Принцип формирования масштабных отметок азимута

Изучение этого вопроса целесообразно провести с применением элементов проблемного изучения путем постановки следующих вопросов.

1. Какой принцип радиолокации используется для определения азимута цели?

Ответ: принцип направленного излучения и приема электромагнитной энергии СВЧ.

2. Каким методом определяется азимут цели в импульсной РЛС?

Ответ: Методом максимума. При отражении электромагнитной энергии от цели на экране индикатора РЛС появляется отметка, положение которой соответствует максимуму ДНА (углу поворота антенны).

2. Высветить рисунок 4.1 (слайд) и поставить задачу:

определить азимут цели №1,2,3 или 4). Заслушав два-три ответа студентов и точный отсчет (β₁ = 80⁰, β₂ = 152⁰, β₃ = 195⁰, β₄ = 345⁰), сделать вывод: для точного определения азимута целей на экранах индикаторов РЛС необходимы отметки азимута

4. Каким способом можно получить шкалу азимута?

Ответ (вероятны два ответа):

- шкалу азимута можно получить путем разделения экрана индикаторов на секторы через определенное число градусов и нанесения шкалы;

- путем подсвета прямого хода развертки дальности через определенное число градусов.

Первый способ создания отметок азимута называется механическим, второй – электронным (электрическим).

Механический способ получения отметок азимута в практике не используется ввиду низкой точности определения азимута. Это объясняется тем, что при изменении скорости вращения антенны (что всегда имеет место) отметки шкалы азимута не будут совпадать с истинным положением антенны.

Электрический способ создания отметок азимута наиболее точен и используется практически во всех индикаторах.

 

5. Что должна представлять собой электронная отметка азимута? Или как получить засветку развертки дальности на экране индикатора?

После обсуждения этого вопроса сделать вывод:

Электрическая отметка азимута – это импульс напряжения прямоугольной формы, положительной полярности (если он подается на управляющий электрод ЭЛТ) или отрицательной (если подается на катод ЭЛТ).

 

Следующим этапом изучения является вопрос начала формирования отметок азимута и ее длительности. На этом этапе целесообразно задать следующие вопросы:

 

6. В какой момент времени нужно подавать импульсы азимута отметок на ЭЛТ?

После обсуждения всех ответов сделать вывод:

Начало формирования азимутальных отметок должно быть жестко привязано (синхронизировано) к углу поворота антенны и началу развертки дальности (импульса запуска РЛС).

 

7. Какой длительности должен быть импульс отметки азимута?

Вывод после обсуждения:

Для засвета линии развертки по всему радиусу экрана ЭЛТ длительность импульса отметки азимута должна быть равна или немного меньше периода повторения зондирующих импульсов. Только в этом случае будет осуществляться засветка развертки дальности на всех масштабах.

 

 

Эпюры напряжений представлены на рис. 4.2 (слайд).

 

Обобщенный вывод

Для получения отметок азимута на экране индикатора РЛС необходимо сформировать периодическую последовательность импульсов прямоугольной формы, длительностью несколько меньшей периода повторения зондирующих импульсов РЛС. Формирование импульса отметок азимута должно быть синхронизировано с углом поворота антенны и импульсами запуска РЛС.

 

Для привязки импульсов отметок азимута к углу поворота антенны в схеме формирования должен быть датчик, связанный с осью антенны и выдающий первичное напряжение при прохождении антенной определенных углов. Величина углов выдачи первичного напряжения определяется требуемой дискретностью (градацией) азимутальных отметок. В качестве датчиков отметок азимута чаше всего используются кулачковый механизм или сельсин-датчик. Поэтому различают два метода формирования отметок азимута: электромеханический и метод нулевого отсчета.

Типовая структурная схема формирования азимутальных отметок электромеханическим способом показана на рис.4.3 (слайд).

Кулачковый механизм (датчик азимутальных отметок) через редуктор связан с осью вращения антенны. Контакты кулачкового механизма за один оборот антенны замыкается столько раз, сколько требуется выработать отметок азимута.

(В индикаторах изучаемых РЛС используется градация масштабных отметок азимута 10⁰ и 30⁰). Например, если формируются десятиградусные масштабные отметки, контакты должны замыкаться 36 раз (360⁰:36)=10⁰. В момент замыкания контактов на сопротивлении нагрузки (R_H) выделяется импульс, который и является первичным сигналом для формирования импульсов отметок азимута (рис.4.4 а, слайд).

Первичный импульс датчика азимутальных отметок запускает схему расширения, которая вырабатывает импульс длительностью, несколько большей периода повторения зондирующих импульсов РЛС (рис.4.4 б). Обычно в качестве схемы расширения используется мультивибратор в ждущем режиме.

Импульсы с выхода схемы расширения поступают на один из входов схемы синхронизации. Каскад синхронизации представляет собой схему совпадения. На второй вход схемы синхронизации подаются импульсы запуска РЛС (рис.4.4 в). В момент совпадения импульсов схемы расширения и импульсов запуска на выходе схемы синхронизации появляется импульс (рис.4.4 г). Этим достигается привязка импульса отметок азимута к углу поворота антенны и началу развертки дальности.

Импульс схемы синхронизации является запускающим для генератора отметок азимута. При поступлении импульса со схемы синхронизации запускается генератор масштабных отметок азимута, который вырабатывает импульс синхронизированной отметки азимута (рис.4.4 д). Импульс отметки азимута выдается на ЭЛТ и обеспечивает подсвет прямого хода развертки дальности, в результате чего образуется масштабная шкала азимута.

Для удобства отсчета цели тридцатиградусные отметки высвечиваются более ярко. Это достигается специальной конструкцией датчика азимутальных отметок. Вид экрана ИКО с масштабными отметками показан на рис.4.5 (слайд).

Примечание. Здесь же показать студентам, что при наличии отметок азимута точность определения азимута цели повышается. С этой целью поставить задачу по определению координат целей.

В заключении указать студентам, что электромеханический метод формирования отметок азимута применяется в РЛС 5Н84.

Достоинство метода – простота реализации. Недостаток – малый срок службы контактов и разброс моментов их срабатывания, что влияет на точность в формировании отметок.

Метод нулевого отсчета с использованием сельсинов нашел наибольшее распространение в схемах формирования отметок азимута. Структурная схема этого метода показана на рис.4.6 (слайд).

 

Основными элементами схемы является датчик и формирователь отметок азимута. Датчик азимутальных отметок представляет собой синхронную передачу, работающую в трансформаторном режиме. Ротор сельсина датчика через редуктор связан с антенной, а ротор сельсина приемника заторможен. Коэффициент передачи редуктора, исходя из требуемой градации отметок, определяется, по формуле:

Например, для формирования пятиградусных отметок азимута коэффициент передачи должен быть равен 1:36, для тридцатиградусных – 1:6.

При вращении ротора сельсина датчика синхронно с антенной в однофазной обмотке сельсина приемника индуктируется ЭДС с частотой питающего напряжения по закону синуса в зависимости от угла поворота антенны (рис.4.7, слайд).

За один оборот антенны напряжение на выходе сельсина приемника имеет нулевые значения при углах поворота антенны кратных принятой градации отметок (на рисунке Δβ⁰ = 5⁰).

Напряжение с выхода сельсина приемника подается на вход усилителя-ограничителя схемы формирования отметок азимута, где происходит их детектирование, усиление и ограничение (рис.4.7 б). Максимумы напряжения на выходе ограничителя соответствуют градационным углам поворота антенны. Далее это напряжение поступает на вход схемы синхронизации. На другой вход схемы подаются импульсы запуска РЛС (рис. 4.7 в) в момент совпадения импульсов на обоих входах, на выходе схемы появляется импульс. Таким образом осуществляется привязка импульсов датчика азимутальных отметок к началу развертки по дальности и к азимуту поворота антенны.

 

Импульс схемы синхронизации запускает генератор отметок азимута, который вырабатывает прямоугольный импульс длительностью, несколько меньше, чем период повторения импульсов РЛС. Этот импульс на ЭЛТ передается для подсвета прямого хода развертки дальности.

Для получения шкал с двумя и более градациями необходимо иметь несколько каналов формирования отметок. Каналы формирования отличаются друг от друга только коэффициентом передачи редуктора.

 

В Ы В О Д Ы

Отметки азимута обеспечивают создание электронной шкалы азимута на экранах индикаторов и предназначены для точного определения азимута целей.

Для формирования отметок азимута в практике используется, в основном, электромеханический и метод нулевого отсчета, в результате чего формируется импульс прямоугольной формы длительностью несколько меньшей периода повторения импульсов РЛС, жестко связанный с углом поворота антенны и импульсами запуска.

Второй учебный вопрос