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

Приравнивая cp(ДQ) фазовому сдвигу а' (с обратным знаком), который вносится детектором, по формуле (9-58) можно определить необходимую расстройку А£У для компенсации этого сдвига.

Формула (9-58) позволяет также сформулировать требования к полосе пропускания каскада П (а следовательно, и усилителя в це­ лом) по допустимым фазовым искажениям. Перепишем (9-58),

2AS

введя в рассмотрение относительную расстройку а = — — Q

Зависимость приращения фазового сдвига между входом и вы­ ходом каскада от приращения относительной расстройки, если эти приращения невелики, можно записать в виде

Если заданы допустимый уход фазы и ожидаемая величина рас­ стройки (уходы частоты сигнала ошибки), то по (9-64) можно оп­ ределить минимальную полосу пропускания каскада.

Передаточная функция каскада с одиночным колебательным контуром в анодной цепи запишется в виде

где К.о —SZp— резонансный коэффициент усиления каскада (S — крутизна лампы, Zp — резонансное сопротивление контура)

390

При проектировании контура АСН интерес представляют дина­ мические свойства усилителя низкой частоты относительно огибаю­ щей сигнала ошибки, то есть реакция усилителя на изменение ам­ плитуды сигнала ошибки. При медленно меняющихся амплитудах передаточная функция для огибающей находится из передаточной функции цепи путем замены оператора р на р + /Q[43].

Следовательно, передаточная функция по огибающей для кас­ када с одиночным колебательным контуром определится из (9-65) заменой р на р +7Q P*).

Усилительный каскад на рис. 9-8 представляет собой реостатный каскад с коэффициентом усиления Ко, который охвачен отрицатель­ ной обратной связью при помощи двойного Г-образного моста. Пе­ редаточная функция такого каскада по огибающей равна [44]

‘ 9 - 6 7 >

где WM.or (р) — передаточная функция по огибающей двойного Г-образного моста.

Для узкополосных двойных Г-образных мостов с симметричной амплитудно-частотной характеристикой, которые обычно и исполь­

При этом комплексный коэффициент передачи моста и его пере­

* } Допущение о медленном изменении амплитуды сигнала ошибки достаточно точно выполняется в действительности, так как скорость угловых перемеще- ’ ний цели в угле зрения РГС сравнительно невелика.

391

Заменой р на р 4- /£2Р в (9-70) получим передаточную функцию моста для медленно меняющейся огибающей

када.

Особое место при проектировании усилителя низкой частоты занимает первый каскад усилителя, так как на него возлагаются функции нормирующего устройства.

Пусть на управляющую сетку лампы первого каскада поступает сигнал с детектора, содержащий как переменную, так и прстоянную составляющие

Это можно обеспечить, подключив выход детектора к сетке лам­ пы без разделительного конденсатора, как показано на рис. 9-9. Если в усилительном каскаде используется лампа с переменной крутизной динамической сеточной характеристики, то сигнал на выходе такого каскада будет равен

392

где К (CJ'mо) = S (U'mо)ZH— коэффициент усиления каскада (S -ди­ намическая крутизна характеристики лампы; ZH— сопротивление нагрузки лампы).

Динамическая крутизна лампы, а следовательно, коэффициент ее усиления, есть функция постоянной составляющей U'm0, так как

за счет постоянной составляющей создается отрицательное смеще­ ние на управляющей сетке.

Если взять лампу с сеточной характеристикой, при которой ди­ намическая крутизна менялась бы обратно пропорционально вели­ чине и т0

S'

К_л — __ — коэффициент передачи детектора сигнала ошибки

Smco по переменной составляющей.

Таким образом, при выполнении условия (9-76) усилительный каскад выполняет операцию нормирования сигнала ошибки с коэф­ фициентом преобразования

Амплитуда сигнала на выходе каскада не зависит от постоянной составляющей входного сигнала, а определяется только амплиту­ дой нормированной функции сигнала ошибки, то есть величиной уг­ лового рассогласования на входе координатора РГС.

В действительности реальные сеточные характеристики ламп не могут обеспечить точное выполнение условия (9-76), и тем более для любых значений U'mQ. Зависимость крутизны характеристики

лампы от напряжения смещения на сетке наиболее точно аппрокси­ мируется экспонентной

ug

" - S (ug) = S0e “go, (9-79)

где ug—'напряжение смещения;

S0 и ug0— параметры аппроксимирующей экспоненты (S0 — крутизна при Ug— 0, ug0 — смещение, при котором крутизна изменяется в е раз).

393

Заменив ug на U'mQ, после подстановки (9-79) в (9-75), для ам­

плитуды сигнала ошибки на выходе усилительного каскада полу­ чим

Видеальном случае должно выполняться условие F(U'mlJ, tig0)=

=const для всех возможных значений U'm0. В действительности это

условие, как видно, можно выполнить лишь приближенно в неболь­ шом диапазоне значений U'm0 в окрестности максимума функции

^m0 = Mg0-

Таким образом, оптимальным режимом усилительной лампы яв­

сторону будут проводить при этом к наименьшим изменениям ам­ плитуды выходного сигнала по сравнению с изменениями, которые имели бы место при любом другом режиме работы лампы. Из фор­ мулы (9-81) следует, что для реальной схемы коэффициент преоб­ разования при нормировании составляет

выполнено быть не может, то для обеспечения оптимального режи­ ма работы лампы на ее управляющую сетку необходимо подать до­ полнительное постоянное смещение « gH, так чтобы

На практике часто выбор лампы для первого каскада и подбор режима ее работы осуществляют опытным путем. Для этого сни­ мают экспериментальную зависимость амплитуды синусоидального сигнала частоты Q на выходе каскада от напряжения смещения. Имея такую зависимость и зная ожидаемый диапазон изменения величины постоянной составляющей U'm0 (с учетом воздействия

394

АРУ в канале. УПЧ), выбирают рабочий участок характеристики лампы. То есть определяют начальное смещение ugH на сетку лам­ пы, которое обеспечивает желаемое положение рабочей точки на характеристике при минимальном ожидаемом значении величины (U m0)min) и начиная с которого (при увеличении U'mQ) условие

(9-76) выполняется наиболее точно.

§49. СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ КОРРЕКЦИИ

ВКООРДИНАТОРАХ АМПЛИТУДНОЙ МОНОИМПУЛЬСНОЙ РГС С СУММАРНО-РАЗНОСТНОЙ ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛОВ

Состав схемы показан на рис. 9-10. Схема включает два само­ стоятельных и идентичных канала формирования сигналов коррек­ ции Ufz и Входным элементом каждого канала является фазо­

вый дискриминатор. На него подаются с выхода УПЧ соответствующего_разностного канала нормированный сигнал ошибки U co (t) или UСОу (t), а с выхода УПЧ суммарного канала — нормированный суммарный сигнал Us {t). Нормирование сигналов осуществляется

быстродействующей автоматической регулировкой УПЧ каналов с коэффициентом преобразования Кю равным коэффициенту усиле­

Рис. 9-10

Фазовые дискриминаторы схемы выполняются обычно в векто­ ромерном варианте с четным выходом. Работают они, как уже указывалось ранее, в режиме фазовых выпрямителей, так как фа­ зовый сдвиг между опорным (суммарным) сигналом и сигналом ошибки может принимать только два значения 0 и я. На выходе фа­ зового дискриминатора каждого канала во время прихода эхо-сиг­ нала формируется видеоимпульс, амплитуда которого пропорцио­ нальна величине углового рассогласования цели в соответствующей плоскости, а полярность зависит от направления рассогласования.

Последующие элементы каналов схемы, то есть видеоусилитель и детектор, предназначены для преобразования последовательности

395

выходных видеоимпульсов фазового дискриминатора в постоянное напряжение (ток) сигнала коррекции. Видеоусилитель усиливает импульсы по амплитуде. Детектор, работающий в режиме пикового детектирования, выделяет огибающую импульсной последователь­ ности. Принципиально видеоусилитель и пиковый детектор данной схемы ничем не отличаются от видеоусилителя и детектора сигнала ошибки координатора РГС с коническим сканированием.

Расчет параметров видеоусилителя выполняется исходя из тре­ буемого усиления сигнала для обеспечения нормальной -работы следящего привода антенны. Параметры пикового детектора выби­ раются по допустимой инерционности его и величине пульсаций вы­ ходного напряжения.

Особенностью видеоусилителей данной схемы является только то, что они должны работать в режиме усиления разнополярных им­ пульсов. По этой же причине пиковые детекторы выполняются в дифференциальном варианте. Дифференциальные детекторы рабо­ тают по входным импульсам как одной, так и другой полярности.

396

Г л а в а 10.

СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД АНТЕННЫ КООРДИНАТОРА

§ 50. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Следящий привод антенны является исполнительной частью контура АСН РГС со следящим координатором. Основная задача контура АСН заключается в совмещении оси антенны с направле­ нием линии «ракета — цель» в пространстве. Для выполнения этой основной задачи контур АСН имеет два канала по двум осям наве­ дения.

При точном разложении координатором РГС угла рассогласова­ ния ф на составляющие cpz и <ру по осям наведения, а также при ма­ лости самого угла контура АСН может рассматриваться как совокупность двух независимых следящих систем по курсу и тангажу*). В этом случае входным воздействием, вызывающим движение в системе АСН по каждому из каналов, следует считать угловое движение линии «ракета — цель» в соответствующей пло­

лу тангажа показана' на рис. 10-1. Поскольку при расчетах следя­ щего привода необходимо учитывать ошибки, сопутствующие ре­ жиму автосопровождения, схема, представленная на рис. 10-1, в отличие от схемы рис. 1-30, привязана к земной системе координат и отсчет всех углов проводится в земной системе. Это упрощает рассмотрение ошибок слежения, вызванных колебаниями ракеты, внутренними и внешними шумами.

Входной величиной в систему будет угол т] между земным на­ правлением Xg и линией «ракета — цель» в соответствующей пло-

При неточном разложении угла рассогласовании на составляющие по осям наведения, а также при значительной величине самого угла <р возникают перекре­ стные связи между каналами курса и тангажа системы АСН. Сильные перекрест­ ные связи могут привести к тому, что слежение за целью окажется невозможным.

397

Работа элементов привода антенны в двух режимах обуслав­ ливает необходимость выбора их с учетом требований к ним как в режиме поиска, так и в режиме слежения. Выбор мощности приво­ да, например, должен производиться по режиму поиска, так как в этом режиме необходимо обеспечить большие скорости и ускорения движения антенны, чем в режиме слежения.

Правильный выбор параметров следящего привода антенны и контура АСН в целом требует задания условий работы контура и технических параметров элементов координатора РГС. Основными из них являются:

1)величины угловых скоростей и ускорений сопровождаемых целей;

2)метод наведения, принятый в системе самонаведения;

3)способ формирования командных сигналов;

4)допустимые величины ошибок, возникающих вследствие дви­ жения цели, флуктуаций отраженных сигналов, собственных, шумов и колебаний ракеты;

5)характер флуктуаций отражённых от цели сигналов;

6)характер колебаний ракеты относительно трех ее осей;

7)весовые, габаритные и конструктивные данные антенны;

8)пеленгационные характеристики координатора;

9)метод и способ поиска цели и данные режима захвата, т. е. перехода от режима поиска к режиму автосопровождения.

Обоснование даже этого неполного перечня данных и требова­ ний является весьма сложной задачей, которая может быть решена только в результате детального рассмотрения как конкретных так­ тических, условий использования РГС, так и характеристик всего приборного комплекса ракеты, в состав которого входит РГС.

§ 51. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СЛЕДЯЩ ЕГО ПРИВОДА

Следящий привод антенны РГС состоит из усилителя и испол­ нительного элемента.

Как уже отмечалось, в качестве исполнительного элемента мо­ гут применяться электродвигатели и гироскопические элементы (свободные гироскопы и силовые гиростабилизаторы). Электриче­ ские приводы могут обеспечить большую мощность по сравнению с гироскопическими , но обладают большой инерционностью и не развязаны от колебаний ракеты. Поэтому их применяют в основном в тех случаях, когда угловые скорости перемещения линии «раке­ та — цель» малы и собственные колебания ракеты происходят на относительно низких частотах, которые электрический следящий привод может отработать без существенных ошибок. Когда же уг­ ловая скорость линии «ракета — цель» велика, в следящем приводе в качестве исполнительного элемента применяются гироскопиче­ ские устройства.

399