книги из ГПНТБ / Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ

ответствующее измеренному схемой АСД значению дальности це­

ли Д и з м -

Сигналом измеренной дальности запускается вначале гене­ ратор первого следящего импульса, а затем второго (рис. 293). Генераторами следящих импульсов обычно служат блокинг-ге. нераторы. Следящие импульсы (рис. 293, а) возникают сразу один за другим, время их задержки (2 измеряется до момента окончания первого или начала второго следящего импульса. Время запаздывания ^ отраженного сигнала измеряется до се-

Синхронизирующ ий импульс / ( запуск передатчика)

редины отраженного сигнала. Началом отсчета как времени за­ паздывания, так и времени задержки является момент запуска передатчика РЛС.

Следящие импульсы подаются на временной дискриминатор. Одновременно туда поступают отраженные сигналы ц 0 т р , имею­ щие время запаздывания t\.

Временной дискриминатор сравнивает части отраженного сиг­ нала, совмещенные с первым и вторым следящими импульсами, и вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное раз­ ности этих частей. Так, если следящие импульсы совмещены с отраженным сигналом, но время перекрытия первого следящего импульса с отраженным сигналом ^пер( не равно времени пере­

крытия второго следящего импульса с этим сигналом t ^ (рис. 293, б), то на выходе дискриминатора появится напряже­

310

ние, величина и знак которого характеризуют ошибку определе­ ния дальности (ошибку сопровождения).

Если же перекрытия первого и второго следящих импульсов с отраженным сигналом одинаковы (рис. 293,6), то напряже­ ние на выходе временного дискриминатора будет равно нулю. Это означает, что значение дальности, измеренной схемой АСД,

на усилитель-преобразователь, а из него на двигатель механиз­ ма управления по дальности. В зависимости от знака и величи­ ны сигнала ошибки двигатель поворачивает вал потенциометра, регулирующего напряжение на аноде фантастрона каскада за­ держки. При этом изменяется длительность импульса, снимае­ мого с выхода фантастрона н управляющего временем задерж­ ки t2 следящих импульсов так, что измеренная дальность Дтм приближается к истинной дальности Д.

Врассматриваемой схеме АСД в качестве выходных сигна­ лов, подаваемых на индикаторы и в систему передачи данных, используются сигналы измеренной дальности, т. е. импульсы, снимаемые непосредственно с каскада электронной задержки.

Вэлектромеханических схемах АСД наряду с электронными (фантастронными или санатронными) схемами задержки роль каскадов задержки могут выполнять специальные фазометри­

ческие цепи, состоящие из генератора синусоидальных колеба­ ний, фазовращателя и схемы формирования следящих импуль­ сов. В большинстве случаев применяется емкостной фазовраща­ тель, представляющий собой конденсатор переменной емкости специальной конструкции (рис. 294). Фазовый сдвиг выходного сигнала такого фазовращателя пропорционален углу поворота ротора. В схеме АСД ротор фазовращателя поворачивает дви­ гатель механизма управления по дальности. Выходное синусо­ идальное напряжение, снимаемое с фазовращателя, после огра­ ничения используется для формирования импульсов, запускаю­ щих генераторы следящих импульсов. При изменении фазы си­ нусоидального напряжения изменяется и момент возникнове­ ния следящих импульсов, т. е. измеренная дальность.

Фазометрические каскады задержки сложнее по конструк­ ции, но обладают более высокой точностью по сравнению с элек­ тронными.

Достоинства каскадов задержки с электромеханическим уп­ равлением — простота образования многоканальных систем вы­ сокой точности и выработка дальности цели непосредственно в виде механического сигнала (поворота вала), а не напряжения.

311

Рис. 296. Упрощенная блок-схема электронной системы АСД

312

Томность электромеханических схем АСД может быть выше, чем электронных; они могут иметь динамическую ошибку сопровож­

жение усилителя-преобразователя используется для непосредст­ венного управления каскадом задержки.

