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

Свойство «памяти» по Положению оказывается достаточным дЛя нормального функционирования системы АСД РГС, когда относи­ тельная скорость сближения ракеты с целью не велика и эхо-им­ пульс не успевает выйти за пределы строба за время замирания эхо-сигнала. Поэтому блоки управления с одним интегратором при­ годны только для систем АСД радиолокационных устройств само­ наведения, предназначенных к установке на ракетах, скорости которых невелики и наведение которых осуществляется по непо­ движным или малоподвижным целям.

При больших относительных скоростях сближения ракеты с целью возможность срыва сопровождения в системе АСД за счет замирания эхо-сигнала можно исключить, только придав системе свойство «памяти» по скорости. Для этого необходимо обеспечить равенство

Равенство (11-12) реализуется блоком управления с функцией преобразования

dt. (11-13)

То есть блок управления должен быть выполнен по схеме двух по­ следовательно включенных интеграторов. Контур регулирования с двумя интеграторами в цепи обратной связи обладает, как извест­ но, астатизмом второго порядка. Подставив в (11-12) значение Uy из (11-1), получим

d2tc„

/СвзАС (11-14)

dt2

значит, что при замираниях эхо-сигнала скорость перемещения се­ лекторных импульсов сохраняется неизменной и равной значению скорости в момент исчезновения сигнала.

Учитывая (П-2), формулу (11-14) можно переписать в виде

В установившемся режиме при постоянной ртносительной ско­ рости сближения ракеты с целью должно выполняться условие

система с двумя интеграторами не имеет скоростной ошибки. Ошиб­ ка сопровождения возникает, лишь когда сближение ракеты с целью происходит с ускорением.

430

Таким образом, блок управления с функцией преобразования вида (11-13) удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к системе АСД РГС.

§ 5G. УСТРОЙСТВО ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ

Функциональная схема УВЗ представлена на рис. 11-3. Основ­ ным элементом схемы является генератор первого селекторного им­ пульса (1си). Генератор запускается импульсом запуска и генери­ рует короткий импульс, время задержки которого относительно мо­ мента запуска определяется управляющим напряжением. Выходной импульс генератора подается на каскады усиления и формирова­ ния. С выхода формирующего каскада снимается первый селектор­ ный импульс необходимой амплитуды и формы. Этот импульс ответ­ вляется в цепь временного дискриминатора и одновременно подает­ ся на линию задержки. Задержанный на время, примерно равное его длительности, импульс с выхода линии задержки используется в качестве второго селекторного импульса (2си).

/си

Рис. 11-3

Генератор первого селекторного импульса может выполняться в различных вариантах. Однако наиболее часто он выполняется по схеме генератора фантастронного типа.

Фантастронные генераторы представляют собой, как известно, электронные схемы с емкостной обратной связью между анодом и управляющей сеткой лампы. Вопросы использования их в устрой­ ствах временной задержки, выбора и расчета параметров наиболее полно изложены в работе 3. П. Важениной [47].

Известны две разновидности фантастронного генератора с емко­ стной обратной связью по экранной сетке и с катодной связью. В системах АСД РГС обычно используется фантастрон с катодной связью (рис. 11-4). Этот вариант схемы обладает рядом существен­ ных преимуществ перед вариантом со связью по экранной сетке. Во-первых, он позволяет получить выходные импульсы как поло­ жительной (на экранной сетке), так и отрицательной (на катоде) полярности. Во-вторых, использование катодного выхода позволяет практически не считаться с величиной активной нагрузки. В-третьих, не требуется дополнительного источника отрицательного капряжения.

431

\

То обстоятельство, что фантастрон с катодной связью дает боль­ шую временную погрешность в длительности выходного импульса (около 1%), чем фантастрон со связью по экранной сетке (0,5%'), для системы АСД РГС не имеет решающего значения, так как к ней не предъявляется высоких требований по точности.

Фантастронный генератор (рис. 11-4), работая в ждущем режи­ ме, запускается импульсом запуска и вырабатывает прямоуголь­ ный импульс, длительность которого (тф) зависит от управляющего

напряжения Uy, поданного в схему. Выходной (селекторный) им­ пульс генератора формируется в результате дифференцирования заднего фронта прямоугольного импульса. Таким образом, выход­ ной селекторный импульс оказывается задержанным относительно запускающего на время, определяемое величиной управляющего напряжения.

Фантастронный генератор обеспечивает практически линейную зависимость времени задержки селекторного импульса от величины управляющего напряжения и позволяет плавно изменять задержку в широких пределах (от 10 мксек до 1 сек). Именно в этом состоит его основное преимущество перед генераторами других типов, в ча­ стности перед мультивибраторным.

На рис. 11-5 показана типовая схема каскадов усиления и фор­ мирования. Каскаду усидения на лампе Л х предшествует диффе­

Прямоугольный выходной импульс фантастрона дифференцируется цепью Яя, Сд. Импульс, соответствующий заднему фронту импуль­ са фантастрона, усиливается лампой Л 1 и подается на управляю­ щую сетку лампы Л2 формирующего каскада.

Формирующий каскад выполнен по схеме блокинг-генератора. Он генерирует положительный импульс стандартной амплитуды и длительности в момент, когда на его управляющую сетку подано

432

положительное напряжение, превышающее напряжение запирания. Следовательно, блокинг-генератор будет запускатьсятолько в мо­ менты, когда на сетку Л 1подаются отрицательные импульсы, соот­ ветствующие задним фронтам импульсов фантастрона.

Выходной импульс блокинг-генератора является первым селек­ торным импульсом. Этот же импульс после прохождения им линии задержки используется как второй селекторный импульс.

При проектировании оконечных цепей устройства време'нной за­ держки во избежание значительных временных погрешностей в за­ держке импульсов, а также для обеспечения нормальной работы формирующего каскада, нужно учитывать следующее.

Существенное нарушение линейности устройства временной за­ держки может возникнуть из-за неправильного выбора параметров дифференцирующей цепи (Ra, Сд). Это поясняется временными диаграммами на рис. 11-6. Пока длительность импульса фантастро­ на много больше постоянной времени /?ДСД(тф > /?ДСД) , . диффе­

ренцирование происходит нормально (рис. 11-6,а) и-амплитуда по­ ложительного импульса на управляющей сетке лампы Л 2 велика. Временная погрешность в моменте возникновения выходного им­ пульса блокинг-генератора относительно заднего фронта импульса фантастрона (Ат) при этом не велика. При уменьшении длитель­

* выходного импульса блокинг-генератора. Чтобы избежать этой по­

грешности при выборе параметров цепи /?ДСД, необходимо выпол­ нить условие

(минимальное время задержки селекторных импульсов, соответст­ вующее минимальной ожидаемой дальности до цели).

Значительные временные погрешности в схеме, изображенной на рис. 11-5, могут возникнуть вследствие изменения параметров ламп и деталей, особенно при их замене. Причиной этого является малая крутизна фронта импульса на аноде лампы Л х из-за шунти­ рующего действия конденсатора С3. Этот недостаток устраняется введением между усилительной лампой Л х и блокинг-генератором Л2 дополнительного буферного каскада. Вариант схемы с буфер­ ной лампой показан на рис. 11-7.

Буферный каскад собран на лампе Л 3. Цепь /?4С2 служит для уменьшения влияния тока лампы Л3 на форму импульса блокинггенератора в том случае, когда длительность импульса усилителя больше длительности импульса блокинг-генератора. В схеме приме­ няется смещение от отдельного источника. Это оказывается воз­

Нагрузкой блок'иЯг-генератора является линия задержки. ЁслЯ волновое сопротивление линии мало, то ее непосредственное вклю­ чение может привести к уменьшению амплитуды выходного им­ пульса и даже к срыву работы блокинг-генератора. В этом случае

можно использовать либо более мощную лампу в схеме блокинг-ге­ нератора, либо подключение линии задержки через катодный повто­ ритель. В некоторых же случаях для лучшего согласования с ли­ нией задержки используется вариант блокинг-генератора с катод­ ной связью (рис. 11-8).

435

лах (с учетом длительности строба). Учет перечисленных факторов при проектировании оконечных цепей устройства обеспечивает обычно весьма малую временную погрешность УВЗ в целом.

§57. ВРЕМЕННОЙ ДИСКРИМИНАТОР

Всоответствии с общей функциональной схемой системы АСД временной дискриминатор должен обеспечивать:

1)селекцию сигнала от захваченной цели;

2)выявление временной ошибки положения центра эхо-импуль­

са относительно центра селекторных импульсов; 3) преобразование временной ошибки в электрический сигнал

ошибки — усредненный ток (напряжение).

Для решения этих задач в состав временного дискриминатора должны входить два элемента — временной селектор и дифферен­ циальный детектор.

Временной селектор селектирует эхо-сигнал, выявляет времен­ ную ошибку и преобразует ее в электрическую величину. Выходной сигнал временного селектора (ток или напряжение) является функ­ цией временной ошибки и имеет импульсный характер.

Дифференциальный детектор преобразует сигнал временного се­ лектора в постоянный (усредненный) ток или напряжение, завися­ щие от. временной ошибки.

Основной характеристикой временного дискриминатора являет­

Типовой вид этой зависимости показан на рис. 11-9. Временной интервал, занятый характеристикой между точками А и В, опреде­ ляет селектирующие свойства (разрешающую способность) дискри­ минатора и носит название апертуры дискриминатора. Из-за конеч­ ной чувствительности реальных схем практическая апертура ди­ скриминатора оказывается несколько уже и отсчитывается на опре­ деленном уровне выходного сигнала (между точками А' и В'). Кру­ тизна характеристики в точке At = О

служит оценкой эффективности временного дискриминатора и на­ зывается коэффициентом передачи дискриминатором по току или напряжению, соответственно. Чем больше коэффициент пере­ дачи, тем эффективнее работа дискриминатора.

Временной дискриминатор является элементом замкнутой сле­ дящей системы, поэтому в режиме слежения его выходной сигнал

436

близок к нулю и рабочим является линейный участок характери­ стики между точками а и Ь. Это позволяет считать временной дис­ криминатор линейным звеном с функцией преобразования

Коэффициент передачи Квл зависит от электрических парамет­ ров схемы дискриминатора и параметров входных сигналов (их ам­ плитуды, формы, частоты следования).

Известно несколько практических схем временного дискримина­ тора [39, 42, 48].

На рис. 11-10 показана одна из них. Эта схема используется ча­ ще других и дает наглядное представление об основных процессах в цепях дискриминатора.

437

Схема состоит из временного селектора, включающего два кас­ када совпадений на лампах Лх и Л2, и дифференциального детек­ тора на диодах Д х и Д2. Каскады совпадений закрыты по управ­ ляющим и защитным сеткам отрицательным смещением. На за­ щитные сетки ламп Л х и Л2 поступают соответственно первый и вто­ рой селекторные импульсы, а на управляющие сетки — эхо-импульс.

Напряжения смещений на сетках подобраны так, что анодный ток в каждом каскаде совпадений появляется лишь при одновре­ менном поступлении селекторного импульса и эхо-импульса. То есть при временном совпадении селекторного импульса с эхо-импульсом на аноде каждого каскада возникает отрицательный импульс совпа­ дения, амплитуда и длительность которого зависят от времени пере­ крытия входных импульсов. Характер этой зависимости в свою оче­ редь определяется формой и длительностью входных импульсов, а также параметрами схемы совпадений .

Селекторные импульсы имеют обычно форму, близкую к прямо­ угольной, а форма эхо-импульса (при согласовании полосы пропу­ скания приемника с длительностью принимаемого сигнала) коло­ кольная, близкая к треугольной. 'Однако даже при идеализации формы входных импульсов точный аналитический вид зависимости амплитуды и длительности импульса совпадения от времени пере­ крытия входных импульсов получить трудно, поэтому приходится делать ряд. упрощающих допущений.

Предположим, что эхо-импульс имеет длительность на нулевом уровне т„, равную длительности селекторных импульсов т:сн (рис. 11-11,о). Допустим далее, что при наличии селекторных им­ пульсов на защитных сетках каскады совпадений закрыты по уп­ равляющим сеткам напряжениями смещения, равными напряже-

на аноде одного каскада будет максимальна, а на аноде другого равна нулю. Максимальное значение амплитуды составит

где 5 — динамическая крутизна характеристики лампы в импульс­ ном режиме;

R а— сопротивление анодной нагрузки;

Uu— амплитуда эхо-импульса на управляющей сетке.

Условимся считать временные ошибки влево от центра селектор­ ных импульсов положительными, вправо — отрицательными. Оче-

амплитуда импульса совпадения на выходе каждого каскада будет меняться от (йсовп)шах до 0 (рис. 11-11,6). Полагая в первом при-

438

ближении эту зависимость линейной, молено записать для первого и второго каскадов совпадений соответственно:

(^COBn)l (^совп)п

( 11- 21)

(^совп)г — (^совп)о

Формулы (11-21.) связывают амплитуду импульса совпадения с временной ошибкой Д^, которая в свою очередь связана со временем перекрытия входных импульсов очевидными соотношениями:

( 11-22)

ti = “ Г " "

Длительность импульса совпадения в первом приближении по лагают равной времени перекрытия входных импульсов.

439