Назначение приемопередатчиков

Приборы П3, П10 предназначены для формирования и генерирования мощных импульсных СВЧ колебаний (зондирующих импульсов), излучаемых антенной, а также для преобразования, усиления, детектирования, поступающих из антенны СВЧ сигналов, отраженных целями, и передачи их в прибор И (индикатор) для дальнейшей обработки

Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначен передатчик НРЛС?

2. Какие блоки и узлы входят в состав передающего устройства?

3. Перечислите основные характеристики передатчика?

4. Какую функцию осуществляет синхронизатор РЛС?

5. Для чего предназначен приемник НРЛС?

6. Какие блоки и узлы входят в состав приемника РЛС?

7. Перечислите основные характеристики радиоприемников РЛС?

8. Перечислите конструктивные характеристики радиоприемников РЛС?

9. Каков принцип работы импульсного передатчика?

10. Какую функцию выполняют в приемнике схемы регулировки автоматической подстройки частоты (АПЧ), временной регулировки усиления (ВРУ), малой постоянной времени (МПВ)?

11. По какой схеме строятся приемники НРЛС для обеспечения необходимой чувствительности и избирательности?

12. Для чего предназначен модулятор?

13. Для чего предназначены приемопередатчики НРЛС?

3.1.5. Учебный материал по занятию: [Л-2], стр.52…55, 63…72.

3.2.Практическое занятие №2

Антенно-волноводные устройства. Конструкция, назначение, параметры

3.2.1.УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ.

Знать устройство, особенности радиолокационных антенн, назначение.

Уметь проводить профилактическое обслуживание станции.

2. СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:

-особенности радиолокационных антенн.

-щелевые и линзовые антенны: устройство, применение.

-антенные переключатели: назначение, работа.

- перечень контрольных вопросов.

3.2.3.Особенности радиолокационных антенн

К антеннам НРЛС предъявляются требования:

• возможность обзора по азимуту в пределах 360⁰;

• высокая направленность действия и обеспечение заданной формы диаграммы направленности

• широкая полоса пропускания частот;

• минимальная интенсивность боковых лепестков;

• достаточная механическая прочность и жесткость в сочетании с минимальной массой, размерами, парусностью.

Рис.3. Диаграмма направленности антенныРис.4. Рупорная антенна

Диаграмма направленности антенны представляет собой график относительного изменения мощности или направленности поля, создаваемых антенной в разных направлениях, но на одинаковом от антенны расстоянии. Она может быть построена как в прямоугольных, так и в полярных координатах. Рис.3.

Угол α называется углом раствора диаграммы направленности. Он характеризуется собой ширину диаграммы в определенной плоскости, например горизонтальной или вертикальной. Углом раствора диаграммы направленности по мощности называется угол между прямыми, проходящими через точки половины мощности (на уровне 0,5).

Наибольшее распространение в РЛС получили рупорные, щелевые и линзовые антенны и их сочетание.

Для согласования волновых сопротивлений на конце волновода создается расширение, образующее рупор или рупорную антенну. Рис.4. Кроме согласования волновых сопротивлений, рупорная антенна создает и большую направленность, чем открытый конец волновода.

Достоинством рупорных антенн является простота конструкции. Рупорные антенны в сочетании со щелевыми используются в качестве основных антенн судовых навигационных РЛС.

3.2.4.Щелевые и линзовые антенны. Устройство, применение

Если на широкой или узкой стенке волновода вырезать щель длиной около половины длины волны (λ/2), то такая щель способна излучать и принимать радиосигналы аналогично полуволновому симметричному вибратору. Магнитная составляющая поля Н оказывается ориентированной вдоль щели, а электрическая Е – поперек. Антенна с такой щелью называется щелевой. Как правило, в щелевых антеннах навигационных РЛС щели располагаются на узкой стенке волновода.

Питание щели осуществляется поверхностным током СВЧ, протекающим по внутренней стенке волновода. Ширина щели выбирается и зависит от передаваемой мощности.

Волноводная щель обладает слабой направленностью. Поэтому для получения узкой диаграммы направленности вырезается не одна, а несколько щелей. В этом случае ширина диаграммы направленности щелевой антенны будет зависеть от количества щелей и определяется по формуле α⁰ = 101/Ν, где Ν – количество щелей (см. рис.5).

Р асположение щелей и расстояние между ними выбираются таким образом, чтобы

электромагнитное поле у всех щелей изменялось синфазно (совпадало по фазе).

На практике получили распространение комбинированные рупорно-щелевые антенны, обеспечивающие получение диаграммы направленности антенны, имеющей веерную форму (узкую в горизонтальной плоскости и широкую – в вертикальной).

Щелевой излучатель рупорно – щелевой антенны формирует диаграмму

Рис. 6. Рупорно-щелевая антенна:

1 – рупор, 2 – прямоугольный волновод, 3 – наклонные щели, 4 – перегородки фильтры, 5 – диэлектрическая вставка, 6 – соединительный фланец

1 2 3 4

1 2 3 4

направленности в горизонтальной плоскости, а рупор – в вертикальной (см. рис.6).

В целях герметизации рупор 1 закрывается диэлектрической вставкой 5 из радиопрозрачного материала. На одном конце волновода расположен соединительный фланец 6 для соединения с вращающимся волноводным переходом на другом – специальный поглотитель энергии (на рисунке не показан) для создания режима бегущей волны Наклонные щели 3 расположены в узкой стенке волновода под углом 70 градусов к его оси и на расстоянии λв/2 друг от друга с тем, чтобы излучаемые колебания совпадали по фазе. Указанный наклон щелей создает излучение горизонтально поляризованной волны. Щели разделены друг от друга металлическими переборками – фильтрами 4 с целью уменьшения взаимного влияния щелей, что позволяет сузить ширину главного лепестка диаграммы направленности и получить меньшее число боковых лепестков.

Наряду с рупорными и щелевыми в настоящее время получили распространение в РЛС антенны типа, называемые линзовыми. Линзовая антенна состоит из направленного облучателя и линзы плоско - выпуклой или плоско - вогнутой формы, Линза изготовляется из диэлектрического радиопрозрачного материала (полистирола, фторопласта). С помощью линзы электромагнитная волна облучателя преобразуется в плоскую волну, формирующую заданную диаграмму направленности. Размер линзы зависит от длины волны РЛС и заданной ширины диаграммы направленности.

На практике находят применение комбинированные линзово – щелевые антенны. В этом типе антенны диаграмма направленности в горизонтальной плоскости формируется волноводным щелевым излучателем, а в вертикальной плоскости – с помощью линзовой диэлектрической антенны. Рис.7.

Рис.7. Линзовая антенна:

а – выпуклая; б – вогнутая.

Антенна этого типа имеет меньшую массу и парусность по сравнению с рупорно – щелевой антенной. Толщина линзовой антенны d выбирается исходя из соотношения d = (0,15÷0,2) · D. Фокусное расстояние f , на котором располагается облучатель от плоскости линзы, f 0,5D

3.2.5Антенные переключатели. Назначение, работа.

Импульсная работа РЛС позволяет использовать и для передачи и для приема одну и ту же антенну, что повышает точность определения направления.

При использовании одной антенны обязательно наличие антенного переключателя (АП). Рис.8.

Рис. 8. Схема антенного переключателя с ферритовым циркулятором.

В состав антенного переключателя входят: НО, ФЦ и Р.

Переключатель осуществляет коммутацию антенны с передачи на прием и обратно и защищает вход приемника от проникновения чрезмерно большой мощности СВЧ. Антенный переключатель не должен пропускать на вход приемника мощность более 0,05…0,1 ватта. Источник этой мощности – собственный передатчик, а также им могут быть соседние РЛС, работающие на одной и той же частоте. При мощностях выше указанного значения разрядник Р шунтирует вход приемника.

Мощные радиоимпульсы СВЧ, вырабатываемые магнетроном, через направленный ответвитель НО и ферритовый циркулятор ФЦ по волноводной линии передаются в антенну. Благодаря наличию разрядника Р защиты приемника и ФЦ вход приемника оказывается изолированным от воздействия мощных радиоимпульсов магнетрона.

Принимаемые отраженные сигналы через ФЦ и разомкнутый разрядник Р будут поступать на вход приемника и не будут попадать через ФЦ в магнетронный генератор.

Один из главных элементов АП любого типа – высокочастотный газовый разрядник. Наиболее широко в судовых навигационных РЛС применяются разрядники широкополосного типа, имеющие постоянную фиксированную настройку, отчего упрощается регулировка РЛС в судовых условиях.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Какие требования предъявляются к антеннам НРЛС?

2. Какие типы антенн применяются в НРЛС?

3. Какова ширина диаграммы направленности антенн в горизонтальной и вертикальной плоскостях?

4. Какую функцию выполняет рупор на конце волновода?

5. Как устроены щелевые антенны?

6. Как устроены линзовые антенны?

7. Особенности применения щелевых и линзовых антенн.

8. В чем преимущество комбинированных рупорно – щелевых и линзово – щелевых антенн?

9. Каково назначение антенных переключателей?

10. Как работает антенный переключатель?

11. Какую функцию выполняет высокочастотный газовый разрядник?

Учебный материал по занятию: [Л-3], стр.57…63.