Двойной волноводный тройник характерен тем, что сигналы достигают детекторов, расположенных на одинаковом расстоянии от входа, со сдвигом по фазе, равным 180°, а колебания гетеродина поступают на оба детектора в фазе. Возникающий в результате преобразования ток промежуточной частоты, например, через диод

промежуточной частоты в контуре будут складываться. Тогда, токи шумов гетеродина, проходя через контур во встречном направлении, будут вычитаться. Следовательно, токи шумов гетеродина при надлежащей симметрии плеч схемы не создают напряжения шумов на входе УПЧ приемника, сохранив при этом полезный сигнал.

Балансная схема преобразователя в настоящее время широко применяется в судовых РЛС.

6.2. Усилитель промежуточной частоты

Усиление импульсов промежуточной частоты, поступающих из смесителя, производится многокаскадным транзисторным УПЧ, контуры которого настроены на фиксированную частоту 60 МГц и имеют полосу пропускания до 4…18 МГц.

Импульсы на входе приемника в зависимости от расстояния до объекта и его отражающей поверхности изменяются по мощности в 1010.. . 1012 раз (на 100 . . . 120 дБ) или по амплитуде напряжения в 105. . . 106 раз. Равномерное усиление приемника в таком диапазоне входных напряжений иметь не обязательно, так как в индикаторе РЛС используют ЭЛТ, у которых управляющий сигнал, превышающий шум

в3 ... 5 раз, вызывает насыщение яркости луча на экране.

Внастоящее время в приемниках РЛС применяют линейные и логарифмические УПЧ, отличающиеся друг от друга характером амплитудных зависимостей выходного напряжения от входного.

Приемник РЛС должен осуществлять усиление импульсных сигналов при минимальных искажениях формы импульсов, поступающих на его вход. Это требует правильного выбора промежуточной частоты и полосы пропускания тракта УПЧ. Широкополосность радиолокационных приемников снижает их чувствительность из-за возрастания уровня шумов, маскирующих слабые полезные сигналы, а также не позволяет получить высокий коэффициент усиления в каждом каскаде. Это требует увеличения числа каскадов УПЧ.

УПЧ характеризуются:

значением промежуточной частоты; коэффициентом усиления на рабочей частоте; шириной полосы пропускания;

избирательностью, показывающей, во сколько раз уменьшается усиление при заданной расстройке.

Для сохранения формы огибающей усиливаемых импульсов ПЧ обычно выбирается равной 60 МГц. Такое значение обеспечивает также необходимую избирательность приемника, облегчает выделение видеосигналов при детектировании, позволяет получить требуемое усиление в каждом каскаде УПЧ.

В подавляющем большинстве случаев ширина полосы пропускания радиолокационного приемника по ПЧ выбирается из соотношения

fпч = (0,8 ÷1,4) / τи ,

где значение коэффициента в числителе зависит, главным образом, от формы амплитудно-частотной характеристики приемника, влияющей на искажения формы импульса.

Для обеспечения требуемого усиления в УПЧ применяется большое число каскадов (около 10). Обычно, при переключении шкал дальности, в НРЛС изменяется длительность излучаемых СВЧ импульсов. На малых шкалах, при малой длительности излучаемых СВЧ импульсов, полоса пропускания каскадов УПЧ должна расширяться. Достигается это путем подключения параллельно контурам сопротивлений. Этим самым уменьшается добротность колебательных контуров, а значит – расширяется полоса пропускания.

В приемниках судовых РЛС обычно применяют двухконтурные каскады, обеспечивающие более высокую эффективность при длительностях импульсов менее 1 мкс.

6.2.1. Выбор полосы пропускания приемника

Полоса пропускания приемника определяет:

искажения формы импульсов, влияющие на точность измерения координат и разрешающие способности РЛС;

величину отношения сигнал/шум на выходе приемника (реальную чувствительность), влияющую на дальность действия.

Линейные искажения формы импульсов (огибающей) происходят в результате ограничения пропускаемого приемником

спектра импульсов, что является неизбежным результатом частотноизбирательных свойств приемника. Они проявляются в растягивании фронтов импульсов и уменьшении его амплитуды на выходе.

По мере расширения полосы пропускания длительность фронта и спада импульсов уменьшается, а, следовательно, сокращается общая длительность, а форма приближается к исходной — прямоугольной, однако при этом возрастает уровень шума.

Оптимальной полосой пропускания приемника называется такое ее значение, при котором отношение сигнал/шум на выходе приемника становится максимальным. Теоретические и практические исследования показали, что оптимальная полоса пропускания определяется отношением

При этом форма импульса на выходе приемника близка к колоколообразной, а амплитуда не достигает максимума входного импульса на 10 — 20%.

Под отношением сигнал/шум понимается отношение амплитуды импульса к эффективному напряжению шумов, то есть при выполнении соотношения (48) достигается максимум отношения мощности сигнала к мощности шумов на выходе приемника. Поэтому для станций дальнего обнаружения полоса пропускания приемника близка к оптимальной. Если же к РЛС предъявляются требования высокой точности и подробности воспроизведения информации, то полоса пропускания приемника в несколько раз расширяется и может достигать значения

fпч = (3 ÷5) / τи .

Такая широкая полоса пропускания используется в береговых РЛС для проводки судов в порты.

6.2.2. Детекторы и видеоусилители

Детектирование — преобразование колебания ПЧ в огибающую, соответствующую полезному сигналу, то есть процесс, обратный модуляции. В морских РЛС в передатчике используется амплитудная модуляция и, соответственно, в приемнике - амплитудный детектор. Амплитудное детектирование обеспечивает:

получение огибающей модулированного колебания (видеоимпульса) из радиоимпульса ПЧ;

отделение полезного видеосигнала от колебаний ПЧ. Амплитудный детектор включает три основных элемента: