Метеонавигационные радиолокационные станции МНРЛС.

Цель лекции: Изучение МНРЛС.

Вопросы лекции:

20.1. Назначение, выполняемые функции;

20.2. Распределение частотного диапазона;

20.3. Состав типовой МНРЛС;

20.4.МНРЛС «Гроза»;

20.5. Weather radar;

20.6. Weather radar В737.

 

Назначение, выполняемые функции

Метеонавигационные радиолокационные станции (МНРЛС) позволяют обнаружить зоны грозовой деятельности и обойти их. При наличии облачных структур на расстоянии до 200 км по курсу полета МНРЛС сигнализируют об этом пилотам. Для решения навигационных задач предусмотрен режим обзора рельефа поверхности земли. В последние годы в соответствии с документами ICAO авиакомпаниям рекомендуется использовать бортовые метеорадары обнаруживающие так называемый «сдвиг ветра» при взлете и посадке ВС, который представляет реальную опасность для ЛА и может привести к катастрофе.

Под «сдвигом ветра» подразумеваются низковысотные турбулентные зоны, находящиеся впереди основного грозового фронта и характеризующиеся малым содержанием влаги. Для обнаружения «сдвига ветра» используются специальные алгоритмы, основанные на доплеровской обработке принятого сигнала.
Сдвиг ветра обнаруживается на дальности до 10 км.

Особенность МНРЛС – автономность. Информация о координатах и характере радиолокационных целей извлекается из отраженного от целей зондирующего сигнала. Все МНРЛС работают в режиме импульсного излучения сигнала с длиной волны около 3,2 см.

   Функции МНРЛС:

1.Обнаружение, определение координат и степени опасности ГМО.

2.Получение равноконтрастного изображения земной поверхности и определение координат наземных объектов.

3.Навигационный обзор земной поверхности с использованием симметричной ДН и определение координат наземных объектов.

4.Измерение угла сноса ЛА.

5. Обнаружение сдвига ветра.

   Требования к МНРЛС:

МНРЛС должны обеспечивать:

- указание углового положения, дальности и степени опасности гидрометеорологических образований (ГМО), положения ЛА относительно наземных ориентиров, а также угла сноса ЛА для визуального отображения экипажу;

- выдачу информации в виде электрических сигналов в другое оборудование, если эти сигналы используются.

 

Распределение частотного диапазона

       

Состав типовой МНРЛС

В состав типовой МНРЛС входят 1 или 2 приемопередатчика (если 2, то с волновым переключателем), антенный блок, волноводный тракт и пульт управления. Если на борту есть система индикации, для вывода метеоинформации используются ее индикаторы. Для этой цели в приемопередатчике предусматривается стандартный цифровой выход. При отсутствии системы индикации в состав метеорадиолокатора включается свой экранный индикатор.

Антенный блок предназначен для
излучения СВЧ-импульсов, генерируемых
приемопередатчиком, в виде узкого луча
вертикальной поляризации и приема
отраженных сигналов. МНРЛС работает в
сантиметровом диапазоне, частота излучения
9345±15МГц.                                       Антенный блок

Рис.20.1. Антенный блок радиолокатора

устанавливается под радиопрозрачным обтекателем в носовом отсеке. Он состоит из волноводно-щелевой антенной решетки и электропривода с редуктором (рис.20.1). Антенная решетка сканирует влево-вправо от направления полета в диапазоне ±90°, скорость сканирования не менее 15 раз в минуту. В диапазоне сканирования метеолокатор испускает множество отдельных радиолучей (до 1024), каждый луч разбивается при приеме на множество расположенных друг за другом точек (типовое значение 256 точек, максимальное - 512) и для каждой точки измеряется уровень отраженного сигнала, который свидетельствует о наличии и плотности облаков и о турбулентности.

Приемопередатчик обрабатывает полученную информацию и выдает результаты измерений турбулентности в систему индикации. Выдаваемая информация масштабируется в зависимости от установленного на пульте управления диапазона дальности. На экране индикатора уровни отраженного сигнала изображаются точками разного цвета, обычно по мере увеличения уровня отраженного сигнала цвета располагают так: черный, зеленый, желтый, красный. Для турбулентности предусмотрен коричневый цвет, для сильной турбулентности - пурпурный. В результате точки создают на экране очертания метеообразований, расположенных в направлении полета. Как можно видеть на рис.20.2, на индикаторе видны очертания облачности, находящейся прямо по курсу полета. Более темные (красные) зоны соответствуют более опасным метеообразованиям.

Рис.20.2. Изображение на индикаторе радиолокатора

При эволюциях ЛА метеорадиолокатор стабилизирует луч антенны. Для этого он принимает информацию по углам крена и тангажа от ИНС.

Чтобы ускорить обзор пилот может с пульта управления уменьшить диапазон сканирования до ±45°. Также он может задавать угол наклона антенны в пределах ±15° градусов от горизонтальной оси ЛА. Это позволяет отстроиться от помех и повысить четкость изображения, рассматривать вертикальную структуру облачности, а при наклоне антенны вниз, к земле – использовать МНРЛС для обзора рельефа земной поверхности в целях навигации.

При высоте полета 12000 м МНРЛС позволяет обнаружить грозовые образования и города на расстоянии до 550 км.

 

Типы МНРЛС: Гроза-154, Градиент, Контур, Буран-85, МНРЛС-85

 

МНРЛС «Гроза».

Подробно рассматривается в [2] рекомендуемой литературы.

Общие сведения. Назначение.

Радиолокационная станция (РЛС) «Гроза М» предназначена для обеспечения безопасности полетов в сложной метеообстанов­ке и отсутствии визуальной видимости и позволяет экипажу са­молета решать следующие задачи:

-наблюдать на экране индикатора метеообстановку впереди самолета и выявлять облачности с турбулентной грозовой дея­тельностью;

- методом контурной индикации выделять среди облачности зоны опасных грозовых очагов и возможность их обхода;

- наблюдать на экране индикатора панораму пролетаемой местности в пределах азимутальных углов + 100° относительно строительной оси самолета и на дальности, определяемой техни­ческими возможностями РЛС с целью навигационной ориенти­ровки по характерным радиолокационным ориентирам и кор­ректировать направление полета;

- измерять угол сноса самолета (в зависимости от варианта).

Радиолокатор помехоустойчив. При крене и тангаже самолета изображение на экране индикатора не искажается за счет приме­нения схемы гиростабилизации плоскости обзора.

 

Комплект и размещение на самолете (для «ГРОЗА М-154»).

В комплект РЛС «Гроза М» входят следующие блоки и уст­ройства, которые на самолете размещены:

- антенный блок ГР1БМ с рефлектором — в носовом радио­отсеке под радиопрозрачным обтекателем;

- моноблок, состоящий из групповой амортизационной рамы ГР345.2,на которой установлены два приемопередатчика ГР2БМ (основной и резервный), блок стабилизации и управления ГР720 и волноводный коммутатор ГР47 - в первом техническом отсе­ке между шпангоутами № 5-7 слева от оси самолета;

- волноводный тракт ГР32-154 соединяет приемопередатчи­ки с волноводным коммутатором через гермошпангоут № 3 с антенной;

- коробка коммутации ГР17 и контрольный соединитель -рядом с моноблоком;

- два индикаторных устройства ГР430 на индивидуальных рамах ГРЗЗЗ с козырьками — на боковых пультах пилотов;

- блок управления и формирования развертки ГР452 — на среднем пульте пилотов;

- второй контрольный соединитель «Контроль Гроза» — на правом боковом пульте пилота.

 

Основные эксплуатационно-технические характеристики

       (для «ГРОЗА М-154» с диаметром антенны 760мм).

1. Средняя дальность наблюдения:

зон грозовой деятельности среднего разви­тия, км, не менее.......... 200

особо крупных городов и промышленных центров, км, не менее......... 280

областных городов и средних промышлен­ных центров, км, не менее......... 230

водоемов, рек и незастроенных участков земн. поверхности, км, не менее.... 150

2. Диапазон высот полета, в котором обеспе­чивается равномерная контрастность радио­локационного изображения земной поверх­ности, м 7000—9000

3. Диапазон углов наклона оси диаграммы на­правленности относительно плоскости гори­зонта, град................... вверх 10 вниз 15

4. Диапазон углов азимутального обзора в обе стороны относительно строительной оси са­молета, град........................................... ± 100

5. Угол крена и тангажа, при котором система гиростабилизации обеспечивает устойчивое изображение, град.................................. 20

6. Частота азимутального сканирования ан­тенны, циклов/мин............ 10 + 3

7. Частота излучаемых СВЧ колебаний, МГц 9375

8. Длительность излучаемых радиоимпульсов, мкс....................... 3,5 ± 0,3

9. Частота повторения излучаемых радиоим­пульсов, Гц......400

10. Минимальная импульсная мощность излу­чения, кВт................ 9

11. Чувствительность приемного устройства, дБ/мВт, не менее............ 100

12. Ширина диаграммы направленности антен­ны, град, не более.............. 3

13. Нелинейность развертки на экранах инди­каторов, %, не более.......... 20

14. Масштабы развертки на экранах индикато­ров плавнорегулируемых, км.................. 10—375

15. Количество меток дальности, расположен­ных на развертке в рабочей части экрана индикаторного блока, должно быть:

при крайнем левом положении регулятора«Масштаб»....... метки отсутст­вуют

при крайнем правом положении регулятора «Масштаб».... 4 метки по 25

км и 2 метки по 100 км

16. Потребляемая мощность по цепям питания:

200/115 В 400 Гц, ВА, не более............. 450

36 В 400 Гц, В-А, не более..................... 36

27 В, Вт................................................ 120

17. Масса комплекта, кг.............................. 60

 

Функциональная схема и принцип работы.

РЛС «Гроза М» представляет собой автономную импульсную РЛС трехсантиметрового диапазона волн со сканирующей в ази­мутальной плоскости антенной. В соответствии с тактическим назначением РЛС «Гроза М» эксплуатируется в следующих ре­жимах работы: «Готов», «Земля», «Метео», «Контур», «Контроль» (или вместо «Контроль» - «Снос» в зависимости от варианта).

 Необходимый режим работы обеспечивается установкой переключателя «Режим» на блоке управления и формирования развертки или на индикаторном блоке, в зависимости от комплектации(типа ВС).

1. Режим «Готов» является вспомогательным.

 В этом режиме РЛС подключается к питающим напряжениям бортсети самолета без включения высокого напряжения передатчика и находится в состоянии готовности к работе.

2. Режим«Земля».

В этом режиме на индикаторах в поляр­ных координатах (азимут — дальность) воспроизводится непре­рывная радиолокационная карта земной поверхности, располо­женная впереди самолета в пределах азимутальных углов ± 100 ° относительно строительной оси самолета.

Для получения равноконтрастного изображения фона земной поверхности на экранах индикаторов в режиме «Земля» на мас­штабах менее 200 км обзор земной поверхности осуществляется веерной диаграммой направленности вида «Косеканс - квад­рат». Для получения такой диаграммы направленности применя­ются зеркало антенного рефлектора двойной кривизны и схема коммутации диаграмм направленности с использованием ферритового вращателя плоскости поляризации электромагнитной волны, расположенного в антенном облучателе.

На масштабах от 200 до 300 км, в целях повышения дальнос­ти наблюдения на экранах индикаторов фона земной поверхнос­ти и промышленных центров, обзор производится поочередно веерной и узкой (игольчатой) диаграммами направленности. Пе­реключение плоскости поляризации волны происходит в край­них положениях антенны, причем при движении рефлектора антенны влево формируется веерная диаграмма, а вправо -игольчатая.

При использовании масштаба свыше 300 км обзор земной по­верхности осуществляется только игольчатым лучом, так как игольчатый луч имеет коэффициент направленного действия в два раза больше, а следовательно, дальность наблюдения получа­ется наибольшей. При этом, благодаря особенностям построения высокочастотной части антенны, обеспечивается эффективное перекрытие диаграммой всего индицируемого на экране диапазо­на дальностей.

В режиме «Земля» схема видеоусилителя индикаторного уст­ройства видоизменяется. Усилитель становится трехтоновым, что дает возможность получить на экране индикатора контрастное трехтоновое изображение местности, лежащей впереди самолета.

 

3. Режим «Метео» предусмотрен для получения на экране радиолокационного изображения воздушной обстановки. Оно мо­жет содержать отражения от различных гидрометеообразований в атмосфере: грозовых фронтов, областей с повышенной турбу­лентностью движения воздушных масс, вихреобразований и дру­гих явлений. Кроме того, этот режим используется для обнару­жения горных вершин и определения достаточности превыше­ния самолета над ними, а также для обнаружения других само­летов, находящихся на том же эшелоне.

В режиме «Метео» на всех масштабах используется узкая ди­аграмма

направленности, что позволяет исключить наблюдения в этом режиме мешающих отражений от земной поверхности на всех высотах, превышающих 1000 м.

При необходимости про­смотра пространства под другими углами места диаграмма на­правленности антенны может быть наклонена вручную относи­тельно плоскости горизонта вверх до 10° и вниз до 15° при одно­временном сохранении работоспособности системы гиростабилизации. При этом возможно появление на экране индикаторов отражений от земной поверхности на дальностях, зависящих от установленного угла наклона.

 

4. Режим «Контур». В данном режиме экипажем оценивается степень опасности полета в обнаруженной зоне грозовой деятель­ности или мощнокучевой облачности методом контурной индика­ции. Возможность выделения опасных зон основана на том, что интенсивность сигнала, отраженного от них, значительно больше, чем интенсивность сигнала, отраженного от неопасных зон.

В схеме видеоусилителя сильные сигналы, соответствующие опасным зонам, подавляются и на их месте появляются темные контуры, контрастно выделяющиеся на светлом фоне, образо­ванном отражениями от неопасных зон.

В режиме «Контур» используется узкая диаграмма направ­ленности. Включается схема ВАРУ, исключающая возможность ошибочной оценки близкой неопасной облачности, дающей силь­ный отраженный сигнал как опасный.

 

5. Режим «Контроль» используется для проверки работоспо­собности каналов РЛС: индикации, приемного, передающего и гиростабилизации.

 В режиме «Контроль» сигнал + 27 В из блока управления и формирования развертки поступает в блок стабили­зации и управления. При этом в блоке стабилизации и управле­ния отключаются цепи подачи напряжений, пропорциональных крену и тангажу, а вместо них подключается выход схемы формирования контрольных напряжений крена и тангажа. Сигнал отработки каналом гиростабилизации контрольных напряжений сравнивается на амплитудных дискриминаторах с эталонными сигналами. Выходы амплитудных дискриминаторов подключа­ются на входы видеоусилителей индикаторов для индикации сиг­налов контроля канала гиростабилизации, при нормальной рабо­тоспособности которого на экранах индикаторов высвечиваются три сектора шириной (15 + 10)° на азимутах 270, 0 и 90°.

 В режи­ме «Контроль» в блоке управления и формирования развертки включается генератор контрольных старт-импульсов, которые за­пускают схемы формирования развертки, импульсов подсвета, меток дальности и включается питание индикаторных блоков. Старт-импульсы режима «Контроль» опережают импульсы пере­датчика, которые индицируются на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), свидетельствуя о работоспособности приемопереда­ющего канала, а нормальное функционирование индикаторных блоков в режиме самоконтроля свидетельствуют о работоспособ­ности канала индикации. Таким образом, работоспособность РЛС проверяется в режиме «Контроль» без излучения антенной элект­ромагнитной СВЧ энергии, исключая при этом возможность об­лучения людей на земле.

 

 На самолетах ТУ-154М возможен вари­ант установки РЛС, где вместо режима «Контроль» применен ре­жим «Снос». В этом случае, при отказе ДИСС-013, экипаж может измерить угол сноса самолета и использовать эту информацию для самолетовождения (СВЖ).

 

6. Режим «Снос» позволяет измерять УС. При установке переключателя в положение «Снос» радиолокатор производит обзор земной поверхности, но автоматическое движение его антенны по азимуту прекращается. Совмещение проекции оси ДН антенны на земную поверхность с истинной линией пути самолета, необходимое для измерения УС, производится азимутальным перемещением антенны посредством клавиш.

 

Скорость перемещения регулируется при этом регулятором «Скан».

 

 

На рис.1 представлена упрощенная функциональная схема РЛС «Гроза М». Изображение всех имею­щихся связей в каждом блоке и между ними значительно ус­ложнило бы функциональную схему.

Поэтому в данной схеме принцип работы РЛС рассматривается поканально: передающий, приемный, канал автоматической подстройки частоты (АПЧ), индикаторный канал, канал синхронизации работы РЛС, канал стабилизации и управления антенной и канал электропитания.

 

Рис. 1. Функциональная схема РЛС «Гроза М».

Передающий канал состоит из реле времени, двухкаскадного магнитотиристорного модулятора, магнетронного генератора, волноводного тракта с антенным переключателем (АП) и антен­ны, работающей на передачу.

 

При включении РЛС в любом режиме, кроме «Готовность», напряжение 115 В 400 Гц подается на вход схемы магнитного модулятора через реле времени. Задержка необходима для про­грева катода магнетрона (на магнетрон, вне зависимости от режима, подается напряжение накала -6,3 В) до нормального теп­лового режима и в зависимости от температуры окружающей среды время прогрева изменяется от 3 до 5 минут.

 

Модулятор содержит два сжимающих каскада с полным раз­рядом накопительных конденсаторов. С выхода модулятора вы­соковольтные импульсы отрицательной полярности поступают на катод магнетрона.

 

Магнетрон генерирует мощные импульсы СВЧ колебаний, длительность и форма которых определяются магнитным моду­лятором, содержащим специальную формирующую линию. СВЧ импульсы с несущей частотой генерации магнетрона f_м = (9370 ± 20) МГц через АП, выполненный на ферритовых циркуляторах, передаются по волновому тракту в виде бегущей волны эле­ктромагнитного поля в антенну и излучаются ею в пространство в пределах узкой или веерной диаграммы направленности.

Фор­мирование антенной узкого или веерного луча обеспечивается ферритовым вращателем плоскости поляризации.

Одновременно с импульсом, питающим магнетрон, во втором сжимающем каскаде модулятора формируются отрицательные и положительные импульсы бланкирования и старт-импульсы.

 Импульсы бланкирования предназначены для запирания при­емных устройств другой бортовой аппаратуры, работоспособность которой может быть нарушена при излучении мощных зондиру­ющих импульсов РЛС.

 Старт-импульсы предназначены для запу­ска канала синхронизации РЛС и временной автоматической ре­гулировки усиления (ВАРУ). Старт-импульсы обеспечивают син­хронизацию работы всей РЛС. Синхронизация РЛС от бортсети 115 В 400 Гц является основной особенностью построения функ­циональной схемы РЛС.

Ферритовый АП (циркулятор) предназначен для автоматичес­кого переключения антенны с передачи на прием, а также вы­полняет роль согласующего устройства между магнетроном и его нагрузкой — сканирующей антенной, волноводный тракт которой содержит вращающее волноводное сочленение. Значи­тельное влияние на изменение нагрузки магнетрона при скани­ровании антенны оказывает антенный обтекатель, который явля­ется одним из важнейших элементов РЛС, устанавливаемых на скоростных самолетах. Постоянство нагрузки магнетрона обеспе­чивает повышенную стабильность частоты и постоянство излуча­емой им мощности, что способствует улучшению условий работы схемы АПЧ и гетеродина. Отраженный от нагрузки сигнал в момент излучения СВЧ импульсов не воздействует на магнетрон, а отводится ферритовым циркулятором в разрядник защиты приемника (РЗП), который в режиме излучения зондирующего СВЧ импульса закорачивает вход приемника, предохраняя крис­таллические смесительные диоды от выхода из строя.

 

Приемный канал включает в себя антенну, волноводный тракт с антенным переключателем и разрядником защиты при­емника, балансный смеситель, гетеродин, предваритель­ный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ), УПЧ и схему ВАРУ. Приемник выполнен по супергетеродинной схеме, обеспе­чивающей наибольшую чувствительность и избирательность.

Энергия, отраженная от земной поверхности или от различ­ных гидрометеообразований в атмосфере, принимается антенной и по волноводному тракту через вращающееся сочленение, циркулятор и погашенный РЗП поступает в балансный смеситель (БС) приемника.

В БС поступают также непрерывные СВЧ колебания местного гетеродина, выполненного на лампе обратной волны (ЛОВ). В нагрузке БС выделяется промежуточная частота 30 МГц. БС обеспечивает высокий коэффициент преобразования частоты и подавления шумов гетеродина, что существенно повышает чувст­вительность приемника. Импульсы промежуточной частоты с выхода балансного смесителя поступают на УПЧ.

Усилитель промежуточной частоты конструктивно выполнен в виде последовательного соединения двух узлов ПУПЧ и основного УПЧ. Это позволяет разместить входные каскады усилителя в не­посредственной близости от смесителя, образуя высокочастотную головку (ВЧГ). Такая конструкция позволяет исключить длин­ный кабель связи между смесителем и УПЧ и избежать затухания в нем. Кроме того, при приеме слабых сигналов общий коэффици­ент усиления достигает сотен тысяч, что может быть обеспечено в УПЧ с последовательным включением не менее девяти резонанс­ных каскадов на транзисторах, а при таком количестве каскадов обеспечить устойчивую работу линейки УПЧ затруднительно. Ус­транению этого недостатка и способствует использование отдель­ного узла ПУПЧ с коэффициентом усиления порядка двадцати и сравнительно широкой полосой пропускания, равной примерно 6 МГц. Напряжение промежуточной частоты усиливается в четырехкаскадном ПУПЧ и поступает на вход основного УПЧ.

Основной УПЧ выполнен на транзисторах, имеет шесть уси­лительных каскадов и заканчивается видеодетектором.

УПЧ имеет линейно-логарифмическую амплитудную характеристику (линейная характеристика используется при усилении слабых сигналов), что позволяет сжать динамический диапазон вход­ных сигналов и приблизить его к динамическому диапазону сиг­налов, воспроизводимых электронно-лучевой трубкой. Для полу­чения логарифмической амплитудной характеристики (ЛАХ) используется суммирующий усилитель. При приеме сильных сиг­налов каскады УПЧ последовательно, начиная от последнего, переходят в режим детектирования и видеоимпульсы, выделяе­мые ими, суммируются в специальном усилителе, на который также поступают видеоимпульсы с детектора.

Регулировка усиления приемного канала осуществляется схе­мой временной автоматической регулировки усиления -руч­ной регулировки усиления (ВАРУ-РРУ). Узел ВАРУ-РРУ запус­кается старт-импульсом модулятора и формирует специальные импульсы отрицательной полярности для регулирования коэффициента усиления ПУПЧ и импульсов бланкирования ПУПЧ. Импульс бланкирования во всех режимах работы РЛС воздейст­вует на ПУПЧ и запирает приемник на время излучения мощно­го СВЧ импульса передатчика. Импульс ВАРУ подается на вход ПУПЧ в режиме «Контур», изменяя коэффициент усиления во времени. При этом сильные сигналы, отраженные от близлежа­щих слоев «неопасной» облачности, не просматриваются на эк­ране в виде темных контуров, соответствующих «опасным» зо­нам облачности.

Кроме режима «Контур», схема ВАРУ исполь­зуется в режиме «Земля», улучшая качество изображения на экранах индикаторов на масштабе до 30 км. Управление схе­мой ВАРУ осуществляется с пульта управления ручками «Ре­жим» и «Масштаб».

Ручная регулировка усиления (РРУ) прием­ника осуществляется при помощи переменного резистора.

С выхода УПЧ видеоимпульсы поступают на вход видеоусили­телей индикаторных блоков.

 

Канал автоматической подстройки частоты (АПЧ). Система АПЧ в составе РЛС является неотъемлемой частью приемного канала и только по методическим соображениям рассматривает­ся как самостоятельный канал.

Система АПЧ предназначена для поддержания постоянной разности частот гетеродина, выполненного на лампе обратной волны, и магнетрона. Частота магнетрона с течением времени становится нестабильной вследствие изменения окружающей температуры, давления, ухудшения параметров радиоэлементов,

изменения во времени нагрузки магнетрона при сканировании антенны, нестабильности источников питания, а также состоя­ния обтекателя антенны. Частота ЛОВ с течением времени так­же изменяется. Пределы изменения указанных частот настолько значительны, что фактически промежуточная частота уходит за пределы полосы пропускания УПЧ и прием отраженных сигна­лов без системы АПЧ оказывается невозможным.

Система АПЧ «следит» за величиной промежуточной частоты и при отклонении ее от номинала вырабатывает такое управляю­щее напряжение для замедляющей системы ЛОВ, при котором частота колебаний ЛОВ при взаимодействии с частотой колеба­ний магнетрона обеспечивает получение промежуточной часто­ты, близкой к номинальной, то есть fразн =fгет -fмагн = 30 МГц.

В схему АПЧ входят: предельный аттенюатор, балансный смеситель АПЧ, УПЧ АПЧ и схема регулирования.

В режиме передачи часть СВЧ энергии через предельный аттенюатор по­дается на смеситель канала АПЧ, куда также поступает сигнал гетеродина. После преобразования на выходе смесителя образу­ются импульсы промежуточной частоты, которые усиливаются в УПЧ АПЧ и поступают на различитель ошибки — частотный дискриминатор. Частотный дискриминатор является чувстви­тельным элементом системы АПЧ. На выходе дискриминатора возникают импульсы, полярность и амплитуда которых зави­сят от стороны и степени отклонения промежуточной частоты от номинального значения. Эти импульсы поступают в схему регулирования, где вырабатывается постоянное напряжение, пропорциональное величине расстройки, которое и поступает на гетеродин (управляющий электрод ЛОВ), перестраивая его по частоте таким образом, чтобы свести к минимуму отклоне­ние промежуточной частоты от номинального значения, тем самым обеспечить заданный коэффициент усиления сигнала линейной УПЧ.

 

Индикаторный канал выполнен по узловому принципу и представляет собой два отдельных функционально законченных блока ГР430, которые работают параллельно от одного узла раз­вертки, расположенного в блоке ГР452, который, в свою оче­редь, работает от импульсного вращающегося трансформатора (ВТ) развертки, расположенного в антенном блоке ГР1БМ.

 

В каждом индикаторном блоке размещены следующие конст­руктивно законченные функциональные узлы: видеоусилитель-формирователь, электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) 14ЛМ1Н, плата питания электродов ЭЛТ, высоковольтный выпрямитель (18 кВ) и отклоняющая система.

В видеоусилителе происходит усиление видеоимпульсов, по­ступающих с выхода УПЧ, до уровня, необходимого для модуля­ции электронного луча ЭЛТ. При переключении режимов работы РЛС схема видеоусилителя видоизменяется и амплитудные ха­рактеристики оказываются разными.

 

 

       Амплитудные характеристики видеоусилителя в режимах «Земля» (а), 

        «Контур» (б) и «Метео» (в).

 

 

 В режиме «Земля» амплитудная характеристика видеоусили­теля имеет две ступени. Одна ступень соответствует слабым сиг­налам, возникающим при отражении от незастроенных участков местности. Эти сигналы образуют на экране ЭЛТ фон местности, на котором выделяются ориентиры. Вторая ступень соответству­ет сильным сигналам, возникающим при отражении от радиоло­кационных ориентиров. Эти сигналы выделяются на фоне мест­ности. С помощью регулятора «Контраст», расположенного на передней панели индикатора, изменяется усиление больших по амплитуде сигналов, что позволяет в широких пределах изме­нять порог выделения цели.

Видеоусилители, имеющие двухступенчатые амплитудные ха­рактеристики, называются трехтоновыми, так как они обеспечи­вают получение на экране индикатора РЛС изображения с тремя световыми тонами: сигнал отсутствует — на экране возникают темные контуры; при слабых сигналах на экране возникает сла­босветящийся фон местности; при приеме сильных сигналов на фоне местности появляются яркие отметки, соответствующие радиолокационным ориентирам.

В режиме «Метео», служащем для обнаружения гроз, гор­ных вершин и других препятствий, амплитудная характеристи­ка видеоусилителя линейная и только при приеме очень силь­ных сигналов происходит их ограничение.

В режиме «Контур», служащем для выделения среди облач­ности зон, опасных для прохождения самолета, сильные сигна­лы подавляются. Поэтому при определенном уровне входного сигнала амплитудная характеристика видеоусилителя имеет из­лом, после которого усиление падает до нуля, и сигналы на вы­ходе видеоусилителя отсутствуют. В этом режиме включается схема ВАРУ приемника, которая обеспечивает постоянство амп­литуды принимаемых сигналов при изменении дальности до на­блюдаемых объектов.

С выхода видеоусилителей индикаторных блоков видеосиг­нал, смешанный с калибрационными метками дальности, прямоугольным импульсом подсвета и пилообразным импульсом раз­вертки, вырабатываемые узлом развертки, поступают на ЭЛТ, которая обеспечивает яркостную индикацию видеосигналов в ко­ординатах «Азимут—дальность».

 

Канал синхронизации.

Работа всех каналов РЛС синхрони­зируется старт-импульсами (синхроимпульсами), которые выра­батываются в специальной обмотке выходного трансформатора импульсного модулятора. Частота повторения синхроимпульсов равна частоте источника питания (400 Гц), длительность поряд­ка 6 мкс, амплитуда б В, полярность отрицательная.

С выхода модулятора старт-импульсы поступают на вход уст­ройства синхронизации блока управления и формирования раз­вертки ГР452, который состоит из следующих функциональных узлов: пульта управления радиолокатором, устройства синхрони­зации, устройства развертки и платы питания.

Устройство синхронизации предназначено для формирования следующих сигналов:

- импульсов дальности запуска развертки;

- импульсов подсвета линии развертки;

- шкалы калибрационных меток дальности;

- команд управления формой диаграммы направленности ан­тенны в режиме «Земля»;

- импульсов запуска развертки в режиме «Контроль».

 Импульсами дальности запускается генератор развертки (гене­ратор линейно изменяющегося тока) и генератор масштабных ме­ток. Генератор развертки нагружен на роторную обмотку импульс­ного вращающегося трансформатора (ИВТ), расположенного в ска­нирующей азимутальной плоскости антенны ГР1БМ. В статорных обмотках ИВТ при этом индуктируются линейно нарастающие им­пульсы тока, амплитуда которых изменяется пропорционально си­нусу и косинусу текущего азимутального угла, на который повер­нут ИВТ. Последовательно со статорными обмотками включены отклоняющие катушки ЭЛТ L_x и Ly. Линейно нарастающие им­пульсы тока создают в совокупности вращающееся магнитное по­ле, под действием которого на экране ЭЛТ формируется радиально-секторная развертка с плавно изменяемым масштабом. Плавное изменение масштаба осуществляется изменением скорости нараста­ния тока в роторной обмотке ИВТ за счет изменения напряжения питания схемы развертки при помощи регулятора «Масштаб».

В процессе эксплуатации возникает необходимость в регули­ровании сдвига центра развертки по горизонтали и вертикали, чтобы точка установки начала развертки совпадала с разметкой на стекле экрана индикатора. Для этого в схеме установки цент­ра развертки применена специальная отклоняющая система, со­стоящая их двух катушек, которые питаются постоянным то­ком, величина которого регулируется двумя переменными резис­торами; R 5 — по горизонтали и R 8 — по вертикали.

Генератор масштабных меток вырабатывает калибрационные 25- и 100-километровые метки дальности в зависимости от мас­штаба. Первая метка дальности совпадает с моментом излучения зондирующего СВЧ импульса, то есть является нулевым отсче­том дальности.

Для отпирания ЭЛТ на время прямого хода развертки ис­пользуются импульсы подсвета. Начало импульса подсвета за­держано примерно на 10—13 мкс для того, чтобы не создавать засветку экрана индикатора в начале развертки.

Таким образом, в видеоусилители индикаторных блоков по­ступают калибрационные метки дальности, прямоугольные им­пульсы подсвета линии развертки и пилообразные импульсы то­ка развертки и, смешиваясь с видеосигналами, поступают на электронно-лучевые трубки обоих индикаторных блоков РЛС.

 

Канал управления и стабилизации антенны включает в себя:

- схему коммутации диаграмм направленности;

- систему управления антенной по азимуту и наклону;

- систему гиростабилизации плоскости обзора.

Коммутация диаграмм направленности осуществляется с помощью ферритового вращателя плоскости поляризации и рефлектора антенны двойной кривизны. Ферритовый стержень установлен во фторопластовой втулке круглого волновода облучателя антенны. Снаружи на круглый волновод намотана обмотка электромагнита (соленоид). В результате про­текания тока в обмотке соленоида, в том или обратном направле­нии, изменяется направление магнитного потока, который обес­печивает поворот плоскости поляризации волны.

 Рефлектор ан­тенны имеет профиль двойной кривизны и при изменении плос­кости поляризации формирует луч двух видов: веерный — при горизонтальной поляризации; игольчатый — при вертикальной поляризации.

Управление вращателем плоскости поляризации осуществля­ется с пульта управления РЛС, а исполнительным элементом изменения направления тока в катушке соленоида является ре­ле, установленное в блоке ГР720, Использование игольчатой или веерной диаграммы направленности определяется тактическими задачами РЛС и задается с помощью переключателей «Режим» и «Масштаб».

 В режиме «Метео» для обзора воздушного прост­ранства включается узкая диаграмма направленности антенны.

 В режиме «Земля» на масштабах до 200 км обзор земной по­верхности производится веерным лучом, на масштабах от 200 до 300 км в блоке управления и формирования развертки ГР452 включается схема формирования команд, позволяющая произво­дить черестактный обзор земной поверхности веерным и узким лучом. При повороте антенны слева направо включается веерная диаграмма направленности и просматривается ближняя зона об­зора, при повороте антенны справа налево включается узкая ди­аграмма направленности и просматривается дальняя зона об