книги из ГПНТБ / Вулконский Б.М. Основы теории радиолокационных устройств самонаведения ракет учебник

Понятно, что условие (7-228) может быть выполнено только для одного единственного значения амплитуды входного импульса. Од­ нако выполнение его для максимальной амплитуды входного сиг­ нала обеспечивает небольшое искажение фронтов и для сиг­ налов с меньшей амплитудой, но регулирующее действие БАРУ для

Напряжение t/Bblx(0) определяется подстайовкой в (7-225) зна­ чения t —t$. Решение (7-206) при этих начальных условиях запи­ шется в виде

(0) ,- 5 c C « K*pvUm.,) +

1 “Ь а ^ Ару^Лп вх

Откуда можно найти зависимость выходного напряжения к момен­ ту окончания входного импульса от амплитуды входного сигнала

i /вы, К ) = £/вых ( 0 ) е (I+nKAPyUm Bx) +

которую можно рассматривать как амплитудную характеристику регулируемого усилителя. Из (7-230) находится также спад пло­ ской вершины импульса за время его действия

Заменив в формуле (7-232) е rc 0 +«KAPyUmBX) ДВуМЯ первыми членами разложения в ряд, получим

340

Видно, что величина спада плоской вершины зависит не только от параметров цепи АРУ, но и от амплитуды входного сигнала, то есть, как и искажение переднего фронта импульса, искажение его плоской вершины зависит от амплитуды на входе. Для импульса, амплитуда которого на входе удовлетворяет условиям (7-228) и (7-227), спад плоской вершины будет равен

если заданы допустимые искажения формы импульса или требуе­ мое сжатие динамического диапазона входных сигналов. Однако при практическом их использовании нельзя забывать об их прибли­ женном характере, который обусловлен в o c h o b h q m неучетом едини­ цы в уравнении (7-221).

При прохождении заднего фронта (спада) импульса через уси­ литель с БАРУ интерес представляет обычно только время спада, то есть время по истечении которого после окончания импульса вос­ станавливается нормальная чувствительность приемника. Прибли­ женно это время легче всего определить, если предположить, что входной импульс имеет прямоугольную форму.Согласно (7-208) при

1 -|- вТСдру^Лпвх

После окончания импульса конденсатор фильтра разряжается на сопротивление R с постоянной времени RC, так что

341

Подставим (7-237) в (7-238) и запишем последнее в нормиро­ ванном виде

Зная параметры цепи БАРУ, по формуле (7-240) можно оценить время восстановления чувствительности приемника для входных импульсов заданной длительности и амплитуды.

На рис. 7-37 изображена принципиальная схема типовой двойки каскадов УПЧ, охваченной цепью БАРУ. Регулируемым каскадом является первый каскад двойки, собранный на лампе Л\ .На детек­ тор АРУ Л4 подается напряжение промежуточной частоты с выхода второго каскада двойки Л2. Лампа Л3 выполняет роль усилителя по току и катодного повторителя.

342

§ 40. СТРОБИРОВАНИЕ ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Стробированием называется импульсная коммутация приемного устройства. Процесс коммутации состоит в том, что приемное уст­ ройство открывается только в момент подачи на него коммутирую­ щего (стробирующего) импульса и запирается по окончании этого импульса. В более общем случае стробирование может осущест­ вляться несколькими стробимпульсами различной длительности. В этом случае приемное устройство открывается только на время совпадения всех стробимпульсов.

Основным назначением стробирования приемного устройства ко­ ординаторов РГС является повышение их помехоустойчивости и разрешающей способности (избирательности при поиске, захвате

исопровождении цели).

Врежиме слежения за целью приемное устройство координа­ тора большую часть периода посылок зондирующих импульсов оказывается закрытым. Открывается оно только к моменту при­ хода эхо-импульса от сопровождаемой цели и на время, необходи­ мое для его приема. Таким образом, помехи и сигналы других це­ лей, не совпадающие по времени со стробимпульсом, в приемный канал координатора не проникают. Управление временным поло­ жением стробимпульса (моментом отпирания приемного устрой­ ства) "осуществляется при этом схемой АСД.

Врежиме поиска цели стробимпульс смещается во времени, обеспечивая последовательный просмотр приемным устройством всего диапазона возможных дальностей до цели, но в каждый пе­

ный канал может пройти эхо-импульс только одной цели и помеха, совпадающая по времени с ним. Исключение составляет случай, когда в поле зрения координатора находится несколько равноуда­ ленных целей. Однако при сравнительно небольшом угле зрения РГС этот случай не является типичным.

Стробирование приемного устройства координатора узким стро­ бом (сравнимым по длительности с эхо-сигналом) с целью повы­ шения его помехоустойчивости и разрешающей способности исполь­ зуется всегда.

Но наряду с этим в отдельных случаях может применяться до­ полнительное стробирование, направленное на решение частных задач [29], например, параллельное широкое стробирование. Прием­ ное устройство отпирается в этом случае только при одновременном воздействии на него узкого и широкого стробов. Широкий строб, в частности, может выполнять функцию ограничителя зоны поиска цели по дальности, подобно тому как ограничитель сектора поиска антенного устройства РГС выполняет функцию сужения зоны по-

343

иска цели по углу. Дополнительное стробирование приемного уст­ ройства может осуществляться и независимо от основного. Так, на­ пример, для автоматической регулировки чувствительности прием­ ного устройства по уровню собственных шумов и помех, может ис­ пользоваться самостоятельная схема стробирования, отпирающая приемное устройство на короткое время в момент, когда приход эхо-сигналов исключен. В этой схеме стробимпульс может генери­ роваться в паузе между импульсом модулятора передающего уст­ ройства и высокочастотным импульсом магнетрона.

Независимо от целевого назначения, стробированию подвергает­ ся обычно тракт промежуточной частоты. Стробимпульс чаще всего подается на пентодную сетку лампы стробируемого каскада УПЧ (рис. 7-38,а ) . В отсутствии стробимпульса лампа закрыта по пентодной сетке.

Rl»R

© I

-7*Sстр иетр

S)

Рис. 7-38

Процесс стробирования каскадов промежуточной частоты сопро­ вождается вредными побочными явлениями, которые необходимо учитывать при проектировании. Коммутация лампы импульсами приводит к возбуждению анодного резонансного контура каскада. В контуре возникают свободные колебания на резонансной частоте. Эти колебания усиливаются последующими каскадами, и в резуль­ тате на выходе УПЧ появляются ложные импульсы, соответствую­ щие началу и концу стробимпульсов. Ложные импульсы могут при-- вести к ложным срабатываниям схемы захвата и к срыву работы РГС. Во избежание этого схема стробирования должна быть спро­ ектирована так, чтобы амплитуды собственных колебаний контуров, возбуждаемых стробимпульсами, не превышали допустимых. До­ пустимым считается, если уровень ложных импульсов примерно на 40 дб ниже уровня полезных сигналов.

Эквивалентная схема стробируемого каскада УПЧ показана на рис. 7-38,6.

344

Если на вход этой схемы подать прямоугольный перепад напря­ жения, то можно получить следующее выражение для собственных колебаний на выходе [29]:

где 5стр— крутизна лампы по стробируемой сетке; £/стр— амплитуда стробимпульса;

о>р— резонансная частота анодного контура.

Из (7-241) следует, что уменьшение амплитуды свободных коле­ баний может быть достигнуто за счет увеличения резонансной ча­ стоты контура (номинала промежуточной частоты) и увеличения межкаскадной емкости. Исследования показывают, что .уменьшить амплитуду свободных колебаний можно также, применяя стробимпульсы .с растянутыми фронтами. Однако этот путь не использует­ ся, так как он связан с ухудшением избирательных свойств схемы стробирования.

Добиваясь уменьшения амплитуды ложных импульсов на выхо­ де стробируемого УПЧ, нельзя забывать и о том, что допустимое значение амплитуды свободных колебаний в стробируемом каскаде зависит от его места в тракте усиления. Чем ближе к выходу трак­ та находится стробируемый каскад, тем меньшее значение имеют свободные колебания, возникающие в нем.

345

На ,рис. 7-39 показана принципиальная схема одновременного стробирования двойки каскадов УПЧ широким и узким стробами. Положительной особенностью этой распространенной схемы яв­ ляется стабильность потенциала на стробируемых сетках. Дости­ гается это тем, что потенциал стробируемых сеток изменяется от­ носительно земли от отрицательных значений до нуля и не может превысить нулевого значения. Во время совпадения стробимпульсов правая половина лампы Л х закрыта, поэтому потенциал точки А равен нулю и стробируемые лампы УПЧ открыты. В другие мо­ менты времени потенциал в точке А отрицателен и стробируемые лампы надежно заперты.

§ 41. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Для качественной фильтрации,, преобразования и усиления при­ нятых антенной эхо-сигналов приемное устройство РГС должно об­ ладать определенными техническими характеристиками. Основны­ ми показателями, характеризующими качество приемного устрой­ ства, являются:

1) частотная избирательность;

2 ) коэффициент шума;

3)чувствительность;

4)коэффициент усиления;

5)искажающие свойства.

Так как в общем случае анализ приемного тракта в целом за­ труднен тем, что в его состав входит нелинейный элемент (детектор видеоимпульсов), то отдельные параметры приемного устройства относят к выходу его линейной высокочастотной части (к выходу УПЧ), другие — к выходу всего тракта (к выходу видеоусилителя).

Частотная избирательность приемного устройства обусловлена резонансными свойствами элементов его высокочастотной части: преселектора и УПЧ. Она описывается комплексным коэффициен­ том усиления линейной части

где Kniijv) и АГупч [у (ш —шг) ] — комплексные коэффициенты пере­ дачи преселектора и УПЧ.

Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристикилиней­ ной части приемного устройства определяются как модуль и аргу­ мент комплексного коэффициента K„(j<o) после его нормирования. Эти характеристики могут быть рассчитаны, .если известны соответ­ ствующие характеристики преселектора и УПЧ. Однако, обычно, АЧХ и ФЧХ линейной части снимаются экспериментально на этапе отладки аппаратуры. В процессе настройки элементы схемы кор­

346

ректируются так, чтобы АЧХ обеспечивала нужную полосу пропус­ кания Пл (по уровню 0,707) и требуемый коэффициент прямоуголь-

ности Р/л — ~jj^~ > а ФЧХ сохраняла линейность в пределах по­

лосы /7Л.

Коэффициент шума приемного устройства определяют по отно­ шению к выходу его линейной части, либо по отношению к выходу всего устройства. Коэффициент шума линейной части учитывает только влияние собственных шумов элементов этой части прием­ ника и по определению равен

Или, так как удельный вес собственных шумов элементов, начиная со второго каскада ПУПЧ, весьма мал, то практически

N ш.л ---- -/VЦ| ш пупч, - 1). (7-245)

Коэффициент шума всего приемного устройства определяют как

Записать развернутое аналитическое выражение для коэффи­ циента шума в таком определении затруднительно, так как детек­ тор видеоимпульсов обладает эквивалентными шумовыми свойства­ ми, зависящими от отношения сигнал/шум на его входе. Поэтому Ми.пр для различных отношений сигнал/шум на входе приемного устройства, при необходимости, определяют экспериментально. Для современных приемных устройств сантиметрового диапазона коэф­ фициент шума составляет 1 0 ч- 1 0 0 ( 1 0 -ь 2 0 дб).

Чувствительность приемного устройства определяет его способ­ ность выделять слабые сигналы. Чувствительность ограничивается уровнем шумов приемного тракта.

347

Пороговой чувствительностью называют такую мощность полез­ ного сигнала на входе (Pnp.min)nop, при которой мощность сигнала и мощность шумов на выходе линейной части (на выходе УПЧ) равны.

Для линейной части можно записать

или, учитывая (5-118),

Таким образом, пороговая чувствительность приемного устрой­ ства координатора РГС определяется исключительно его коэффи­ циентом шума и уровнем шумов антенны. На практике пороговая чувствительность обычно не реализуется, так как для уверенного срабатывания схемы захвата и работы систем АСН и АСД требует­ ся определенное превышение сигнала над шумами. Поэтому вводят понятие реальной чувствительности приемного устройства (или просто чувствительности).

Чувствительностью называют такую мощность полезного сигна­ ла на входе РПр.тт, при которой отношение мощностей сигнала и шумов на выходе линейной части обеспечивает нормальное функ­ ционирование схемы захвата и систем АСН и АСД, то есть равно требуемому коэффициенту превышения. По определению можно за­ писать

V ‘ и1 ) вых.л

Следовательно, чувствительность приемного устройства тем луч­ ше, чем меньше требуемый коэффициент превышения. Требуемый коэффициент превышения зависит от параметров схемы захвата и систем АСН и АСД *). Поэтому, строго говоря, чувствительность яв­ ляется характеристикой координатора в целом. В современных РГС требуемый коэффициент превышения лежит в пределах 3-ь- 1 0.

Необходимое усиление приемного устройства определяется тре­ буемым уровнем сигналов на его выходе. Резонансный коэффициент усиления приемного устройства К0пр равен произведению резонанс-

*} Параметры схемы захвата, в свою очередь, зависят от реализуемых коор­ динатором вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги.

мого коэффициента усиления линейной части /С0л, коэффициента передачи детектора /Сд и коэффициента усиления видеоусилителя /Сву на средней видеочастоте

В свою очередь, коэффициенты /С0л и Кау находятся в резуль­ тате перемножения резонансных коэффициентов усиления и коэф­ фициентов передачи соответствующих элементов схем. Но резонанс­ ный коэффициент усиления /С0Пр не полностью характеризует уси­ лительные свойства приемника импульсных сигналов, так как по­ следние обладают широким спектром. Поэтому для импульсных приемных устройств вводят понятие коэффициента усиления по на­ пряжению /Спр, определяя его как отношение амплитуды видеоим­ пульсов на выходе к амплитуде радиоимпульсов на входе при точ­ ном совпадении несущей частоты сигнала с частотой настройки приемника

Понятно, что при данном резонансном коэффициенте усиления /Сопр коэффициент /Спр зависит от формы АЧХ и полосы пропуска­ ния частот приемным устройством. Причем в реальных случаях/Спр всегда меньше Л' опр5 так как /Спр= К0пр только в том случае, если весь спектр импульса усиливается без искажений, то есть при бес­ конечно широкой полосе пропускания приемника. На практике,

где Ри.вых и Ри.вх — максимальные импульсные мощности сигналов на выходе и входе приемника.

Коэффициенты усиления /Спр и /Српр часто выражают в децибе­

349.