представляют собой определенное соединение газонаполненных разрядников и специальных волноводных секций.
Волновод, соединяющий приемопередатчик с антенной, обеспечивает канализацию СВЧ колебаний в обоих направлениях с минимальными потерями. С помощью вращающегося волноводного перехода ВП, имеющегося в антенне, обеспечивается излучение импульсы 3 и прием отраженных колебаний импульсы 4 последовательно по всем направлениям горизонта. Вращение антенного устройства производится через замедляющий редуктор от электродвигателя М, включаемого обычно отдельным выключателем. В антенне, кроме того, устанавливаются устройства для передачи углового положения антенны в индикатор и получения отметки курса собственного судна на его экране датчик ДУО.
Слабые отраженные импульсы СВЧ из антенны, пройдя через антенный переключатель, поступают в приемник, где они преобразуются по частоте, усиливаются и детектируются. Высокая чувствительность  приемника,   способного принимать кратковременные импульсы, наиболее просто реализуется при использовании супергетеродинного приемника с промежуточной частотой, равной обычно 60 МГц. Поэтому отраженные импульсы СВЧ без предварительного усиления непосредственно на входе приемника преобразуются в импульсы промежуточной частоты. Необходимый в этом случае преобразователь частоты, способный работать на СВЧ, использует гетеродин, выполненный на клистроне или диоде Ганна, и диодный кристаллический смеситель, которые могут работать не только на сантиметровых, но и миллиметровых волнах.
В смеситель поступают непрерывно вырабатывающиеся колебания 5 гетеродина Г с частотой fг и отраженные импульсы 4 из антенны с частотой колебаний, равной частоте магнетрона fм. В результате смешивания двух частот вырабатываются импульсы 6 промежуточной разностной частоты fп = fг – fм, которые получают необходимое усиление в УПЧ, а затем подаются на детектор, где преобразуются в видеоимпульсы импульсы 9.
В приемнике обычно применяется ручная регулировка общего усиления УПЧ, а также и временная регулировка усиления ВРУ, позволяющая уменьшить усиление для ближних объектов. Схема ВРУ, запускаемая синхроимпульсом 1, обеспечивает импульсом 7 запирание входных каскадов УПЧ на время излучения импульса передатчика, а затем постепенно увеличивает их усиление по мере прихода отраженных импульсов от все более удаленных объектов. Регулируя амплитуду импульсов ВРУ, можно в значительной степени устранить помехи от морских волн.
После детектора Д в приемниках РЛС по желанию оператора может быть включена дифференцирующая цепь с малой постоянной времени МПВ, которая выдает укороченные импульсы 10, а в результате – улучшает разрешающую способность РЛС по расстоянию и уменьшает влияние помех от дождя и др. Иногда в УПЧ приемника предусматривается переключение полосы пропускания.
Применяются два типа усилителей промежуточной частоты: с линейной или логарифмической зависимостью коэффициента усиления от уровня входного сигнала. Логарифмический УПЧ обеспечивает более равномерное усиление слабых и сильных сигналов во всем диапазоне дальности, а также повышает помехоустойчивость РЛС.
При работе РЛС частота магнетрона, а следовательно, частота принимаемых отраженных импульсов, а также и частота гетеродина могут произвольно меняться. Следовательно, разностная частота в этом случае будет отличаться от той частоты, на которую настроены контуры усилителя промежуточной частоты, и усиление приемника снижается. Для устранения этого явления радиолокационный приемник должен иметь устройство для автоматической подстройки частоты АПЧ или ручной подстройки частоты РПЧ.
Блок АПЧ следит за изменением промежуточной частоты, сравнивая ее с частотой настройки УПЧ, и, воздействуя при наличии разницы этих частот на гетеродин, изменяет частоту его колебаний так, чтобы промежуточная частота оставалась неизменной. В более простых РЛС может быть только РПЧ.



Индикаторное устройство судовой РЛС фиксирует на своем экране местоположение всех обнаруженных объектов и позволяет измерить их полярные координаты. Для этого индикатор содержит ряд функционально связанных друг с другом блоков и все органы, необходимые для управления РЛС. Обычно внутри индикаторного устройства размещается синхронизатор, который обеспечивает временное согласование работы индикатора РЛС и приемопередатчика.
В судовых РЛС применяют двухмерные индикаторы, которые определяют координаты полярной системы – расстояние и азимут (курсовой угол или пеленг). Такие индикаторы выполняют только на ЭЛТ с длительным послесвечением экрана. В зависимости от положения центра развертки (центра координат) на экране индикаторы судовых РЛС могут быть либо индикаторами кругового обзора (ИКО), либо секторного. В соответствии с типом индикации они разделяются на индикаторы относительного и истинного движения. Ориентировка изображения ИОД может быть либо по меридиану, либо по курсу, либо ориентировка «стабилизированный курс». В ИИД применяется в основном ориентировка изображения по меридиану, в некоторых случаях – ориентировка «стабилизированный курс», иногда при режиме истинного движения центр развертки все время сохраняется в центре экрана.


Кроме основного индикатора с относительным или истинным движением, в РЛС применяют также различные вспомогательные индикаторы, дублирующие или специального назначения, например для решения задачи расхождения судов.
Определение координат по расстоянию и курсовому углу, пеленгу в индикаторе судовой РЛС осуществляется при радиально-круговой развертке луча на его экране. Поэтому основная задача индикаторов — получение развертки этого вида (при возможности смещения центра по экрану ЭЛТ) и создание отметок для отсчета расстояния и направления. Для этого индикатор должен содержать:
ЭЛТ с соответствующими схемами для управления лучом;
устройство, обеспечивающее получение радиально-круговой развертки при различных способах ориентировки изображения;
устройство для смещения центра развертки на экране ЭЛТ в заданную точку или в соответствии с движением собственного судна;
устройства для получения электронного визира и вспомогательных отметок (НКД, ПКД, отметки курса и т. д.) и подачи их на ЭЛТ.
Функциональная схема и временные диаграммы индикаторного устройства, отвечающего перечисленным требованиям, приведены на рис. 4,3.
Импульс 1 от синхронизатора поступает на ряд блоков, обеспечивающих получение развертки луча на экране ЭЛТ и формирование вспомогательных отметок.
Формирование импульсов 2 радиально круговой развертки РКР и импульсов 2' развертки электронного визира направления ЭВН осуществляется блоками РКР и ЭВН. Чередование импульсов разверток во времени обеспечивается коммутатором К. Импульсы идут друг за другом или вместо одного из импульсов развертки РКР подается импульс развертки ЭВН. Поступают импульсы развертки на систему неподвижных взаимно перпендикулярных катушек КО, размещенных на горловине ЭЛТ совместно с катушками смещения центра КС. Направление отклонения луча РКР на экране задается блоком связи с антенной и гирокомпасом САГ, на который подаются сигналы от антенного устройства АУ и гирокомпаса ГК. Благодаря соответствующему изменению амплитуды импульсов РКР в .катушках отклонения при    вращении    антенны   происходит синхронно-синфазное вращение луча на экране ЭЛТ и антенны.
При ориентировке «Север» вводятся данные от гирокомпаса и луч развертки дополнительно разворачивается на угол истинного курса судна, что и делает изображение на экране независимым от рыскания судна или изменения его курса. При переходе от ориентировки «Курс» к ориентировке «Север» требуется согласование с показаниями гирокомпаса.
Длительность импульсов РКР на различных шкалах дальности изменяется переключателем ШД. Одновременно с этим происходит изменение длительности импульсов подсветки луча 3, обеспечивающих свечение луча развертки только при отклонении от центра экрана к его краю. Подаются эти импульсы на электрод, управляющий яркостью луча ЭЛТ.
Блок ЭВН вырабатывает импульсы развертки 2' способом, аналогичным способу получения импульсов РКР, но направление луча развертки визира на экране ЭЛТ задается ручкой «Направление ЭВН». Импульсы подсветки визира 3' подсвечивают луч так же, как и импульсы 3, только при отклонении луча из центра развертки. Осуществив связь между блоками ЭВН и ПКД, можно создать на визирной линии, непрерывно видимую яркую точку, удаленную от центра на расстояние, установленное ручкой «Дальность». В некоторых РЛС блок ПКД может изменять длительность импульса подсветки визира, изменяя тем самым светящуюся длину визира на экране. В РЛС без электронного визира блоки К и ЭВН отсутствуют.
Смещение центра развертки из центра экрана достигается с помощью блока смещения БС, из которого на катушки смещения подаются постоянные токи определенной величины и направления. С помощью ручек «X» и «У» изменяют величину и направление токов в обеих катушках, благодаря чему центр развертки можно устанавливать в любую точку экрана (обычно в пределах не далее 2/3 радиуса экрана от его центра).
При наличии в РЛС истинного движения блок ИИД, связанный с гирокомпасом и лагом, производит плавное смещение центра развертки в соответствии с движением собственного судна. Скорость перемещения центра на различных шкалах дальности задается переключателем ШД.
Видеоимпульсы 4 с выхода приемника поступают на электрод управления яркостью ЭЛТ через видеосмеситель ВС. Кроме того, через видеосмеситель на ЭЛТ поступают импульсы НКД, ПКД и отметки курса, вырабатываемые отдельными блоками. Блок НКД вырабатывает серию кратковременных импульсов 5, повторяющихся с заданным периодом ТНКД. Поступление этих импульсов на ЭЛТ вызывает периодическое увеличение яркости луча РКР и на нем образуются светящиеся точки, которые при вращении луча создают неподвижные кольца дальности (метки дальности). Блок ПКД вырабатывает в течение каждого хода развертки кратковременные одиночные импульсы 6, временное положение которых можно изменять ручкой «Дальность». Отметка курса на экране ЭЛТ создается импульсами 7, которые при пересечении антенной носового направления судна увеличивают яркость РКР в течение нескольких ее ходов (во время формирования импульсов развертки ЭВН импульсы 7 отсутствуют). Совместное действие всех импульсов (диаграмма 5 на рис. 4.3, б) создает полное радиолокационное изображение на экране индикатора. Регулировка общей яркости РКР и электронного визира, НКД, ПКД, ОК, осуществляется отдельными ручками, изменяющими амплитуду импульсов подсветки 3 и 3' и амплитуду импульсов меток дальности и отметки курса.
В качестве синхронизатора в РЛС используются формирователи кратковременных импульсов как выполненные по сравнительно сложным схемам с высокой стабильностью периода повторения, так и более простые генераторы импульсов. В синхронизаторах предусматривается переключение частоты повторения вырабатываемых импульсов на различных шкалах дальности. Иногда частоту повторения можно «качать» в некоторых пределах с целью устранения помех на последующих ходах развертки, которые могут возникать от удаленных объектов при сверхрефракции. В некоторых РЛС синхронизатор, помимо синхроимпульсов, может вырабатывать и ряд других импульсов, которые обычно получают в блоках индикатора и приемопередатчика, например импульсы ПКД, НКД, подсветки, ВРУ и др.
Необходимое временное положение синхроимпульсов, поступающих в запускаемые блоки, обеспечивается в РЛС линиями задержки, которые включаются в соответствующую цепь. Это позволяет учесть как время срабатывания данных блоков, так и длину соединяющих кабелей. При необходимости отдельные блоки могут быть запущены ранее других.


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить