Структурная схема когерентно-импульсной РЛС с различными режимами фазирования

- антенна;

- антенный переключатель (АП);

- смеситель сигнала;

- УПЧ;

- амплитудный детектор.

Состав когерентного канала:

- антенна;

- антенный переключатель;

- смеситель сигнала;

- УПЧ;

- фазовый детектор;

- устройство череспериодной компенсации.

Состав канала фазирования:

- смеситель фазирования;

- каскад внешнего фазирования;

- УПЧ;

- переключатель фазирования В₂;

- когерентный гетеродин.

Фазирование когерентного гетеродина осуществляется зондирующим импульсом генератора СВЧ (внутреннее фазирование). Внешнее фазирование рассмотрено ниже.

При когерентной обработке эхо-сигналов дальность РЛС уменьшается, поэтому ею пользуются для наблюдения цели на фоне пассивных помех. В этом случае эхо-сигналы на индикаторы подаются с когерентного канала. Если цель находится вне зоны пассивных помех, то индикаторы подключаются к амплитудному каналу. Переключение осуществляется переключателем В₁ АМПЛИТУДНЫЙ-КОГЕРЕНТНЫЙ.

Когерентный гетеродин, работающий на промежуточной частоте, служит для создания опорного напряжения, необходимого для работы фазового детектора. Фазу опорному напряжению задает зондирующий импульс или пассивная помеха (слайд № 91).

Для преобразования в промежуточную частоту фазирующих импульсов и эхо-сигналов используется один и тот же местных гетеродин, из-за чего возможный уход частоты местного гетеродина в одинаковой мере сказывается на фазирующий импульс и эхо-сигнал. В результате этого нестабильность местного гетеродина компенсируется.

Фазирующий импульс после преобразования и усиления подается в когерентный гетеродин, который в этом случае работает как резонансный усилитель, а по окончании зондирующего сигнала переходит в режим автогенерации. В устройстве череспериодной компенсации (ЧПК) происходит дополнительная обработка эхо-сигналов с целью компенсации пассивных помех. После ЧПК на индикаторы поступают только эхо-сигналы от подвижных объектов (слайд № 92).

Третий учебный вопрос.

Принцип компенсации действия ветра

Если дипольные помехи перемещаются под действием ветра, то они не будут полностью скомпенсированы. Для компенсации ветра необходимо в опорное напряжение, вырабатываемое когерентным гетеродином, ввести изменение частоты, пропорциональное скорости ветра f_кг ± F_в где f_кг частота когерентного гетеродина, F_в – поправка на скорость ветра.

При практической реализации компенсации ветра необходимо к f_кг = 30 МГц вносить поправку F_в ≈ ± 100 Гц. Одним из способов реализации поправки является двукратное преобразование частоты (слайд № 93, 94).

В смесителе 1 происходит первое смешивание частоты f_кг и F₁. Из ряда комбинационных частот фильтр пропускает частоту f_кг - F₁. В смесителе П осуществляется второе смешивание частоты f_кг - F₁ и частоты перестраиваемого гетеродина F₁ ± F_в

(f_кг - F₁) + (F₁ ± F_в) = f_кг ± F_в

Так как f_кг >>F₁, то поправка F_в вносится частоте F₁, на которой работает перестраиваемый генератор. Регулировкой КОМПЕНСАЦИЯ ВЕТРА-КВ добиваются минимальных остатков от пассивных помех на индикаторах.

Для защиты от дипольных отражателей большой протяженности ручная компенсация ветра не эффективна, так как ветер имеет разные направления и скорость. При таких условиях целесообразно фазировать когерентный гетеродин самой помехой (слайд № 95).

Так как скорость самолетов значительно больше скорости ветра, то на основе этого различия выделяются сигналы целей на фоне помех. Эхо-сигналы с УПЧ через каскад внешнего фазирования поступают на когерентный гетеродин для навязывания ему фазы «внешнее фазирование». Фазирование должно осуществляться только протяженными эхо-сигналами, а не эхо-сигналами одиночных объектов. Так как исключить фазирование эхо-сигналов одиночных целей невозможно, то навязывание фазы происходит с опаздыванием tз = τ_u. От протяженных пассивных помех остается при этом не скомпенсированная передняя кромка (слайд № 96,97).

Функциональная схема канала внешнего фазирования изображена на (слайд № 98).Для наблюдения цели на фоне «местников» целесообразно применять внутреннее фазирование, а на фоне сплошных дипольных – внешнее.

Четвертый учебный вопрос

ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

Фазовый детектор (ФД) служит для преобразования фазовых отличий пачки отраженных эхо-сигналов в амплитудные. Это отличие осуществляется сравнением отраженного радиоимпульса с опорным напряжением, поэтому фазовый детектор имеет два входа.

В фазовом детекторе осуществляются две операции:

- сложение двух сигналов одинаковой частоты, что достигается включением двух источников ЭДС в одну электрическую цепь;

- детектирование результирующего напряжения (слайд № 99).

Рассмотрим аналитически сложение двух гармонических сигналов

При условии U_тс = U_ткг

Графически эта зависимость показана на (слайд № 100).

Как видно из рисунка, при значениях φ = 2πп, где п = 1, 2, 3, приращение фазы Δφ не дает приращения амплитуды U_тб. Это явление называется «слепой фазой». «Слепая фаза» – это недостаток простого фазового детектора. Для его устранения применяются балансные фазовые детекторы (рис. 4.9., слайд № 381).

При условии U_тс1 = U_тс2 = U_{т кг} суммарное напряжение, приложенное к диодам Д1 и Д2, имеет величину, зависящую от соотношения фаз (рис. 4.10, карточка ТУ № 87).

Для данного случая к диоду Д1 приложится бóльшее напряжение, чем к диоду Д2. На конденсаторе С2 напряжение больше напряжения на конденсаторе С1. На выходе U_вых = U_С1 – U_С2 напряжение будет положительной полярности.

Графически зависимость U_тб = f(φ) показана на (слайд № 103).

Если в одном плече фазового детектора амплитуда выходного напряжения минимальна, то в другом она максимальна, а в целом – отсутствует «слепая фаза».

В радиолокаторах применяются только балансные фазовые детекторы. Если к выходу фазового детектора подключить индикатор с амплитудной отметкой, то на нем можно отложить сигналы от подвижных и неподвижных объектов. Смесь сигналов от подвижных и неподвижных объектов на выходе ФД имеет вид, показанный на (слайд № 104).

Эхо-сигналы, поступающие на вертикально отклоняющие пластины индикатора с амплитудной отметкой, имеют вид, изображенный на слайде № 105.

Эхо-сигнал от подвижного объекта наблюдается заштрихованным, а от неподвижного – вид огибающей с постоянной амплитудой. Основным индикатором является ИКО с яркостной отметкой, в котором применяется ЭЛТ с длинным послесвечением. На таком индикаторе пульсирующий сигнал от подвижного объекта нельзя отличить от неподвижного, поэтому производится компенсация помех в ЧПК.

Заключительная часть

- Вывод по занятию;

Достигнуты учебные цели;

- Вопросы для контроля усвоения материала

Задание на самоподготовку:

1. Справочник по основам радиолокационной техники. Воениздат, 1967. Стр. 505-511.

2. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. Стр. 435-437, 461-466.

Окончание занятия;

Руководитель занятия: