книги из ГПНТБ / Меклер, А. Г. Электрооборудование машин непрерывного транспорта

г

рис. 92, б) и цилиндрического анода (см. рис. 92, в), в корпусе ко­ торого вырезаны объемные резонаторы типа «Отверстие ■— прорезь». Количество объемных резонаторов четное, обычно от 6 до 12.

Катод магнетрона —оксидный с большой поверхностью. Анод вы­ полнен в виде массивного медного блока кольцевой формы. Для ох­ лаждения анода в процессе работы на его поверхности сделаны ребра, через которые вентилятор (блокП-4) прогоняет охлажденный воздух.

Вакуумное пространство между катодом и анодом называется про­ странством взаимодействия. Катод и анод магнетрона расположены между полюсами сильного постоянного магнитного поля, образован­ ного постоянным магнитом, таким образом, чтобы силовые линии маг­ нитного поля были направлены параллельно оси анода и катода. В маг­ нетроне электронный поток движется от катода к аноду в электриче­ ском и магнитном полях, взаимно перпендикулярных друг другу

(см. рис. 92, г).

Резонаторы типа «Отверстие — прорезь» являются колебатель­ ными контурами, в которых прорези выполняют роль конденсаторов, а отверстия роль индуктивностей. Резонаторы настроены на частоту

/м = 9400 мГц.

Для вывода энергии колебаний от магнетрона в одном из резона­ торов имеется петля связи, соединенная с коаксиальной линией.

Работа магнетрона. Электроны от катода, под действием электри­ ческого поля анода, устремляются к нему по радиусам 1 (см. рис. 92, г). Однако под действием магнитного поля путь электронов искривляет­ ся. Отклонение электронов от прямолинейного пути будет тем больше, чем сильнее напряженность Я магнитного поля постоянного магнита и чем слабее напряженность Е электрического поля, создаваемого по­ стоянным анодным напряжением.

Траектория 2 соответствует случаю слабого магнитного поля. При дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля Я пути элек­ тронов (траектории полетов) искривляются настолько, что электроны, недолетев до анода, возвращаются к катоду (траектория 4).

Траектория 3 полета электронов соответствует так называемому критическому значению напряженности магнитного поля. При таком значении напряженности магнитного поля траектории электронов пой­ дут по касательным к поверхности анода.

При определенных соотношениях между напряженностью электри­ ческого (Е) и магнитного (Я) полей электроны будут перемещаться по своим траекториям в непосредственной близости от анода, образуя около него непрерывный электронный поток (см. траекторию 5). Вра­ щаясь с большой скоростью, электронное облако (электронный объем­ ный заряд), образованное действием постоянного электрического и маг­ нитного полей, взаимодействует с переменными электрическими по­ лями резонаторов и поддерживает в них незатухающие колебания. Так как резонаторы индуктивно связаны между собой, то'вывод энер­ гии колебаний, генерируемой в них, может производиться из любого резонатора с помощью воздушной коаксиальной линии, внутренний

проводник которой в резонаторе образует петлю связи, а в волноводе зонд.

150

Для сохранения вакуума внутри магнетрона служит стеклянный баллон.

Блок накопительных конденсаторов (П-7) предназначен для пи­ тания магнетронного генератора постоянным высоким напряжением и состоит из высоковольтного выпрямителя, блока накопительных конденсаторов и подрезающего диода.

Высоковольтный выпрямитель служит для выработки постоянного высокого напряжения 7,5 кВт. Выпрямитель собран на кенотронах Л1 и Л2 и высоковольтном трансформаторе Тр2. Питание накала кенотронов подается от трансформатора Тр1, первичная обмотка которого питается напряжением 230 В, 427 Гц, вырабатываемым агрегатом питания (так же как и первичные обмотки трансформато­ ров Тр4 и ТрЗ в высоковольтном выпрямителе блока П-6, выра­ батывающем + 1400 и —800 В).

Питающее напряжение включается тумблером «Выкл. — Работа», который находится на панели управления прибора И. Реле времени Р2, создав необходимую выдержку на прогрев схемы, включает пер­ вичную обмотку трансформатора Тр2, со вторичной обмотки которого снимается напряжение в 7,5 кВ для зарядки накопительных конден­ саторов С1 и С2. Чтобы предотвратить закорачивание высоковольт­ ного выпрямителя во время разряда накопительных конденсаторов, в цепь заряда конденсаторов С1 и С2 включены сопротивления.

Накопительные конденсаторы С1 и С2 используются также в каче­ стве фильтров высоковольтного выпрямителя и служат для получения прямоугольного импульса напряжения на магнетроне.

В цепь заряда конденсаторов С1 и С2 включено реле аварийной за­ щиты, которое, в случае выхода из строя манипулятора, магнетрона и других элементов цепи, отключает питание трансформаторов высо­ ковольтного выпрямителя.

Включением подрезающего диода ЛЗ обеспечивается подача на маг­ нетрон импульса без искажения формы и длительности.

В схему регулировки высокого напряжения входит дроссель подмагничивания, однополупериодный выпрямитель и реле.

С переключением шкал дальности меняются ти (0,11 — 0,5 мкс), Ри (1700—3400 имп/с), а значит и скваженность а (для шкал дальности

0,5 -г 1,5 и 3 мили а = 2600, для шкал 6, 12 и 24 мили о = 1200).

Это вызывает разкое изменение нагрузки на выпрямителе зарядки на­ копительных конденсаторов. Для каждого режима работы магнетрона необходимо установить определенное высокое напряжение. Это дости­ гается регулировкой величины тока магнетрона. Регулировка осу­ ществляется с помощью дросселя подмагничивания, питающегося от сети 230 В, 427 Гц. Дроссель состоит из обмоток управления и подмаг­ ничивания. При изменении величины тока, проходящего через обмотку подмагничивания, изменяется полное сопротивление обмотки управ­ ления, а следовательно, и напряжение, приложенное к первичной обмотке высоковольтного трансформатора блока П-7. Обмотка подмаг­ ничивания включена в сеть 230 В, 427 Гц последовательно с однополупериодным выпрямителем и сопротивлениями, которые переключаются в зависимости от того, на какие шкалы дальности ( на какой режим ра-

151

боты) настраивают РЛС. Средний ток магнетрона для шкал 6, 12 и 24 ми­ ли и шкал 0,5 1,5 и 3 мили подводится с помощью потенциометров. Ток магнетрона контролируют по миллиамперметру, установленному в блоке контроля (блок П-10).

Антенно-волноводное устройство (прибор А)

Антенно-волноводное устройство предназначено:

для канализации энергии СВЧ от передатчика к антенне при излу­ чении зондирующего импульса и от антенны к приемнику при приеме

отраженных от объектов сигналов; для формирования излучаемой энергии по горизонтальному углу

направленности 1°,4 и вертикальному углу направленности 20°; для излучения и приема энер­

гии СВЧ.

Антенно-волноводное устрой­ ство состоит из высокочастот­

дачи и системы подогрева.

К высокочастотной части от­ носятся:

секционный волноводный тракт с направленным ответви­ телем;

вращающийся переход (вра­ щающееся коаксиальное сочле­ нение);

щелевая антенна; ферритовый антенный пере­

ключатель (блок П-1).

В систему вращения входят: двигатель для вращения антенны М-2; редуктор; датчик М-1 синхронно-следящего привода.

Система подогрева представляет собой два сопротивления по 240— 330 Ом.

Для передачи радиоволн сантиметрового диапазона применяется волновод.

Волновод (рис. 93) представляет собой двухпроводную линию со сплошным двусторонним металлическим изолятором в виде трубы пря­ моугольного сечения 28,5 X 12,6 мм, изготовленной из красной меди или латуни. Сплошной изолятор создает экран, который устраняет потери на излучение. Из-за поверхностного эффекта токи протекают только по тонкому внутреннему слою волновода. Для уменьшения потерь внутренняя поверхность волновода отполирована и покрыта оксидом или серебром. Волновод состоит из отдельных секций, длина которых не превышает двух метров. При сборке и монтаже волновод­ ного тракта могут быть изгибы линии волновода, скручивание и изме­

152

нение сечения. Для обеспечения поворота волновода применяются секции, изогнутые по широкой или по узкой стенке. Для поворота вол­ новода вокруг его оси применяются скрученные секции. При соеди­ нении прямоугольных волноводов с различными сечениями использу­ ются секции с плавно изменяющимся сечением. При соединении вибри­ рующей аппаратуры с жесткой волноводной линией применяется гиб­ кая секция.

Секции волноводов соединяются с помощью дроссельных фланцев, обеспечивающих малое проходное сопротивление, малую утечку элек­

винтов.

Передача электромагнитных колебаний из неподвижной части волновода в подвижную часть (вращающуюся вместе с антенной) производится с помощью вращающегося коаксиального сочленения (рис. 95), включающего в себя петлю связи 1, штырь 2 и зонд 3.

Отрезки 4 длиной Я/4 соединены механически и сводят потери энер­ гии к нулю.

Направленный ответвитель состоит из трех, спаянных по широким стенкам, труб с калиброванными отверстиями в общих стенках и рас­ положен в начале волноводного тракта. Ответвитель предназначен для вывода мощности, отраженной от неровностей антенно-волновод­ ного тракта (одна боковая труба — поглотитель), а также для измере­ ния проходящей в антенне мощности (другая боковая труба) и чув­ ствительности приемного устройства. На ответвителе установлена не­ оновая лампочка — индикатор генерации энергии СВЧ. Лампочка за­ крыта специальной сеткой, препятствующей распространению излу­ чения в окружающее передатчик пространство.

153

Селикагелевые патроны, расположенные в начале и конце волно­ водов, служат для удаления из него влаги. Селикагель должен быть синего цвета. При насыщении влагой цвет его меняется (становится

Поэтому щелям придан наклон. А чтобы колебания в щелях совпадали по фазе, их располагают на расстоянии к/2. Одна щель создает очень широкую диаграмму направленности, поэтому прорезывается боль­ шое количество щелей, в совокупности дающих узконаправленную диаграмму. Направленность в плоскости, перпендикулярной к оси волновода, незначительна (почти сфера), поэтому щелевую антенну обычно конструируют совместно с горизонтально расположенным ру­ пором, который формирует диаграмму направленности в вертикаль­ ной плоскости.

Щели одна от другой отделены металлическими перегородками, образующими своеобразную решетку снаружи волновода. Это дает возможность уменьшить взаимное влияние щелей друг на друга, умень­ шить ширину главного лепестка и количество боковых лепестков.

Наклонные щели создают некоторое рассогласование в волноводе и приводят к внутреннему отражению волны. Для согласования волно­ вода на конце его помещают поглотитель.

Раструб антенны герметизирован вставкой—диэлектрической проб­ кой из пенопласта, покрытой снаружи специальной высокочастотной краской.

154

Система вращения антенны. Антенна вращается двигателем, пи­ тающимся напряжением 110 В постоянного тока, через червячный редуктор и пару цилиндрических шестерен с общим передаточным от­ ношением 1 : 165. Для синхронного вращения антенны и отклоняющей катушки в одном корпусе с приводом вращения установлен сельсиндатчик М-1, электрически связанный с принимающим сельсином бло­ ка И-7 индикатора. Сельсин-датчик, имеющий отсчетную шкалу и ин­ декс, приводится во вращение от основного вала двигателя через пару цилиндрических шестерен с передаточным отношением 1 : 12. В кор­

пусе антенны установлены и размещены также выключатель цепи дви­ гателя, два контактных барабана, клеммные платы и элементы по­ догрева.

Ферритовый антенный переключатель (циркулятор) обеспечивает поочередную работу РЛС на передачу и прием. Он представляет из се­ бя конструкцию из двух отрезков волновода, спаянных по узкой стен­ ке (рис. 97). В состав этой конструкции входят два симметричных ще­ левых моста (ЩМ-1 и ЩМ-2), фазосдвигающая секция (ФСС), секция высокочастотных ферритов (Ф-1 и Ф-2), газовый разрядник защиты приемника (Л1) и керографитовый поглотитель (Э-1).

На щелевом мосту энергия СВЧ делится на два потока, продолжаю­ щих распространение со сдвигом фаз на 90°. Симметричность ЩМ за­ ключается в том, что это свойство сохраняется при прохождении энер­ гии как в одну, так и в другую сторону.

Фазосдвигающая секция представляет собой два отрезка волно­ вода, причем путь энергии в одном больше, чем в другом, на А./4, вслед­ ствие чего волна отстает в одном отрезке по фазе на 90° от волны в дру­ гом.

155

Высокочастотные ферриты представляют из себя два стреловидных бруска размером 100 X 6 х 8 мм, прикрепленных по обе стороны об­ щей узкой стенки спаянных волноводов и помещенных в поле постоян­ ного магнита. Эта секция обладает свойством производить фазовый сдвиг в 90° в одном отрезке волновода относительно другого, причем при движении волны в обратную сторону фаза сдвигается на 90° в дру­ гом отрезке.

Газовый разрядник Л1 пропускает к приемному устройству РЛС лишь слабый импульс СВЧ. Мощный импульс СВЧ ионизирует газ в разряднике и закорачивает волновод, предохраняя приемное устрой­ ство станции.

Схема работы антенного переключателя в режимах: излучения (передачи) зондирующего импульса, приема отраженного сигнала и отражения (поглощения) мощного постороннего импульса показана на рис. 97, а, 97, б и 97, б соответственно.

Приемное устройство

В приемное устройство ( рис. 98) входят следующие блоки и узлы: преобразователь частоты (балансный смеситель), предназначенный

схема ручной подстройки частоты РПЧ, предназначенная для из­ менения в малых пределах частоты клистрона вручную;

157

Изменяя величину напряжения на отражателе, можно осуществить электронную регулировку частоты колебаний клистрона.

Механическая регулировка частоты клистрона происходит за счет

и опускают рычаг, который давит на верхнюю часть баллона, что при­ водит к изменению объема, а следовательно, к изменению частоты ко­ лебаний резонатора.

Колебания из резонатора передаются с помощью жесткой коакси­ альной линии,внутренний провод которой образует в резонаторе пет­ лю связи, а в волноводе зонд.

Балансный смеситель. Для приема слабых отраженных импульсов приемник РЛС должен иметь коэффициент усиления в несколько мил­ лионов. Осуществить усиление на сверхвысоких частотах невозможно. Невозможно также обеспечить на этих частотах высокую избиратель­ ность принимаемого сигнала.

Поэтому в приемнике РЛС производится преобразование частоты принимаемого сигнала в промежуточную частоту, равную 60 мГц.

Эти преобразования осуществляются в балансном смесителе (рис. 100). Балансный смеситель представляет собой два отрезка вол­ новода, спаянных по узкой стенке, и состоит из: щелевого моста ЩМ-3

двух кремниевых диодов Д1 и Д2 (кристаллов), нагрузкой которых яв­ ляется колебательный контур, настроенный на /пр = 60 мГц и состоя­ щий из конденсатора С1 и двух половин первичной обмотки входного трансформатора Тр, а также аттенюатора для регулировки амплитуды колебаний клистронного генератора.

В результате наложения энергии (частоты /к = 9460 мГц) клист­ рона на энергию (частоту /с = 9400 мГц) отраженного сигнала в коле­ бательном контуре после кремниевых диодов возникают колебания с ча­ стотой /пр = 60 мГц, которые подаются на вход УПЧ.

159