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

Ждущие мультивибраторы применяются в индикаторах радиолокационных станций, в схемах автоматического опре­ деления координат и других элементах радиотехнических устройств.

Л

Наиболее широко используется схема ждущего мультивиб­ ратора с катодной связью. Одна из таких схем с положитель­ ной сеткой изображена на рис. 42. На вход схемы подводится периодическая последовательность импульсов положительной полярности (рис. 43).

Рассмотрим напряжение и токи в цепях мультивибратора, когда на его вход импульсы не подаются. В этом случае схе­ ма находится в состоянии устойчивого равновесия при усло­ вии, что лампа Л\ заперта, а лампа Л -2 отперта, так как на ее сетке существует небольшое положительное напряжение. Се­ точный ток этой лампы ig., проходит от плюса источника через

сопротивление R g2, участок сетка — катод-лампы, сопротив­ ление R к и па минус источника.

61

Сопротивление R ?i выбирается очень большим (1—3\Мом), сопротивление R K----- порядка нескольких килоомов, сопро­

Лампа У/, в исходном состоянии заперта. Потенциал ее управляющей сетки по отношению к земле положителен и определяется положением движка потенциометра Р. Напряжение на сетке лампы по отношению к катоду

62

Путем регулировки потенциометра Р напряжение ugi

где Еа — напряжение источника питания.

При таком состоянии схемы конденсатор С заряжен до

и откроем ее. Через лампу Л\ пойдет анодный ток; напряже­ ние на ее аноде резко упадет и станет равным:

uai — (^аз ^ai г ^ai ^к)-

Допустим, что напряжение иаi стало равным, например 100 в. Левая положительно заряженная пластина конденса­ тора С через внутреннее сопротивление лампы окажется при­ соединенной к катоду лампы Л -i. В результате между сеткой

икатодом этой лампы будут действовать два напряжения ма)

иис:

па сетке лампы действует напряжение ug.,, которое больше

напряжения запирания. Лампа Л-г мгновенно запирается; ее анодный и сеточный токи исчезают.

После прекращения действия входного импульса первая

ствие уменьшения падения напряжения па сопротивлении RK, так как теперь Ig.>—0.

Таким образом, после окончания пускового импульса схе­ ма приобретает повое состояние равновесия: закрыта вторая лампа и открыта первая. При открытой первой лампе будет происходить перезаряд конденсатора С по цепи: плюс источ­ ника питания, сопротивление R gi, конденсатор С, лампа Ль

сопротивление R K, минус источника питания. При перезаряд­ ке напряжение на конденсаторе начинает изменяться в сто­ рону уменьшения. Когда напряжение ис станет равным на­ пряжению отпирания второй лампы, через нее пойдет ток, напряжение на сопротивлении RK возрастет, что приведет к запиранию первой лампы. Схема возвратится в исходное состояние.

63

Длительность генерируемого положительного импульса анодного напряжения лампы Лч, равная длительности запи­ рания этой лампы, зависит от постоянной времени цепи раз­ ряда конденсатора С и величины отрицательного напряже­ ния и на сетке лампы Лч. Чем больше абсолютное значение

этого напряжения, тем дольше будет происходить изменение

регулируется путем изменения анодного напряжения пер­

Уменьшение анодного напряжения «;м обусловливает уве­ личение отрицательной величины ug2 И увеличение дли­

тельности импульса. Уменьшение и„ приводит к уменьше­ нию длительности, т. е.

стабилизировать частоту импульсных колебаний мультивиб­ ратора. При синхронизации мультивибратор запускается с час­ тотой повторения синхронизирующих импульсов внешнего генератора.

В частном случае положительные синхронизирующие им­ пульсы могут быть подведены к сетке лампы Л i (рис. 38). Скачок в схеме будет иметь место, если импульсы подаются на сетку запертой лампы и имеют амплитуду, достаточную для ее отпирания. Для правильной синхронизации необходи­ мо, чтобы собственный период колебаний мультивибратора был больше периода посылки синхронизирующих импульсов.

§ 9. ПЕРЕДАТЧИКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ

Характеристики импульсного передатчика

Импульсная работа является характерной особенностью передатчика импульсной радиолокационной станции. Рас­ смотрим важнейшие характеристики, связанные с импульс­ ным режимом работы передатчика. К таким характеристикам

64

относятся: длительность и форма импульса, мощность и энер­ гия в импульсе, частота'посылок, средняя мощность.

Выбор характеристик передатчика, а также и других узлов радиолокационной станции во многом зависит от ее такти­ ческого назначения. Следовательно, зная технические харак­ теристики радиолокационной станции противника, можно в ряде случаев определить ее тактическое назначение.

Д л и т е л ь н о с т ь ю и м п у л ь с а т назызают время, в течение которого генератор высокочастотных колебаний со­ здает один импульс высокой частоты. Длительность импульса определяет также тактические характеристики радиолокаци­ онной станции, как: разрешающая способность по дальности и минимальная дальность действия (см. ниже). Чем меньше Длительность импульса, тем меньше дальность действия и тем лучше условия раздельного наблюдения отметок целей на экранах индикаторов.

Форма высокочастотных импульсов, как правило, выби­ рается близкой к прямоугольной. Прямоугольная форма им­ пульсов позволяет получить более высокую точность измере­ ния координат и более высокий коэффициент полезного дей­

импульсов, излучаемых радиолокационной станцией в тече­ ние одной секунды.

Пауза Гц между импульсами и, следовательно, частота повторения F 'выбираются с таким расчетом, чтобы в тече­ ние времени Ти отраженный импульс успел прийти от самой Дальней цели, которую еще можно обнаружить радиолокаци­ онной станцией:

Т„

£>п

где Dmax — максимальная дальность обнаружения объекта. Например, при D max = 200 км интервал между двумя импульсами передатчика должен быть больше 1333 мксек.

зоны излучения (приема), цель была бы облучена по мень­ шей мере 5—10 радиоимпульсами. Это необходимо для улуч^ шения наблюдаемости отметки цели на экране индикатора.

Частота посылки импульсов современными радиолокаци­ онными станциями в зависимости от их тактического назна­ чения находится в пределах от 50 до нескольких тысяч им­ пульсов в секунду.

Работу передатчика в энергетическом отношении можно представить следующим образом. В течение времени, равно­ го продолжительности паузы между импульсами, в модуля­ торе осуществляется накопление электрической энергии, а затем в течение кратковременного промежутка времени, рав­ ного длительности импульса т, происходит генерирование мощного высокочастотного импульса и излучение накоплен­ ной энергии передающей антенной.

Запас энергии может осуществляться в соответствующих емкостных и индуктивных накопителях модулятора.

Энергию, отдаваемую передатчиком при излучении одного

импульсе современных импульсных радиолокационных стан­ ций в зависимости от назначения станции выбирают в пре­ делах от сотен ватт до нескольких тысяч или десятков тысяч киловатт. Чем больше величина Ри , тем больше (при задан­

60

щим устройством в течение одной секунды. Среднюю мощ­ ность обозначают Рср. Согласно данному определению

Заменив в случае прямоугольных импульсов в последнем выражении №и произведением Рк т, получим:

(И,55)

Средняя мощность меньше мощности в импульсе во столь­ ко раз, во сколько длительность импульса меньше периода посылки импульсов:

По величине средней мощности в конечном итоге можно судить о мощности электрических источников питания ра­ диолокационной станции, ее весе и размерах.

Функциональные схемы передатчиков радиолокационных станций

Передатчики радиолокационных станций могут быть по­ строены по различным схемам. Ниже будет рассмотрено устройство передатчиков, выполненных по двум типовым ■функциональным схемам.

Импульсный передатчик, построенный по первой схеме, состоит из двух основных элементов: модулятора и генера­ тора сверхвысокочастотпых колебаний (СВЧ) (рис. 44).

Накопитель

яггутгутцп-!

Г е н е р а т о р

"&8Ч

Кс/нлп/татор ^

Р и с . 44

Модулятор управляется пусковыми импульсами синхрони­ затора и вырабатывает высоковольтные видеоимпульсы, с помощью которых осуществляется импульсная модуляция в генераторе СВЧ. Амплитуда этих импульсов измеряется тысячами и десятками тысяч вольт.

Генератор СВЧ через равные промежутки времени, рав­ ные периоду повторения пусковых импульсов, создает мощ­ ные импульсы переменного тока СВЧ, которые по линии пе­ редачи подаются к передающей антенне. Мощность, дли­ тельность и форма генерируемых импульсов определяются параметрами видеоимпульсов модулятора, а несущая часто­ та — генератором СВЧ.

В мощных станциях кратковременные пусковые импульсы не могут обеспечить управление модулятором. Поэтому они первоначально поступают на подмодулятор, в котором уси­ ливаются по амплитуде до величины, достаточной для уп­ равления модулятором (обычно несколько сот вольт).

Источником энергии передатчика служит высоковольтный выпрямитель, на вход которого подается переменное напря­ жение частоты 50 или 400—425 гц.

В течение паузы между высокочастотными импульсами ге­ нератора СВЧ происходит накопление энергии, отбираемой от выпрямителя, после чего накопленная энергия за корот­ кое время х отдается генератору СВЧ.

Всостав модулятора входят: накопитель энергии, ограни­ читель, коммутатор, импульсный'трансформатор (рис. 44).

Вкачестве накопителей используются конденсаторы, искус­ ственные линии (накопители энергии электрического поля; или реже — катушки индуктивности (накопители энергии маг­ нитного поля): В качестве коммутаторов могут применяться электронные лампы (модуляторные триоды или тетроды), тиратроны, тригатроны или вращающиеся механические раз­

рядники. Наибольшее распространение получили коммутато­ ры на электронных лампах и тиратронах.

Рассмотрим работу типового модулятора (рис. 44). В паузе между импульсами генератора СВЧ искусственная линия через зарядный дроссель заряжается от выпрямителя: коммутатор, собранный на тиратроне, заперт отрицательным напряжением, в цепи заряда проходит зарядный ток. В дан­ ной схеме применяется резонансный способ заряда, при ко­ тором искусственная линия заряжается до напряжения, близ­ кого к удвоенному напряжению па выходе высоковольтного выпрямителя. Зарядный дроссель, имеющий достаточно боль­ шую индуктивность (десятки генри), а также емкость и ин­

* Величина индуктивности дросселя £ др выбирается значительно

больше индуктивности линии. Этой индуктивностью при определении периода колебании можно пренебречь.

68

подключении источника питания в контуре возникает коле­

бательный процесс с периодом Т = 2 я У £ Д1)Сл. Через полови­ ну периода напряжение на линии достигает почти удвоенной величины напряжения источника (рис. 45,6).

Р и с . 45

Увеличение напряжения на линии до удвоенной величины можно объяснить следующим образом. В начале разряда конденсаторов линии Сл в дросселе Ьдр возникает э. д. с. са­ моиндукции, направленная навстречу зарядному току /за1, и препятствующая быстрому заряду С л. Когда напряжение па Сл достигнет напряжения источника, зарядный ток должен прекратиться. Однако при уменьшении тока в катушке ЬдР возникает э. д. с. самоиндукции другого направления, которая поддерживает зарядный ток в том же направлении. Вследст­ вие этого линия дополнительно заряжается и напряжение на Сл, т. е. на линии, достигает почти удвоенной величины на­ пряжения источника. В этот момент (h па рис. 45,а) пода­ ется пусковой импульс от синхронизатора на подмодулятор —

тиратрон открывается. Линия в течение времени т = 2 я У LiCi, где п — число ячеек, Li и С\ — индуктивность и емкость одной ячейки линии, разряжается через тиратрон и первичную об­ мотку импульсного трансформатора. Общая нагрузка при разряде должна быть равна волновому сопротивлению искус­ ственной линии. Во вторичной обмотке трансформатора ин­ дуктируется высоковольтный импульс, которым управляется генератор (рис. 45,в).

Схема передатчика второго вида изображена на рис. 46. Возбудитель представляет собой маломощный генератор не­

69

прерывных синусоидальных колебаний. Частота этих колебдний может выбираться значительно меньше несущей (рабо­ чей) частоты передатчика. В качестве возбудителей могут применяться ламповые генераторы.

В умножителях частота колебаний увеличивается до ра­ бочей частоты передатчика.

Рис. 46

Колебания частоты nfo подводятся к усилителю мощности, который может состоять из нескольких каскадов. В усилителе мощности, кроме усиления первичных колебаний, осуществля­ ется импульсная модуляция высокочастотных колебании по амплитуде. Усилитель мощности работает только в течение времени, равного длительности высоковольтных импульсов модулятора.

Управление модулятором осуществляется пусковыми им­ пульсами синхронизатора.

Генераторы высокочастотных колебаний

Генераторы высокочастотных колебаний, применяемые в передатчиках радиолокационных станций, различны по свое­ му устройству.

В зависимости от вида используемого электронного при­ бора генераторы высокочастотных колебаний, применяемые в радиолокационных станциях, подразделяются на ламповые генераторы, магнетроны, клистроны, лампы бегущей и обрат­ ной волны, платинотроны.

Рассмотрим особенности устройства и работы каждого из названных генераторов.

Ламповый генератор. Генератор, в котором в качестве электронного прибора используются триоды или многосеточ­ ные лампы, принято называть ламповым. В радиолокациош ных передатчиках ламповые генераторы применяют в диа­ пазоне метровых и дециметровых волн.

Ламповые генераторы, применяемые в диапазоне ультра­

70