На рис. 295 приведена упрощенная блок-схема электронной схемы АСД, в которой в качестве задержки используется каскад на фантастроне, работающем в ждущем режиме.

Ручной поиск и режим ручного сопровождения (PC) осущест­ вляются в этой схеме с помощью специального потенциометра, управляемого штурвалом дальности и изменяющего напряже­ ние на аноде фантастрона. Начальное напряжение на аноде лам­ пы, а следовательно, и длительность импульса, генерируемого фантастроном, изменяются при этом так, что определяемое дли­ тельностью этого импульса время задержки t2 следящих импуль­ сов становится равным времени запаздывания отраженного сиг­ нала Д Электронный визир, создаваемый первым или вторым следящим импульсом на экране индикатора, совмещается с от­ меткой цели, и система готова к работе в режиме автоматиче­ ского сопровождения.

Рассмотрим автоматическое сопровождение удаляющейся це­ ли (ti>t2)\ графики напряжений в основных блоках схемы для этого случая представлены на рис. 296.

Сигнал ошибки ир, выработанный по значению отраженного сигнала н0тр и импульсам генератора временной задержки исл с выхода временного дискриминатора в виде положительного на­ пряжения (так как Д < 'Д еРз), поступает на усилитель-преобра­

зователь, состоящий из усилителя постоянного тока (УПТ) и ин­ тегрирующего усилителя. УПТ усиливает сигнал ошибки, меняет знак его на противоположный и подает на вход' интегрирующе­ го усилителя отрицательное напряжение цвых уПг Под действием

этого напряжения выходное напряжение интегрирующего уси­ лителя квыхИУ начнет возрастать по линейному закону и увели­

чивать начальное напряжение на аноде фантастрона иа . Уве­

личение анодного" напряжения фантастрона приведет к увеличе­ нию времени задержки следящих импульсов (времени t2). Та­ ким образом, по мере удаления цели следящие импульсы будут перемещаться вправо по оси времени, сохраняя временное пере­ крытие с отраженным сигналом. Измеряемое системой АСД зна­ чение дальности Дизм будет изменяться в соответствии с измене­ нием истинного значения дальности цели Д. На экране инди­ катора это будет выражаться в перемещении электронного визи­ ра' дальности вслед за отметкой цели.

313

Измеренная дальность в такой схеме может вводиться в си­ стему передачи данных в виде следящих импульсов, т. е. вре­ менного интервала, характеризуемого временем задержки/2, ли­ бо в виде напряжения, снимаемого с выхода интегрирующего усилителя.

ь

Рис. 296. Графики напряжений в блоках АСД для случая удаления цели

Электронные схемы АСД проще, меньше по весу и габари­ там, чем электромеханические. Они малоинерционны, благода­ ря чему способны сопровождать цель при более высоких ско­ ростях и ускорениях, а также точнее вырабатывать данные о ее скорости. Абсолютная-ошибка сопровождения электронных схем часто не превышает 10—15 м.

314

§ 5. Автоматическое сопровождение целей по направлению

Автоматическое сопровождение целей по направлению (АСН)— это процесс непрерывного измерения угловых коорди­ нат выбранной цели. Практически он сводится к непрерывному совмещению направления оси антенны с направлением на цель.

Системы АСН делятся на одноканальные и двухканальные. В одноканальных системах сигнал ошибки, возникающий при несовпадении электрической или геометрической оси антенной системы с направлением на цель, усиливается и детектируется в общих для канала пеленга и угла места каскадах и лишь за­ тем преобразуется в два напряжения, каждое из которых харак­ теризует ошибку сопровождения цели в одной из плоскостей и подается па соответствующий (пеленговый или угломестный) канал.

В двухканальных системах АСН пеленговый и угломестный каналы разделяются уже в антенно-фидерном устройстве, т. е. двухканальные системы АСН состоят из двух полностью незави­ симых каналов, каждый из которых обеспечивает автоматиче­ ское сопровождение по одной угловой координате.

По способу управления, т. е. по типу исполнительного устрой­ ства, системы АСН, подобно системам АСД, могут быть либо электромеханическими, либо электронными.

Блок-схема электромеханической схемы АСН представлена

по В

Рис. 297. Блок-схема электромеханической схемы АСН

315

Взаимное расположение облучателя и отражателя антенны РЛС сопровождения таково, что при вращении одного из них ось диаграммы направленности антенны описывает в простран­ стве поверхность конуса (рис. 298, а). Если ширина диаграммы направленности 2<р больше угла 2а при вершине конуса, то лю­ бая цель, расположенная внутри конуса, облучается антенной. При отклонении цели от равносигнального направления Ох мак-

Рис. 298. Временные диаграммы на­

с частотой развертывания луча антенны (сканирования). Радио­ импульсы усиливаются и преобразуются в приемнике в видео­ импульсы, которые с выхода приемника поступают в схему АСН.

Схема АСН начинается с преобразователя сигнала ошибки, предназначенного для выделения и усиления сигнала ошибки. Состоит он из детектора и усилителя. В детекторе отраженные

316

импульсы ис преобразуются в напряжение ис , близкое по

форме к огибающей радиоимпульсов (рис. 298, в). Это напря­ жение усиливается и с выхода усилителя подается на фазовые детекторы двух одинаковых и независимых каналов: пеленга и угла места. Одноименные блоки обоих каналов одинаковы как по выполняемым ими функциям, так и по принципиальным схе­ мам. Каждый канал управляет антенной в соответствующей плоскости независимо от другого канала.

На эти же фазовые детекторы подаются синусоидальные опорные напряжения, вырабатываемые генератором опорных напряжений (ГОН).

ГОН смонтирован на одном валу с двигателем вращения облучателя антенны и вырабатывает два опорных напряжения синусоидальной формы, сдвинутых между собой по фазе на 90°. Их частота равна частоте конического развертывания Qa, а фаза жестко связана с положением луча антенны в пространстве.

ным напряжением канала угла места. Отличаются они друг от друга тем, что первое совпадает по фазе с сигналом ошибки, когда цель отклоняется только по пеленгу, а второе — только по углу места. В результате совместного детектирования напря­

пропорциональное угловому Смещению цели в соответствующей

ста цу„ снятые с фазовых детекторов, усиливаются в усилите­ лях постоянного .тока и электромашинных усилителях, а затем следуют в исполнительные электродвигатели. Последние изме­ няют положение антенны так, чтобы цель находилась на равносигнальном направлении и сигнал ошибки стал равным нулю.

Кроме рассмотренных блоков в системах АСН обычно име­ ются стабилизирующие устройства, обеспечивающие плавность перемещения оси антенны в- процессе сопровождения цели. Их действие основано на использовании отрицательной обратной связи. В рассматриваемой схеме роль стабилизирующих уст­ ройств выполняют два каскада — ограничитель моментов и демпфер.

Ограничитель моментов устраняет сильные рывки антенны и предохраняет цепи приводного двигателя от перегрузок при больших амплитудах сигнала ошибки (например, в момент пере­ хода станции из режима поиска в режим сопровождения). В ог­ раничителе моментов используется отрицательная обратная

317

связь между приводным двигателем и усилителем постоянного тока, причем напряжение обратной связи подается на усилитель лишь в тех случаях, когда ток в якоре двигателя превышает допустимую величину. Благодаря этому отрицательная обрат­ ная связь не снижает чувствительности системы АСЫ.

Демпфер устраняет колебания антенны. Причина возникно­ вения колебаний— инерционность механической части антен­ ной системы. Приводной двигатель, стремящийся повернуть ан­ тенну в положение точного пеленга, при котором сигнал ошибки равен нулю, не может мгновенно остановить антенну, и она по инерции проскакивает это положение. По другую сторону поло­ жения точного пеленга сигнал ошибки меняет знак, вследствие чего антенна начинает двигаться в обратном направлении, вновь проскакивает нулевое положение и т. д.

Для устранения подобных колебаний антенной системы также используется отрицательная обратная связь.

