книги из ГПНТБ / Пелюхов П.И. Основы радиолокации учебное пособие

Радиоимпульсом (импульсом переменного напряжения или тока) называется кратковременный электрический сигнал, во время существования которого напряжение (ток) изменяется по гармоническому закону (рис. 15). Аналитически радиоим­ пульс напряжения можно записать в виде:

высокочастотных колебаний.

В импульсных радиолокационных станциях видеоимпульсы проходят по электрическим цепям до генератора СВЧ и по­ сле детектора приемника. Радиоимпульсы создаются генера­

координат, разрешающую способность и некоторые другие характеристики импульсных РЛС. В различных узлах РЛС

следующего импульса той же полярности. Величина, обратная Ти, называется частотой повторения:

F =

Д л и т е л ь н о с т ь и м п у л ь с о в — интервал времени т от момента его появления до момента исчезновения.

ностороннего импульса, измеряемого от нуля до его макси­ мального значения (рис. 14,а).

31

С к в а ж н о с т ь и м п у л ь с о в — отношение периода по вторения к длительности импульса:

совокупность гармонических функций времени (напряжений или токов), сумма которых дает исходный сигнал.

Отдельные гармонические составляющие спектра называ­ ются гармониками. Нахождение частотного спектра заклю­ чается в определении амплитуд, частот и фаз его гармоник.

В соответствии с теоремой Фурье периодически повторяю­ щиеся видеоимпульсы (рис. 16,а), как и всякое периодическое напряжение (ток) несинусоидальной формы, можно рассмат­ ривать как результат сложения бесконечно большого числа непрерывных гармонических составляющих.

Обозначим через u(t) периодическую последовательность импульсов напряжения. Тогда ряд Фурье для функции u(t) имеет вид:

32

Постоянная составляющая и амплитуды гармоник определяются по формулам:

Функция a(t), изображенная на рис. 16, a, — четная. По­ этому Un' = 0 и формула (11, 1) принимает вид:

СО

Для прямоугольных импульсов с длительностью X И амплитудой Д0 величину Un можно определить следую­

щим образом:

обращаются в нуль. Нулевые амплитуды соответствуют частотам спектра:

Интервал между гармониками равен частоте повторения. При увеличении этой частоты интервал увеличивается, при уменьшении — уменьшается.

Любой одиночный видеосигнал можно рассматривать как периодический, у которого период стремится к бесконечности, а разница соседних гармоник, входящих в его спектр, стре­ мится к нулю. Следовательно, одиночный сигнал имеет не­ прерывные! бесконечный спектр частот.

Периодическую последовательность радиоимпульсов мож­ но рассматривать как результат модуляции колебаний высо­

«= 1

В спектре прямоугольных радиоимпульсов содержатся колебания несущей частоты и бесконечный ряд колебаний на боковых частотах о>±пУ (рис. 17,а). Спектр радиоимпульсов is два раза шире спектра видеоимпульсов.

и

t

Спектральный анализ импульсов позволяет определить полосу пропускания приемника или усилителя, необходимую для воспроизведения импульсных сигналов.

Для пропускания без существенных искажений периоди­ чески повторяющихся импульсов через электрическую цепь

34

достаточно пропустить наиболее богатую энергией часть их спектра. Энергия каждой гармоники пропорциональна квад­ рату амплитуды. Из рис. 17,6 видно, что наибольшая энер­ гия гармоник радиоимпульсов сосредоточена в полосе частот, ограниченной частотой, при которой амплитуда обращается в пуль, что составляет:

Из последнего выражения следует, что полоса пропускания радиотехнического устройства должна быть тем больше, чем меньше длительность импульса.

§ 7. СИНХРОНИЗАТОРЫ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИИ

Радиолокационные станции в зависимости от назначения имеют различные по устройству синхронизаторы. Для фор­ мирования пусковых импульсов могут использоваться гене­ раторы синусоидальных колебаний, специальные генераторы импульсов (блокипг-геператоры, мультивибра roppi), электри­ ческие цепи.

Одно из основных требований, предъявляемых к синхро­ низатору, — высокая стабильность частоты повторения. Эта стабильность определяется задающим генератором синхро­

пых колебаний стабилизирован кварцем. Частота синусои­ дальных колебаний / выбирается значительно больше часто­ ты повторения пусковых импульсов. Напряжение т посту­ пает па преобразователь, где преобразуется в импульсное напряжение частоты Fi=f, которое обычно подводится к ин­ дикатору для образования масштабных отметок дальности. Импульсное напряжение ш воздействует па делитель часто­ ты, в котором происходит уменьшение частоты повторения F1 в целое число раз (Fi = nF2). Эта задача обычно решается при помощи блокинг-геператоров, работающих в режиме деления частоты. Делителей частоты может быть несколько. Частота повторения импульсов последнего делителя должна быть равна частоте повторения пусковых импульсов.

Таким образом, в рассмотренном случае синхронизатор одновременно является генератором масштабных и пусковых импульсов.

В некоторых станциях (с низкой точностью измерения дальности) специальное синхронизирующее устройство мо­ жет отсутствовать, в этом случае импульсы для запуска инди­ каторов создаются в цепях передатчика.

§ 8. ЭЛЕМЕНТЫ ИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНИКИ

Переходные процессы в цепи с С и R

При , воздействии па электрическую цепь постоянного на­ пряжения в цепи установится постоянный ток. Падения на­ пряжения на отдельных участках цепи в установившемся ре­ жиме будут постоянными. Однако, если в цепи имеются ре­ активные элементы — конденсатор или катушка индуктивно­ сти, то стационарные значения токов и напряжений устанавли­ ваются не мгновенно, а спустя некоторое время; в цепи наблюдается иеустановившийся переходный процесс, т. е. процесс перехода от одного установившегося режима к дру­ гому. Переходные процессы будут иметь место при включе­ нии источника э. д. с. в цепь, при выключении и изменении параметров цепи.

Наличие переходных процессов объясняется тем, что вся­ кий переход от одного установившегося режима к другому связан с изменением запаса энергии, сосредоточенной в эле­ ктрическом и магнитном полях конденсаторов и катушек ин­ дуктивности. По этой причине не могут мгновенно изменяться токи в катушках или напряжения на обкладках конденсаторов.

Переходные процессы, происходящие в цепях под воздей­ ствием импульсных напряжений и токов, имеют очень боль-

36

шое значение, поскольку длительность импульсов, использу­ емых в радиолокационной технике, соизмерима с длительно­ стью переходных процессов.

Рассмотрим первоначально процессы, происходящие при

Решением этого линейного дифференциального уравнения первой степени с учетом начального условия ис —6 при t —О будет:

/f \

37

кривые (рис. 20) называются экспоненциальными кривыми или экспонентами. На рисунке по оси абсцисс отложены вели-

При t —0 напряжение на конденсаторе и с = 0, ток заряда и напряжение на сопротивлении имеют наибольшие величины:

38

Постоянная времени цепи в известной степени характери­ зует скорость и, следовательно, продолжительность переход­ ного процесса (в дампом случае скорость и продолжитель­ ность заряда конденсатора).

Установим теперь переключатель П в положение 2. При

видно, что напряжение на зажимах конденсаторов, ток раз­ ряда и напряжение на сопротивлении убывают согласно из-

39

менепию экспоненциальной функции, и это убывание проис­ ходит тем быстрее, чем меньше постоянная времени. График

изменения напряжении на конденсаторе и сопротивлении,

/

а также разрядного тока соответствует зависимости /шах

Теоретически переходные процессы при разряде закончатся через бесконечно большой промежуток времени, т. е. ис =0

при t = со.

Однако спустя время t = ~„ «с =0,37 истах, гр= 0,37 /ртах,

а при t = 5т0 ис = 0,007/7Ст.1Х) /р = 0,007 / тах.

Поэтому практически переходный процесс полагают закон­ ченным спустя от 3 до 5 т0.

Переходные процессы в цепи L и R

Схема рассматриваемой электрической цепи постоянного

тока изображена па рис. 21. Пусть переключатель П зани­ мает положение 7. Со­

гласно второму закону Кирхгофа

После подстановки в выражение (II, 19) уравнения (II, 20) получим:

Решение этого дифференциального . уравнения с учетом начального условия, что при / = 0 г —0, будет:

(П,22)

I

40