Руководитель занятия:

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

10 мин.

1.

Работа когерентно-импульсного устройства по функциональной схеме

30 мин.

2.

Принцип работы схемы компенсации действия ветра и синусно-косинусного устройства

40 мин

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

10 мин.

№ п\п

Изучаемый вопрос

метод

время

1

2.1

2.2

3.

Вступительная часть:

• Прием доклада дежурного по взводу;

• Проверка личного состава и готовности к занятию;

• Целесообразно провести контрольный опрос по предыдущей теме.

1. Принцип работы фазового детектора.

2. Назначение когерентного гетеродина.

• Оценить ответы и объявить оценки. Сделать выводы об усвоении материала.

• Доведения темы, целей занятия и учебных вопросов;

____________________________________________

Основная часть.

Первый учебный вопрос.

Работа когерентно-импульсного устройства по функциональной схеме

Когерентно-импульсное устройство обеспечивает выделение (селекцию) эхо-сигналов подвижных целей и включает в себя два блока:

• блок когерентного гетеродина (бл. 37);

• блок кварцевых гетеродинов (бл. 38).

Примечание. Преподаватель методом опроса и разъяснения напоминает студентам назначение и принцип работы когерентной аппаратуры, особое внимание уделить различию сигналов от подвижных и неподвижных целей на выходе аппаратуры. Одновременно напоминает студентам принцип компенсации ветра в когерентной аппаратуре (Раздел 1, Т 7).

Упрощенная функциональная схема когерентно-импульсного устройства представлена на (слайд № 5).Импульсы фазирования поступают на когерентный гетеродин, который генерирует непрерывное синусоидальное напряжение частотой 10 МГц. Это напряжение фазируется импульсами фазирования в начале каждого периода (импульсы фазирования навязывают когерентному напряжению фазу импульсов передатчика).

Колебания, выработанные когерентным гетеродином (КГ), поступают на фазовый детектор через схему компенсации действия ветра (СКВ). СКВ изменяют частоту когерентного напряжения на величину частоты Допплера помехи, которое перемещается под действием ветра.

Импульс строба М в необходимых случаях выключает СКВ.

На фазовый детектор с блока УПЧ приемника поступают эхо-сигналы на промежуточной частоте. Фазовый детектор вырабатывает видеоимпульсы, амплитуда и полярность которых зависят от сдвига фаз между колебаниями эхо-сигналов и когерентным напряжением, то есть преобразовывает фазовые изменения эхо-сигналов в амплитудные (слайд № 6).

Принцип работы когерентно-импульсного устройства рассмотрим по функциональной схеме (слайд № 7).

Основными узлами устройства являются:

• когерентный гетеродин;

• схема компенсации ветра СКВ (канал двойного преобразования частоты, бл. 37 и 38);

• фазовый детектор.

Коге Когерентный гетеродинработает на промежуточной частоте и фазируется в начале каждого периода повторения преобразованными импульсами передатчика, поступающими с блока дискриминаторов (бл. 47) системы АПЧ через каскады фазирования.

При вы При выключенном передатчике фазирующие импульсы подаются с блока имитатора эффекта Допплера (бл. 84).

Для и Для исключения фазирования когерентного гетеродина случайными сигналами каскады фазирования работают только с приходом импульса запуска с бл. 25.

На вх На вход фазового детектора подаются опорное когерентное напряжение, поступающее через канал двойного преобразования СКВ, и эхо-сигналы промежуточной частоты с выхода УПЧ (бл. 148) приемного устройства. Для уменьшения амплитудных флюктуаций эхо-сигналы проходят через усилитель-ограничитель.

На вых На выходе фазового детектора эхо-сигналы подвижных целей модулируются по амплитуде частотой Допплера, в то время как амплитуда эхо-сигналов от неподвижных местных предметов и от медленно движущихся дипольных помех остается неизменной в каждом периоде повторения.

Послед Последнее достигается с помощью СКВ, изменяющей во времени частоту опорного напряжения, поступающего на фазовый детектор, в соответствии с частотой сигнала от дипольной помехи, перемещающейся под действием ветра.

В осн В основу работы СКВ положен принцип двойного преобразования частоты, в результате которого частота когерентного гетеродина преобразуется в частоту,

где - частотная поправка, равная допплеровской частоте помехи, являющейся функцией управляющего напряжения, вырабатываемого синусно-косинусным механизмом бл. 143 (бл. 187).

Измене Изменение частоты f_КГна величину ±осуществляется блоком кварцевых гетеродинов (бл. 38), вырабатывающим опорное напряжение. Управление кварцевыми гетеродинами по частоте производится при помощи реактивных ламп, на которые с синусно-косинусного механизма (бл. 143) через детекторы подаются управляющие напряжения.

Макси Максимальная расстройка между кварцевыми гетеродинами составляет не менее 100 Гц. Поступающее на фазовый детектор опорное напряжение, когерентное сигналам от местных предметов, не будет когерентным, отраженным от дипольных помех. Поэтому с блока стробов (бл. 36) на коммутатор (бл. 38) подается строб МЕСТНЫЕ, с помощью которого автоматически выключается схема компенсации ветра на время, равное длительности этого строба. Функциональная схема блока кварцевых гетеродинов представлена наслайде № 8.

Блок обеспечивает:

- формирование опорных напряжений, которые подаются на смесители блока когерентного гетеродина (бл. 37);

• коммутацию режимов МЕСТНЫЕ и ДИПОЛЬНЫЕ.

Состав блока:

• детекторы, Л1аиЛ1б;

• реактивные лампы, Л2 и Л3;

• кварцевые гетеродины, Л4и Л5;

• стробируемые лампы, Л6 иЛ7;

• усилитель строба, Л8;

• парафазный усилитель, Л9.

Детекторы Л1а и Л1бвыделяют огибающие синусно-косинусные напряжения, поступающего с бл. 143 (бл. 187).

Реактивные лампы Л2 и Л3 под действием управляющего напряжения, поступающего с детекторов, изменяют частоту кварцевых гетеродинов на величину, равную допплеровской частоте помехи.

Кварцевые гетеродины Л4 иЛ5 вырабатывают синусоидальные колебания частотыf_кв = 2,1 МГц

,

которые используются для двойного преобразования частоты колебаний когерентного гетеродина.

Строб Стробируемые лампы Л6 и Л7 обеспечивают подачу напряжений с кварцевых гетеродинов на бл. 37. Лампы поочередно отпираются стробом МЕСТНЫЕ, что позволяет подавать на второй смеситель напряжение с первого кварцевого гетеродина в режиме МЕСТНЫЕ и со второго кварцевого гетеродина в режиме ДИПОЛЬНЫЕ.

Усилитель строба Л8предназначен для усиления импульсов строба МЕСТНЫЕ, поступающих с бл. 36.

Пара Парафазный усилитель Л9вырабатывает два импульса строба МЕСТНЫЕ, равные по амплитуде и противоположные по знаку. Функциональная схема блока когерентного гетеродина представлена наслайде № 9.

Блок обеспечивает:

• формирование непрерывных колебаний промежуточной частоты (опорного напряжения), фаза которых совпадает с фазой зондирующих сигналов;

• двойное преобразование частоты колебаний для введения частотной допплеровской поправки;

• фазовое детектирование эхо-сигналов.

Состав блока:

- каскад фазирования, Л1;

- когерентный гетеродин, Л5;

- первый смеситель, Л6;

- первый фильтр-усилитель, Л7;

- второй смеситель, Л8;

- второй фильтр-усилитель, Л9;

- фазовый детектор, Л4;

- усилитель-ограничитель, Л3;

- катодный повторитель, Л2.

Каскад фазирования Л1усиливает зондирующие сигналы промежуточной частоты, поступающие с блока дискриминаторов (бл. 47). Эти сигналы в каждый такт работы РЛС осуществляют «навязывание» фазы колебаниям когерентного гетеродина. Для исключения фазирования случайными сигналами каскад заперт и отпирание его происходит импульсами запуска (бл. 25) в момент прихода зондирующего сигнала.

Когерентный гетеродин Л5с приходом фазирующего сигнала обеспечивает его усиление, а затем продолжает работать в режиме автоколебания, вырабатывая непрерывные колебания частотыf_пр= 10 МГц.

Первый смеситель Л6выделяет разностную частоту напряжений когерентного гетеродина и первого кварцевого генератора (бл. 38), равную

f_см1 = 10 МГц – (2,1 МГц) =7,9 МГц .

Первый фильтр-усилитель Л7обеспечивает усиление колебаний частоты 7,9 МГци фильтрацию второй боковой частоты и несбалансированных остатков несущей частоты 10 МГц.

Второй смеситель Л8выделяет суммарную частоту напряжений первого смесителя и второго (первого) кварцевого гетеродина (бл. 38), равную

f_см2 = 7,9 МГц

или

f_см2 = 7,9 МГц .

Второй фильтр-усилитель Л9обеспечивает усиление и регулировку амплитуды опорного напряжения.

Усилитель-ограничитель Л3предназначен для ограничения амплитудных флюктуаций эхо-сигналов, поступающих с блока УПЧ (бл. 148).

Фазовый детектор Л4преобразует фазовые различия опорного напряженияU_к.г. и эхо-сигналовU_св амплитудные.

Катодный повторитель Л2осуществляет передачу видеосигналов на блок индикатора контроля (бл. 21) и входной блок ЧПК (бл. 31).

Контрольные вопросы

1. Назначение фазирующего импульса.

2. Принцип работы фазового детектора.

3. Принцип работы СКВ.

4. Назначение когерентного гетеродина.

Второй учебный вопрос.

Принцип работы схемы компенсации действия ветра и синусно-косинусного устройства

На пра На практике дипольные помехи перемещаются под действием ветра. Если не принять специальных мер, то на выходе фазового детектора сигналы от помехи, движущейся под действием ветра, получаются различные по амплитуде и полярности от периода к периоду. Для исключения этого когерентному напряжению необходимо сообщить такой же сдвиг по фазе, как и у сигналов, пришедших от движущейся помехи. Схема, которая сообщает когерентному напряжению сдвиг по фазе, называется схемой компенсации ветра (СКВ).

Схема Схема компенсации ветра включает в себя блок кварцевых гетеродинов (блок 38), первый и второй смесители с фильтрующими усилителями в блоке когерентного гетеродина. В блоке кварцевых гетеродинов находятся первый и второй кварцевые гетеродины Л5,Л4, первая и вторая реактивная лампаЛ3,Л2, два детектораЛ1а,Л1би схема стробирования, состоящая из первой и второй стробирующих лампЛ7иЛ6, парафазного усилителяЛ9и усилителя стробовЛ8.

Принц Принцип работы СКВ основан на двойном преобразовании частоты когерентного напряжения. Преобразование происходит в схемах первого и второго смесителей.

В реаль В реальных условиях скорость ветра может быть различной, кроме этого, при вращении антенны станции изменяется также радиальная составляющая скорости ветра.

Под рад Под радиальной составляющей скорости ветра v_rвследует понимать проекцию величины истинной скорости ветраv_вна направление излучения антенны(слайд 11). Так, например, если направить антенну на левый край помехи (первое направление излучения), то радиальная составляющая скорости ветра равн

где - где а - угол между направлением излучения и направлением ветра.

Если н Если направить антенну на правый край помехи (второе направление излучения), то радиальная составляющая скорости ветра будет равна

.

Из рис Из рисунка видно, что при вращении антенны величина радиальной составляющей ветра изменяется от нуля до v_вплавно по закону косинуса. Поэтому управляющее напряжение на входе детекторов реактивных ламп СКВ должно изменяться по закону:

U_упр = (U_o + U_m∙cos)wt,

где U_o– амплитуда опорного напряжения, необходимая для выравнивания частот кварцевых генераторов;

U_m- амплитуда переменного напряжения, пропорционального скорости ветра;

w- угловая частота напряжения питающей сети;

- угол между направлением ветраβ_в и направлением излученияβ₁или β₂.

Для ко Для компенсации действия ветра в аппаратуру защиты введен синусно-косинусный механизм, который автоматически изменяет частоту когерентного напряжения в пределах частоты Допплера f_Дпо закону изменения радиальной составляющейv_rв. Этим самым обеспечивается автоматическая компенсация сдвига фазы от движущейся помехи. Синусно-косинусный механизм размещен в блоке управления системы вращения (бл. 143).

При из При известном направлении ветра требуемый закон изменения управляющего напряжения можно получить с помощью двух сельсинов: сельсин датчика (СД), вращающегося синхронно с антенной, и сельсин-трансформатора (СТ) (слайд 12).

Сельси Сельсин-датчик имитирует направление излучения β_изл, сельсин-трансформатор – направление ветраβ_в. СТ имеет стрелку, укрепленную на роторе и азимутальную шкалу.

Ориент Ориентирование сельсинов производится так, чтобы напряжение, снимаемое с СТ, всегда было максимально при совмещении стрелки с направлением излучения β_в=β_изл.

Опорно Опорное напряжение необходимо для получения огибающей управляющего напряжения косинусоидальной формы, соответствующей закону изменения радиальной составляющей скорости ветра v_rв.

Потен Потенциометр R3УРОВЕНЬ ОПОРНОГО регулирует амплитуду опорного напряженияU_о.

Потен Потенциометр R1КОМПЕНСАЦИЯ регулирует амплитуду переменной составляющей управляющего напряженияU₁. Диаграммы напряженийU₁, U_о, U_упрпоказаны наслайде № 13.

Таким Таким образом, для получения необходимого управляющего напряжения с помощью СТ необходимо:

• установить ручкой АЗИМУТ стрелку СТ на деление, соответствующее направлению ветра (направление ветра может быть получено с метеостанции);

• остановить антенну в направлении помехи;

• ручкой КОМПЕНСАЦИЯ, подбирая амплитуду выходного напряжения СТ, скомпенсировать помеху.

Однако, чаще всего направление ветра бывает неизвестным. В этом случае с помощью одного СТ можно добиться компенсации помехи только в каком-либо одном направлении на помеху.

При неизвестном направлении ветра требуемый закон изменения управляющего напряжения можно получить только с помощью двух сельсин-трансформаторов (слайд № 14).

Максимумы огибающих напряжений обоих СТ должны быть сдвинуты друг относительно друга на 90^о.

СТ М1 (косинусный) имеет стрелку, укрепленную на роторе, и азимутальную шкалу. Ориентирование его производится ручкой УСТ.НУЛЯ, поворотом которой добиваются совмещения стрелки с направлением излучения, при этом напряжение U₁ будет максимальным.

СТ М2 (синусный) связан через зубчатую передачу 1:1 с СТ М1. Статор его устанавливается со сдвигом на 90^орегулировкой УСТ.90^о. Поэтому при максимальной амплитуде напряженияU₁напряжение на выходе СТ М2 будет рано нулюU₂ = 0.

Синусно-косинусное управляющее напряжение вырабатывается за счет суммирования напряжений U₀ , U₁ иU₂.

Практически для получения U_упр необходимо:

• остановить антенну РЛС на левом крае дипольной помехи β_изл1;

• установить стрелку СТ М1 на деление, соответствующее β_изл2, при этом синусная составляющая обращается в нуль, а величина управляющего напряжения подбирается регулировкой амплитуды напряженияU₁;

• вращая ручку КОМПЕНСАЦИЯ 1 (потенциометр R1), добиться компенсации ветра (помехи) на направленииβ_изл1;

• включить вращение антенны и остановить ее на правом крае помехи β_изл2.

Для компенсации ветра (помехи) подобрать амплитуду напряжения U₂ручкой КОМПЕНСАЦИЯII(потенциометрR₂).

Таким образом происходит последовательная компенсация ветра в двух направлениях антенны на помеху.

Примечание. Далее преподаватель знакомит студентов с функциональной схемой аппаратуры защиты от помех в целом.

Контрольные вопросы

1. Назначение СКУ.

2. Для чего необходима регулировка компенсации действия ветра в двух направлениях: КОМПЕНСАЦИЯ 1 и КОМПЕНСАЦИЯ II.

3. Назначение реактивной лампы.

Заключительная часть

- Вывод по занятию;

Достигнуты учебные цели;

- Вопросы для контроля усвоения материала

Задание на самоподготовку:

1. Техническое описание 5Н84. Книга 1.

2. Изучить рассмотренные элементы систе

мы защиты по общей функциональной схеме аппаратуры защиты от помех.

Окончание занятия;

под запись

_________

под запись

под запись

устно

устно

под запись

2 мин

2 мин

4 мин

2 мин

30 мин

40 мин

2 мин

5 мин

3 мин