Кафедры КазНту имени к.И. Сатпаева

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

10 мин.

1.

Назначение, технические характеристики, диаграмма направленности антенны

15 мин.

2

3

Структурная схема АФУ, взаимодействие с другими устройствами

15 мин.

Работа АФУ по принципиальной схеме

40 мин.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

10 мин.

1

2.1

2.2

2.3

3

Вступительная часть:

• Прием доклада дежурного по взводу;

• Проверка личного состава и готовности к занятию;

• Целесообразно провести контрольный опрос по теме 2.

1. Доложить состав высоковольтного выпрямителя.

- Магнитные регуляторы (У2, У3, У4);

-Повышающий анодный трансформатор Тр2 с переключателем обмоток В1;

-Трехфазный выпрямитель;

-Накальный трансформатор Тр1;

-Сглаживающий фильтр Др4, С1;

-Контрольно-измерительные приборы (ИП-1, ИП-2), элементы включения и защиты

2. Показать цепь заряда линии.

Заряд линии идет по цепи:+ ВВ  Др.  ИЛ  импульсный трансформатор  -ВВ

3. Доложить, на каком принципе основана работа блоков магнитных регуляторов ?

Принцип работы магнитного регулятора основан на зависимости магнитной проницаемости  сердечника от величины тока подмагничивания. С увеличением тока подмагничивания ( I_подм ) магнитная проницаемость  уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивного сопротивления обмоток трансформатора и автотрансформатора.

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

• Доведения темы, целей занятия и учебных вопросов;

____________________________________________

Основная часть.

Первый учебный вопрос.

Назначение, технические характеристики, диаграмма направленности антенны.

Антенно-фидерное устройство предназначено для:

• передачи ВЧ энергии от генератора к антенне и преобразование её в энергию электромагнитных волн;

• направленного излучения электромагнитных волн;

• приёма отраженных сигналов, преобразования их в энергию высокой частоты и передачи на вход приёмника;

• защита приёмного устройства от мощных зондирующих импульсов передатчика.

Технические характеристики

• коэффициент усиления G_а= 700;

• коэффициент бегущей волны КБВ = 0,6;

• ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости по половинной мощности φ= 4˚20΄;

• диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет следующие характеристики: (слайд №4 )

• При формировании ДН антенны в вертикальной плоскости используется явление отражения электромагнитных волн от земли, что предъявляет определенные требования к рельефу местности. (слайд №5 )

Форма ДН антенны в вертикальной плоскости зависит от высоты подъёма антенны ( h_а) над землёй, от наклона антенны относительно плоскости горизонта и от положения облучателя.

Угол между фокальной осью параболоида и плоскостью горизонта составляет 6 ˚, чем достигается отсутствие глубоких провалов в диаграмме.

Влияние земли обуславливает лепестковый характер ДН антенны в вертикальной плоскости за счёт интерференции прямого и отраженного лучей в пространстве (слайд № 5 ).

Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости (слайд № 6) где:

• ширина диаграммы направленности на уровне половинной мощности φ= 4º 20;

• уровень мощности боковых лепестков – не более 2% от основного.

ДН антенны в вертикальной плоскости для разных режимов работы показана на слайде № 7. В «штатном» режиме обеспечивается наибольшая дальность обнаружения целей на средних и малых высотах.

Контроль за ДН в вертикальной плоскости осуществляется по радиоизлучению солнца.

Контрольные вопросы

1. Ширина диаграммы направленности РЛС в вертикальной и горизонтальной плоскости в «штатном» и «высотном» режимах.

2. От чего зависит коэффициент усиления антенны, чему он равен в изделии 5Н84?

3. Как формируется диаграмма направленности РЛС метрового диапазона?

4. Перечислить технические характеристики АФУ.

Второй учебный вопрос.

Струк Структурная схема АФУ, взаимодействие с другими устройствами.

С о с т а в:

АФУ РЛС включает в себя (слайд № 8):

• антенну – бл.111;

• токосъёмник – бл.112;

• антенный коммутатор – бл.113;

• переключатель АНТЕННА-ЭКВИВАЛЕНТ – бл.16;

• направленные ответвители – Э5, Э6;

• высокочастотные фидеры – Ф1, Ф2;

• устройство обогрева зеркала антенны.

Антенна – блок 111 – предназначена для направленного излучения и приёма импульсов электромагнитной энергии СВЧ.

Токосъёмник – блок 112 – осуществляет передачу энергии от неподвижнгой части АФУ к подвижной.

Антенный коммутатор – блок 113 – обеспечивает автоматическое подключение антенны к генератору СВЧ при излучении и к УВЧ бл.115 при приёме.

Переключатель АНТЕННА-ЭКВИВАЛЕНТ – блок 16 – предназначен для подключения выхода генератора СВЧ к антенне или эквиваленту антенны, а также для настройки системы эквивалент-антенна.

Направленные ответвители Э5, Э6 предназначены для отбора мощности генератора СВЧ к блоку ИКБМ - блок 114 – для её измерения и в канал АПЧ приёмника – блок 115.

Высокочастотные фидеры /антенный Ф1 и линейный Ф2/ предназначены для передачи энергии генератора СВЧ и отраженных эхо-сигналов.

Устройство обогрева зеркала антенны защищает антенну от механических повреждений во время гололёда.

При передаче зондирующего импульса от генератора СВЧ - блок 20 – поступают в передающий тракт антенного коммутатора – блок 113; далее через переключатель АНТЕННА-ЭКВИВАЛЕНТ – блок 16 /в положении АНТЕННА/, линейный фидер Ф2 – блок 112, блок токосъёмников, антенный фидер Ф1 – блок 112, переключатель излучателей – блок 111 к излучателям И1, И2, И3.

При приёме сигналы, отраженные от цели и принятые антенной, по тем же фидерам и блокам /но в обратной последовательности/ поступают в антенный коммутатор и далее в блок УВЧ – блок 115- приёмного устройства.

При настройке эквивалента антенны блок УВЧ приёмного устройства подключается через антенный коммутатор к блоку 17 – измерителю входных сопротивлений.

Схема взаимодействия АФУ показана на слайде № 9).

На АФУ подаются:

• зондирующие импульсы от генератора СВЧ – блок 20;

• напряжение 200 В, 400 Гц для обогрева;

• сигналы индикации режимов работы антенны и включения системы обогрева;

• сигналы управления от СВА – блок 154.

С АФУ снимаются:

• эхо-сигналы на УВЧ приёмника – блок 115;

• высокочастотный сигнал на канал АПЧ приёмника – блок 115;

• высокочастотный сигнал для измерения мощности и КБВ – блок 114;

• зондирующие импульсы на систему эквивалента антенны.

Антенная система

В РЛС применена параболическая антенна, состоящая из зеркала-рефлектора и облучателя.

Зеркало-рефлектор предназначено для формирования диаграммы направленности с определенными параметрами. Представляет собой часть поверхности параболоида вращения, в фокусе которого находится электрический центр облучателя. Зеркало выполнено в виде сборной металлической конструкции.

Для уменьшения веса и ветрового сопротивления отражающая поверхность зеркала образуется системой горизонтальных проводников. По отражающим свойствам она эквивалентна сплошной металлической поверхности.

Основными элементами антенно-мачтового устройства являются (слайд № 10):

• вертикальный ствол (1);

• горизонтальный ствол (2);

• плоские фермы (3);

• привод вращения (4);

• вращающаяся опора (5);

• крестовина (6);

• секция основания (7);

• ферма облучателя (8);

• антенный фидер (9);

• облучатель (10);

• стрела подъёма (11);

• электролебёдка (12).

Облучатель

Облучатель является важнейшим элементом антенны, существенно влияющим на её характеристики, и предназначен для облучения зеркала электромагнитной энергии.

Облучатель (блок 0) состоит из(слайд № 11):

• трех симметричных полуволновых излучателей Э6, Э7, Э9;

• симметрирующего устройства Э5;

• переключателя излучателей У3 с электромагнитными приводами У1, У2;

• рефлекторов Э8, Э10.

Излучатели Э6 и Э7 представляют собой полуволновые симметричные вибраторы (диполи), а излучатель Э9 – отрезок полосковой линии, к узким стенкам которого приварены излучающие пластины.

Известно, что симметричный полуволновой вибратор, расположенный горизонтально, имеет диаграмму направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, показанную на слайде №12.

Из рисунка видно, что диаграмма направленности в горизонтальной плоскости имеет два противоположно направленных максимума излучения.

Для увеличения направленности излучения вибратора в сторону зеркала антенны применяются рефлекторы Э8, Э10, представляющие собой две металлические рамы, на которые натянуты медные горизонтальные проводники. Форма рефлектора выбрана такой, чтобы интенсивность поля в середине зеркала была выше примерно в 3 раза, чем у краёв.

Это обеспечивает минимальный уровень боковых и задних лепестков ДН антенны.

Для обеспечения симметричного питания плеч вибратора Э6, Э7 несимметричным кабелем Э11 применяется симметрирующее устройство Э5 (слайд №12). Непосредственное подключение коаксиального кабеля к вибраторам приводит к дополнительным потерям энергии и искажению ДН излучателей.

В точке А происходит ответвление тока на внешнюю сторону экрана кабеля, который, замыкаясь через ёмкость, увеличивает амплитуду тока в плече правого вибратора, т.е. нарушается симметрия токов в плечах вибратора и искажается ДН.

Блок токосъёмников бл.112 осуществляет передачу высокочастотной энергии, напряжение обогрева зеркала и управляющих сигналов от неподвижной части к подвижной.

Он включает в себя три токосъёмника: один высокочастотный и два низкочастотных (слайд № 14).

Высокочастотный токосъёмник обеспечивает передачу энергии зондирующих импульсов от бл.16 к блоку облучателей.

Низкочастотный токосъёмник (НЧ 1) обеспечивает передачу напряжения питания к системе обогрева зеркала антенны.

Низкочастотный токосъёмник (НЧ 2) служит для передачи сигналов управления режимами работы антенны от бл.143 к переключателю У3 бл.111.

Вращение подвижных частей токосъёмников осуществляется от привода вращения антенны бл.154.

Высок Высокочастотный токосъёмник Э1 представляет собой коаксиально вращающееся сочленение, включенное в фидерную линию, состоящую из антенного Ф1 и линейного Ф2 фидеров, выполненных из кабеля марки РКС-15/38. Токосъёмник выполнен в виде участка коаксиальной линии с волновым сопротивлением  = 38 Ом. Высокочастотный токосъёмник состоит из двух частей: подвижной и неподвижной. Подвижная часть токосъёмника антенным фидером Ф1 вращается с антенной, скользя по щеткам неподвижной части, к которой подключается линейный фидер Ф2 (слайд № 13).

Низко Низкочастотный токосъёмник обогрева НЧ1 зеркала антенны представляет собой коллектор, выполненный из шести латунных колец и вращающейся вместе с антенной. Напряжение питания системы обогрева проводится к кольцам коллектора через щетки, укрепленных в изоляторах на корпусе блока.

Низко Низкочастотный токосъёмник сканирования НЧ2 представляет собой коллектор, собранный из 14 латунных дисков, между которыми проложены изоляционные кольца. Коллектор вращается вместе с антенной.

Напря Напряжение к контактным дискам подводится через щётки, укрепленные в изоляторах внутри корпуса блока 112.

Антенный коммутатор бл.113

Антенный коммутатор обеспечивает:

• возможность работы передатчика и приёмника на одну антенну;

• защиту входных цепей приёмника от мощных зондирующих импульсов генератора СВЧ.

Он состоит из передающего тракта Э1 и приёмного тракта Э2 (слайд № 15).

Антенный коммутатор работает в двух режимах:

• режим ПЕРЕДАЧА;

• режим ПРИЁМ.

При передаче передающий тракт Э1 антенного коммутатора пропускает в.ч. энергию генератора бл.20 на блок 16 и далее в антенну и защищает вход приёмника.

При приёме пропускает эхо-сигналы через приёмный тракт Э2 на вход приёмника бл.115 и отключает генератор СВЧ бл.20.

При настройке приёмного устройства приёмный тракт Э2 обеспечивает прохождение сигналов от генератора стандартных сигналов и блок 17.

Принцип работы основан на использовании резонансных свойств отрезков длинных линий и искровых разрядников.

В метровом диапазоне волн в качестве резонансных линий применяются гибкие коаксиальные фидеры и разрядники типа РБ-2, Р-3, Р-6.

Антенный коммутатор должен быть быстродействующим и обеспечивать минимальные потери энергии при работе.

В антенном коммутаторе применяются четвертьволновые отрезки коаксиальных линий, которые при подключении «горящих» разрядников с малым внутренним сопротивлением (13 Ом) обладают большим входным сопротивлением

( R_вх /4  ∞) .

Схема простейшего антенного коммутатора показана на рис.14 (слайд № 16).

Состав коммутатора:

• Р1 – проходной разрядник;

• Р2 – разрядник защиты;

• Ф3 – λ/4 – отрезок коаксиального фидера;

• Ф1, Ф2, Ф4 – соединительные фидеры.

При передаче, под воздействием мощного импульса генератора СВЧ, разрядники Р1, Р2 загораются и их внутреннее сопротивление становится малым. высокочастотная энергия от генератора по фидеру Ф1 через разрядник Р1 и фидер Ф2 поступает в антенну.

В то же время малое сопротивление разрядника Р2 замыкает отрезок Ф3 на корпус (точка «б»). При этом входное сопротивление отрезка Ф3 становится большим (точка «а») и мощный импульс генератора не проходит к приёмнику.

При приёме разрядники Р1 и Р2 не загораются, так как мощность отраженных сигналов очень мала, разрядники имеют большое сопротивление. Проходной разрядник Р1 отключает передающий тракт от антенны (Ф1). Входное сопротивление λ/4 отрезка Ф3 малое и вся энергия отраженных сигналов проходит к приёмнику.

Система обогрева зеркала

Предназначена для предотвращения механических повреждений антенны во время гололёда. Система обогрева позволяет своевременно снять гололёд с горизонтальных проводников (общая длина ℓ = 3 км.), путём пропускания по ним переменного тока 11÷13 А.

Для обогрева зеркала все проводники объединены в 12 групп (по 5 проводников в каждой), к которым через трансформаторы Тр1 ÷ Тр12.

Система обогрева эффективно работает при толщине льда на проводниках не более 2-3 мм. Для своевременного включения системы придается индикатор гололёда, который представляет собой разомкнутую контактную пару и металлический стержень с колпачком. при образовании льда на стержне толщиной 2,5 – 3 мм замыкается контактная пара, в результате включается звуковая (сирена) и световая (лампочка «гололед») сигнализация на щите обогрева. и бл.167.

Система эквивалента антенны (слайд № 17)

Систе Система эквивалента предназначена для профилактической проверки и настройки станции на заданные частоты диапазона без излучения высокочастотной энергии.

Система эквивалента обеспечивает:

работу передатчика с нормальной мощностью;

КБВ 50 ÷ 60 %;

уход частоты генератора СВЧ в пределах полосы схватывания

АПЧ (± 1,2 МГц).

Состав системы эквивалента:

• переключатель АНТЕННА-ЭКВИВАЛЕНТ блок 16;

• измеритель входных сопротивлений – блок 17;

• высокочастотный трансформатор – блок 18;

• блок нагрузочных сопротивлений – блок 19.

Эквивалент антенны состоит из:

• высокочастотного трансформатора – блок 18;

• блока нагрузочных сопротивлений – блок 19.

Блок н Блок нагрузочных сопротивлений поглощает всю мощность генератора СВЧ при работе его на эквивалент антенны.

Высокочастотный трансформатор преобразует входное сопротивление нагрузочных сопротивлений в нагрузку, эквивалентную входному сопротивлению антенно-фидерной системы.

Измеритель входных сопротивлений блок 17 обеспечивает настройку эквивалента антенны.

Переключатель АНТЕННА-ЭКВИВАЛЕНТ обеспечивает подключение:

• выхода генератора СВЧ к антенне /АНТЕННА/ в положение I;

• выхода генератора СВЧ к эквиваленту /ЭКВИВАЛЕНТ/ в положение III;

• измерителя входных сопротивлений к антенно-фидерной системе и эквиваленту антенны /ИЗМЕРЕНИЕ/ в положение II.

Источ Источником высокочастотных колебаний служит генератор стандартных сигналов типа Г4-44, при помощи которого производится настройка приёмника и эквивалента антенны.

Систе Система эквивалента антенны размещается в аппаратном прицепе АП-2 в стойке 108.

Контрольные вопросы

1. С какими основными блоками взаимодействует АФУ?

2. Назначение токосъёмника.

3. Назначение антенного коммутатора.

Третий учебный вопрос.

Работа АФУ

Принцип работы АФУ(слайд № 18)

На передачу. Импульсы высокочастотной энергии от генератора СВЧ поступают в передающий тракт антенного коммутатора и далее по кабелю Э7 стойки 108 на переключатель АНТЕННА – ЭКВИВАЛЕНТ. При установке штурвала переключателя в положение АНТЕННА эти импульсы линейным фидером Ф2 блока 112 через блок токосъемников поступают по антенному фидеру Ф1 на переключатель излучателей, который перераспределяет мощность генератора между излучателями в соответствии с выбранным режимом работы антенны РЛС (ШТАТНЫЙ – ВЫСОТНЫЙ – СКАНИРОВАНИЯ).

В штатном режиме импульсы энергии генератора СВЧ фидером Э11 подаются на I и II излучатели поровну. В высотном режиме 20 - 25% мощности генератора по фидеру Э12 поступает в третий излучатель и по 37,5 – 40% в первый и второй излучатели постоянно. В режиме сканирования происходит переключение штатного режима на высотный через один оборот вращения антенны РЛС.

В зависимости от числа подключенных излучателей формируется штатная или высотная диаграмма направленности РЛС в вертикальной плоскости (зона обнаружения). В том случае, когда подключены два верхних излучателя, формируется штатная зона обнаружения и обеспечивается наибольшая дальность обнаружения целей на малых и средних высотах полета. При подключении всех трех излучателей формируется высотная зона обнаружения и обеспечивается увеличение верхней границы беспровальной проводки целей, уменьшение радиуса «мертвой» воронки по сравнению со штатным режимом, но дальность обнаружения целей на малых и даже средних высотах при этом уменьшается.

При подключении третьего излучателя в канал зондирующего импульса генератора СВЧ через один оборот вращения антенны формируется соответственно штатная или высотная зона обнаружения РЛС в вертикальной плоскости.

В соответствии с задачами, поставленными перед РЛС на поиск, обнаружение и проводку воздушных целей, в различном диапазоне высот полета применяется тот или иной режим обзора пространства.

Защита приемного тракта от мощных зондирующих импульсов генератора осуществляется приемной частью антенного коммутатора во всем диапазоне работы.

На прием. Сигналы отраженные от объектов, принимаются антенной, преобразуя в энергию токов СВЧ в излучателях и через переключатель излучателей, блок токосъемников, переключатель АНТЕННА – ЭКВИВАЛЕНТ поступают по тем же фидерам Ф1, Ф2, и Э7 в антенный коммутатор. Через переключатель РАБОТА – НАСТРОЙКА антенного коммутатора в положение РАБОТА фидером Ф13 энергия эхо-сигналов подается к УВЧ приемного устройства (блок 115).

Контрольные вопросы

1. Почему в антенном коммутаторе установлены три цепочки защиты ?

2.Показать на МЧ основные элементы антенны.

ВЫВОД

1.Ант Антенно-фидерная система 5Н84 передает энергию от генераторной лампы к антенне, излучает её в заданном секторе, принимает отраженные от целей сигналы и передает их к приёмному устройству.

Одни Одним из элементов системы является антенный коммутатор, который обеспечивает работу станции на одну антенну как при передаче, так и при приёме. Собрана на отрезках коаксиальных линий.

Заключительная часть

- Вывод по занятию;

Достигнуты учебные цели;

- Вопросы для контроля усвоения материала

1. Назначение и состав антенного устройства.

2. Показать на МЧ элементы антенного устройства.

3. Рассказать работу антенного коммутатора на передачу.

4. Рассказать работу антенного коммутатора на приём.

- Оценка действий студентов.

- Задание на самоподготовку: Техническое описание 5Н84, часть 1, стр.45-66.

Окончание занятия;

под запись

_________

под запись

под запись

под запись

устно

письменно

2 мин

2 мин

4 мин

2 мин

15 мин

15 мин

40 мин

2 мин

5 мин

3 мин