Аналіз варіантів побудови радіопередавальних пристроїв радиолокаціонного озброєння (стр. 1 из 2)
Аналіз варіантів побудови РПП РЛ озброєння
1. Роль та місце приймально–передавальних систем в радіотехнічних засобах озброєння
Приймально – передавальні системи являються складними частинами радіотехнічних засобів озброєння. Від технічних параметрів приймально – передавальних систем залежать найважливіші тактико – технічні характеристики комплексів озброєння. В їх число входять: дальність дії, якість передачі та відображення інформації (точність виявлення координат, захист від завад, електромагнітна сумісність і т.д.), а також ряд експлуатаційних і конструктивних показників.
В радіотехнічних засобах озброєння можуть використовуватися різні радіо – та радіолокаційні канали. Однак всі ці канали можна представити у вигляді трьох моделей.
До першої моделі належать системи, призначенні для передачі інформації із одних пунктів простору в інші, іншими словами передавальні та приймальні пристрої знаходяться в різних точках простору.
Структурну схему першої моделі представлено на рисунку 1.
Рис.1.
Радіолінії при великому числі джерел інформації повинні будуватися по багатоканальній схемі.
В приведеній моделі можуть використовуватись сигнали з відомими і невідомими параметрами. Останній тип сигналів характерний для систем пасивної радіолокації і радіорозвідки.
Друга модель відповідає активній радіолокації з пасивним відбивачем (рис.2).
Рис.2.
Передавальні та приймальні пристрої можуть знаходитись на різних або однакових позиціях, використовувати різні і загальні антени.У відповідності з цим системи називаються об’єднаними або роз’єднаними.
Третя модель (рис.3.) широко використовується в радіолокаційних системах з активною відповіддю.
Рис3.
Аналіз відомих систем радіотехнічних засобів озброєння показує, що в них використовуються різні комбінації нижче поданих моделей. Характеристики каналів визначаються вимогами до радіотехнічних засобів озброєння і характеристиками вхідних в їх склад передавальних та приймальних пристроїв.
Слідує враховувати, що робота радіотехнічних засобів в реальних умовах буде проходити при інтенсивній радіопротидії з боку противника. Це призводить до необхідності створення таких радіотехнічних засобів озброєння, технічні характеристики яких у важких завадових умовах зменшувалися б в незначних межах. Тому приймально – передавальні системи повинні автоматично реагувати на зміни в завадовій обстановці як зміною режиму випромінювання, так і використанням можливих видів селекції сигналів на фоні завад при прийомі.
Вимоги до характеристик приймально – передавальних систем повинні формуватися на основі тактико – технічних вимог до радіотехнічних засобів озброєння і враховувати можливості засобів повітряного нападу противника, а також фізичні, технологічні, економічні особливості бойового використання.
2. Основні вимоги до передавальних систем РЛС
Технічні вимоги до передавальних систем пред’являють, спираючись на основне цільове призначення засобу радіотехнічного озброєння і вимог ТТХ на основі компромісних рішень при системному аналізі з урахуванням фізичних, економічних і організаційних обмежень. Звичайно розрізнюють три основні види технічних вимог: електричні, конструктивні та експлуатаційні. При цьому вихідними і найбільш суттєвими є вимоги до їх електричних характеристик.
Основними електричними характеристиками передавальних систем є:
1. Вид та параметри зондуючих сигналів;
2. Діапазон робочих частот fH…fB і ширина спектру зондуючих сигналів Пf;
3. Вихідна потужність Pc і коефіцієнт корисної дії передавальної системи
;4. Частота повтору (при імпульсних зондуючих сигналах) Fn або тривалість періоду модуляції (при квазинеперервних зондуючих сигналах) Fc;
5. Рівень небажаних (позасмугових та побічних) випромінювань;
6. Стабільність та точність установки частоти (фази), частотних (фазових) та часових параметрів модуляції зондуючих сигналів.
До основних конструктивних вимог відносяться:
1. Габарити, вага і особливості розміщення апаратури;
2. Забезпечення доступу до органів регулювання та елементам апаратури при їх заміні;
3. Механічна міцність та вібростійкість;
4. Склад комплекту, вид транспортування та ін.
До основних експлуатаціййних вимог належать:
1. Час неперервної роботи, включання та виключання, експлуатаційна надійність (коефіцієнт боєготовності, напрацювання на відмову);
2. Кліматичні умови (межі робочих температур, вологість, атмосферний тиск);
3. Мінімальна вартість серійного випуску та експлуатації;
4. Ремонтна здатність, максимальна безпечність обслуговування та ін.
3. Принцип побудови багатокаскадних передавальних пристроїв. Структурні схеми
Радіопередавальні пристрої сучасних РЛС будуються, як правило, за багатокаскадною схемою, яка складається зі збудника (або задаючого генератору) та каскадів підсилення. Багатокаскадні РПП в порівнянні з однокаскадними мають можливість керування частотою або фазою коливань, дозволяють отримувати більш високу стабільність несучої частоти або частотних параметрів сигналів складної структури, а також досить велику потужність вихідних коливань.
В багатокаскадних передавальних пристроях, відрізняючись від однокаскадних, є можливим розділення функцій стабілізації частоти, внутрішньоімпульсні модуляції та підсилення потужності між каскадами. Побудова багатокаскадних РПП виявилось можливим завдяки розробці потужних підсилювальних пристроїв: пролітних клістронів, ламп бігучої хвилі, амплітронів та ін. Багатокаскадні РПП використовуються при формуванні як неперервних, так і імпульсних зондуючих сигналів. У загальному вигляді схема багатокаскадного РПП імпульсної РЛС представляє собою:
Рис.4.
Багатокаскадний передавач включає в себе збудник, попередні каскади підсилення, передвихідний підсилювач потужності та вихідний підсилювач. На збудник накладається задача формування сигналів потрібної структури та забезпечення високої стабільності параметрів, зумовлюючих цю структуру. Потужність коливань збудника повинна бути достатньою для збудження попереднього підсилювача. Коливання підсилювача можуть бути стабілізовані кварцом, частота якого багаторазово помножується, наприклад, в транзисторно-баракторному колі. Помножувачі такого типу мають малі габарити та вагу, досить економічні та забезпечують високу стабільність частоти вихідного коливання. При необхідності у збуднику виконується фазова або частотна модуляція або маніпуляція. Збудник, в залежності від пред'явлених до нього вимог може" бути однокаскадним або багатокаскадним. Оскільки формування сигналів здійснюється на зниженій потужності, необхідний її рівень забезпечується підсилювальним колом, який складається з підсилювачів напруги та потужності. При розробці збудника на зниженій частоті у склад попереднього підсилювача РПП включають або множник частоти, або ємність.
Якщо РПП працює в- імпульсному режимі, то в залежності від рівня вихідної потужності імпульсна модуляція здійснюється або з вихідному каскаді, або також у проміжному підсилювачі. Якщо збудник виконаний на відносно високому рівні потужності, то імпульсна модуляція може виконуватися і в збуднику. Структурні схеми варіантів побудови ба-гатокаскадних РПП ми бачимо на рисунку 5 та 6.
Рис.5.
На рис.5. зображена структурна схема багатокаскадного РПП. Збудник передавача формує ФМ або ЧМ сигнал на НВЧ і включає в себе: кварцовий генератор, множник частоти, електронний перемикач, перетворювач частоти та формувальник ЧМ або ФМ сигналу.
Рис. 6.
Звичайно кварцовий генератор побудований на транзисторі та має декілька каскадів підсилення. Множник частоти також складається з декількох каскадів та будується на варикапах (варакторах). Між каскадами помноження включають транзисторні підсилювачі та фільтри. Перетворювач частоти може бути виконаний на напівпровідникових діодах, пролітних клістронах або ЛБХ. Формувач ЧМ/ФМ сигналів працює на проміжній частоті.
Якщо в якості перетворювача частоти використовується пролітний клістрон або ЛБХ, то ФМ/ЧМ сигнал після підсилення може бути поданий на перший анод клістрона або ЛБХ. В результаті амплітудної модуляції на виході клістрона або ЛБХ буде мати місце фазоманіпульований або частотно-модульований сигнал на НВЧ. Якщо в якості перетворювача частоти використовується пролітний клістрон, то відпадає потреба у фільтрі на виході перетворювача. Роль фільтра виконує резонатори клістрону, настроєні на відповідну частоту НВЧ коливань.
4. Вплив числа каскадів та їх параметрів на основні характеристики РПП
Багатокаскадні РПП сучасних РЛС представляють собою складні комплекси радіоелектронної апаратури, які складаються з елементів автоматики та цифрової обчислювальної техніки. Для зменшення спотворень, які з'являються завдяки високочастотним каскадам, підсилювальний тракт намагаються виконати таким чином, щоб забезпечити отримання рівномірної амплітудно-частотної характеристики в межах спектра частот сигналу, що підсилюється. З цією метою зменшують число каскадів в підсилювальному тракті шляхом використання потужного збудника або підсилювача з великим коефіцієнтом підсилення (клістронів та ЛБХ). Але ж пристрої, які мають великий коефіцієнт підсилення, мають відносно низький коефіцієнт корисної дії (ККД). Навпаки пристрої з великим ККД (амплітрони, ВУМ) мають малий коефіцієнт підсилення. Раціональним розміщення різних пристроїв в підсилюючому каскаді можна отримати великий коефіцієнт підсилення і високий ККД. Крім генераторних пристроїв, підсилюючий тракт складається з розв'язуючі пристрої (феритові вентилі), мостові схеми та інші елементи.