Напряжением обратной связи, подаваемым на усилитель постоянного тока для подавления колебаний, является перемен­ ное напряжение, индуктируемое при колебаниях антенны в якоре приводного двигателя. Благодаря такой связи колебания ан­ тенны быстро затухают.

Роль устройств для устранения колебаний антенны подобна роли успокоителя (демпфера), устраняющего колебания стрелки в любом стрелочном измерительном приборе. Поэтому и устрой­ ство для устранения колебаний антенны получило название демпфирующего устройства, или демпфера. Автоматическое сопровождение цели осуществимо лишь при подаче на систему АСН импульса, отраженного от одной цели. Однако в пределах луча антенны помимо выбранной цели могут оказаться и дру­ гие. В этом случае за период повторения импульсов в приемник поступает несколько отраженных сигналов, система АСН выра­ батывает ложный сигнал ошибки и автоматическое сопровожде­ ние заданной цели становится невозможным.

Для нормальной работы системы АСН необходимо осуществ­ лять временную селекцию отраженных от целей импульсов. В рассматриваемой системе АСН временная селекция цели осу­ ществляется селекторными импульсами, поступающими с си­ стемы автосопровождения по дальности (системы АСД). Эти импульсы отпирают канал автосопровождения приемника, кото­ рый постоянно заперт, на время своего действия. Поэтому в этом канале усиливаются только те отраженные сигналы, время за­ паздывания которых относительно прямого импульса равно времени задержки селекторного импульса.

Для непрерывной временной селекции при перемещении цели необходимо согласовывать момент генерирования селекторного импульса, т. е. время задержки, с дальностью цели, т. е. време­ нем запаздывания отраженного сигнала. Следовательно, си­ стема АСН в процессе работы связана с системой АСД.

318

§ 6. Моноимпульсный метод автоматического измерения угловых координат

По мере увеличения скорости и дальности сопровождаемых целей повышаются требования к точности систем АСН. Точ­ ность метода конического сканирования ограничивается влия­ нием амплитудных и фазовых флуктуаций отраженного сигнала. Флуктуационные ошибки почти полностью исключаются в мононмпульсном методе АСН, основанном на сравнении сигналов, принятых одновременно по двум и более диаграммам направ­ ленности. Моиопмпульсным этот метод называется потому, что достаточно одного импульса, принятого в момент сравнения, чтобы определить направление на цель.

Моноимпульсный метод усложняет схему РЛС: для одновре­ менного сравнения сигналов по двум и более диаграммам нап­ равленности необходим приемник с числом независимых кана­ лов, равным числу используемых диаграмм. Антенная система, очевидно, тоже должна быть рассчитана на получение такого же количества диаграмм.

Взависимости от того, как производится пеленгация — сравнение амплитуд или фаз принятых сигналов, различают амплитудные и фазовые моноимпульсные системы АСН.

Вамплитудных моноимпульсных системах АСН для получе­ ния сигнала ошибки, характеризующего отклонения цели от равносигнального направления, используется разность ампли­ туд отраженных сигналов, одновременно принятых на две раз­ несенные антенны.

Вфазовых моноимпульсных системах АСН автоматическое определение каждой угловой координаты осуществляется путем непрерывного сравнения начальных фаз отраженных сигналов, принятых двумя разнесенными антеннами. При этом равносиг­ нальное направление, совпадающее с осью симметрии антенной системы, одновременно является и направлением равных на-, чальных 'фаз отраженных сигналов. При отклонении цели от равносигнального направления возникает разность фаз этих сигналов Дю, которая преобразуется в измерительном устройстве

направление антенной системы РЛС непрерывно совмещалось с направлением на цель.

При фазометрическом методе возможно осуществление авто­ матического сопровождения по направлению и без поворота ан­ тенной системы, т. е. при неподвижных антеннах, поскольку пеленгование цели фазовыми методами допускает использова­ ние антенных систем, не обладающих направленным действием. Поэтому для приведения фазовых систем АСН в согласованное

319