книги из ГПНТБ / Листов, Константин Михайлович. Радио и радиолокационная техника и их применение

После усилителя промежуточной частоты отраженные сиг­ налы поступают во второй детектор и усилитель видеоча­ стоты, где соответственно происходит их детектирование и усиление.

Схемы приемников многих радиолокационных станций часто имеют, кроме указанных выше элементов, еще ряд дополнительных устройств. К таким устройствам относятся: схемы автоматической подстройки частоты гетеродина, слу­ жащие для его настройки при изменении частоты передатчика; каскады стробирования, усиливающие и передающие к бло­ кам определения координат только сигналы от выбранной цели; схемы автоматической мгновенной и временной (осу­ ществляемой по определенному закону) регулировки усиле­ ния приемника, а также ряд других схем.

Индикаторы. С выхода приемника сигналы от целей посту­ пают в блоки индикаторов и определения координат целей. Электрическая схема и конструкция индикаторного блока определяются в первую очередь тактическим назначением станции и могут быть поэтому различными. Однако основное назначение этого блока одинаково для большинства типов станций: блок должен воспроизводить боевую обстановку в зоне действия станции (или в выбранной по желанию опера­ тора части этой зоны), определять координаты нужных объектов и их взаимное расположение. Так, например, в ра­ диолокационных станциях обнаружения бомбардировщиков противника и наведения на них истребительной авиации с по­ мощью этого блока воспроизводится воздушная обстановка и определяются координаты самолетов. В самолетных радио­ локационных бомбоприцелах на экранах индикаторов соз­ дается «карта» местности, над которой пролетает самолет, а специальные схемы определяют дальность и направление на­ земных целей или ориентиров. Корабельные станции управ­ ления огнем главного калибра позволяют наблюдать боевую обстановку на море, определять .координаты вражеских ко­ раблей и управлять огнем по ним.

вая трубка (рис. 124).

Колба трубки представляет собой стеклянный баллон, рас­ ширяющийся спереди и заканчивающийся слегка выпуклым экраном. В начале горловины трубки, у ее цоколя, размещен катод 1, излучающий при нагревании электроны. Эти элек­ троны под действием положительного напряжения, приложен­ ного к аноду 2 трубки, устремляются к экрану 3. Проходя через фокусирующую систему 4, поток электронов концентри­ руется в узкий луч, достигающий экрана трубки. Внутренняя поверхность экрана покрыта флуоресцирующим составом, ко­

9.2Я

торый при попадании на него электронов начинает светиться. Таким образом, в том месте экрана, куда попадает электрон­ ный луч, образуется светящаяся точка.

Электронный луч в колбе трубки, а следовательно, и све­ тящаяся точка на экране трубки перемещаются с помощью горизонтально и вертикально отклоняющих систем.

В трубках с электростатическим отклонением в качестве таких систем применяются две пары металлических пластин 5

Рис. 124. Электронно-лучевая трубка:

1 — катод; 2 — анод; 3 — экран; 4 — фокусирующая система; 5 — го­ ризонтально отклоняющие пластины; 6 — вертикально отклоняющие

пластины; 7 — управляющий электрод

ное, то луч электронов в колбе трубки и светящаяся точка на ее экране отклоняются влево от центра трубки. Степень отклонения определяется величиной приложенного напряже­ ния. Изменение знака приложенного напряжения изменит и направление отклонения луча.

Аналогичным образом вторая пара пластин 6 отклоняет электронный луч в вертикальном направлении. Поэтому пла­ стины первой пары называют горизонтально отклоняющими, а второй — вертикально отклоняющими.

Горизонтальное перемещение светящейся точки исполь­ зуется для создания шкалы дальности, а вертикальное — для регистрации момента прихода отраженного сигнала.

Шкала дальности на экране электронно-лучевой трубки создается следующим образом (рис. 125). Под действием син­ хронизирующего импульса, поступающего в индикаторный блок в момент излучения зондирующего импульса, включается схема, вырабатывающая пилообразное напряжение1. Это на-

1 Напряжение, амплитуда которого возрастает по линейному закону до определенной величины, затем быстро падает до нуля и через некото­ рое время вновь начинает возрастать.

230

и

От высоковольтного

Прозрачный диен со шкалой дальности

Рис. 125. Упрощенная схема индикатора дальности

пряжение подводится к горизонтально отклоняющим пласти­ нам трубки и управляет перемещением светящейся точки в горизонтальном направлении. Скорость нарастания напря­ жения и его максимальную амплитуду выбирают так, чтобы свой путь по экрану трубки светящаяся точка заканчивала несколько позже прихода сигнала, отраженного от цели, на­ ходящейся на расстоянии, равном максимальной дальности действия станции. Затем, прикладываемое к горизонтально отклоняюгщш пластинам напряжение падает до нуля и элек­ тронный луч возвращается в исходное положение. Чтобы об­ ратное движение луча не приводило к образованию второй светящейся линии, яркость изображения на экране индика­ тора в эти периоды времени резко уменьшают, для чего на специальный управляющий электрод трубки (рис. 124) по­ дают отрицательное напряжение, которое препятствует про­ хождению электронов к экрану трубки.

Таким образом, на экране индикатора при каждом излу­ чении станцией импульса образуется горизонтальная светя­ щаяся линия, создаваемая перемещением светящейся точки слева направо. Эта линия называется линией развертки. Так как начало линии развертки соответствует моменту излуче­ ния импульса передатчиком станции, то по положению светя­ щейся точки в момент приема отраженного сигнала можно определить, сколько времени прошло с момента излучения зондирующего импульса до момента возвращения отражен­ ного сигнала, т. е. косвенно узнать дальность цели.

Однако из-за большой скорости движения светящейся точки по экрану трубки (весь экран точка пробегает за тысячные доли секунды) человеческий глаз не в состоянии заметить, где находится светящаяся точка в момент приема отраженного сигнала, если не принять специальных мер для фиксации ее положения. Поэтому для регистрации положения светящейся точки в момент прихода отраженного сигнала используют вертикально отклоняющие пластины, соединенные с выходом приемника. При подаче на них импульса напряжения (кото­ рый получается на выходе приемника при поступлении на его вход отраженного сигнала) электронный луч отклонится в вер­ тикальной плоскости и соответственно этому изменится на­ правление движения светящейся точки по экрану трубки: вместо движения в горизонтальной плоскости точка переме­ стится в вертикальном направлении, образуя на светящейся линии развертки 'резкий выброс. По окончании импульса све­ тящаяся точка вновь вернется к линии развертки и продол­ жит движение в горизонтальном направлении вплоть до того момента, когда на вертикально отклоняющие пластины будет подан следующий импульс напряжения. Таким импульсом будет усиленное и преобразованное приемником напряжение сигнала, отраженного от другой цели,

2 3 2

На рис. 126 схематически изображен экран электрон­ но-лучевой трубки с линией развертки и шкалами даль­ ности и времени. В момент О излучается зондирующий импульс и начинается дви­ жение пятна слева направо, образующее линию раз­ вертки. Хотя вследствие раз­ ряда в разряднике переклю­ чателя «прием — передача» вход приемника в этот мо­ мент закрыт, небольшая часть энергии зондирующего им­ пульса попадает в приемник, что и вызывает отклонение линии развертки вверх. По окончании работы передат­

чика напряжение на выходе приемника исчезает и линия раз­ вертки продолжает прямолинейное горизонтальное движение. В момент приема отраженных сигналов (в нашем случае от целей, удаленных на 150 и 210 км) линия развертки вновь отклоняется вверх, образуя импульсы от цели.

Применение в качестве индикаторов практически безынер­ ционных приборов, какими являются электронно-лучевые трубки, позволяет измерять расстояние до отражающих объ­ ектов с высокой точностью.

Электронно-лучевую , трубку с описанной выше системой развертки можно использовать в некоторых типах радиоло­

определяются по максимуму отраженного сигнала, положе­ ние антенны, соответствующее этому максимуму, можно найти по максимальной амплитуде импульса цели на экране трубки.

Индикатор кругового обзора. Описанный выше метод реги­ страции отраженного сигнала изменением направления дви­ жения светящейся точки (так называемый метод амплитудной отметки отраженных сигналов) — не единствённый. В радио­ локации широкое распространение получил метод яркостной отметки отраженных сигналов, при котором в момент прихода отраженного сигнала изменяется яркость свечения линии раз­ вертки в соответствующей точке экрана трубки. Поэтому в ин­ дикаторах с яркостной фиксацией отраженных сигналов яркость развертки при отсутствии сигнала устанавливают

233

чения развертки возрастает и на экране трубки в определен­ ных участках, соответствующих расстоянию до отражающего объекта, появляются яркие черточки (отметкицелей). Яркость черточки зависит при этом от интенсивности принятого отра­ женного сигнала.

Такой метод регистрации отраженных сигналов приме­ няется, в частности, в так называемых индикаторах кругового обзора. В некоторых типах таких индикаторов линия раз­ вертки (начало которой выбирают в центре экрана) создается с помощью внешней отклоняющей магнитной системы, враще­ ние которой согласовано с вращением антенны станции по азимуту (рис. 127). Горизонтально и вертикально отклоняю­ щие пластины в трубках такого типа не монтируют.

Поскольку вращение антенны и магнитной отклоняющей системы синхронизировано, направление линии развертки на экране трубки будет указывать положение антенной системы в горизонтальной плоскости (азимут антенны) и, следова­ тельно, направление, откуда принимаются в данный момент времени отраженные сигналы. Удаление светящейся точки от центра экрана трубки указывает расстояние до цели.

234

лучать изображение всей воздушной или морской обстановки в зоне действия станции.

Блок определения координат. В большинстве радиолока­ ционных станций, кроме грубого определения координат всех целей в пределах дальности действия станции, осуществляется точное определение координат одной или нескольких выбран­ ных целей.

Для ознакомления с принципом выбора сигнала от нуж­ ной цели и работой блока точного определения координат вернемся к блок-схеме станции, изображенной на рис. 115. Как следует из этой схемы, выходные цепи приемника соединены не только с индикаторным блоком, но и с блоком определе­ ния координат цели. Как известно, индикаторный блок ис­ пользуется для наблюдения общей обстановки в зоне дей­ ствия станции и грубого определения координат целей. Точ­ ное измерение координат выбранной цели и группы целей осуществляется при помощи блока определения координат, в который поступают сигналы не от всех целей, наблюдаемых на экране общей обстановки индикаторного блока, а только от выбранных целей, находящихся в определенном «рабочем» секторе станции. Для выбора нужной цели оператор, рабо­ тающий за индикатором общей обстановки, совмещает с сиг­ налом от выбранной цели механический или специальный электронный визир. При этом специальные схемы селекции или «стробирования» автоматически отпирают выходные цепи блока определения координат только в те моменты времени, когда принимаются сигналы, отраженные от выбранной цели. В остальные моменты времени выходные цепи блока отклю­ чены от приемника и сигналы от других целей в этот блок не поступают. Это обеспечивает воспроизведение на экранах индикаторов блока определения координат только нужных целей, что облегчает их сопровождение и повышает точность измерения координат, которое выполняет оператор станции либо вручную, либо полуавтоматическим, либо автоматиче­

а она сама сопровождает цель и определяет ее текущие коор­ динаты с помощью электронных схем автосопровождения, об­ ладающих высокой точностью работы. Прекращение сопро­ вождения одной цели и переход к сопровождению другой осуществляются оператором.

Механизм вращения антенны. При обзоре пространства или сопровождении и определении координат целей переме­ щение радиолуча станции осуществляется в большинстве слу­ чаев вращением антенны в одной или двух плоскостях с по­ мощью электродвигателей. При одном из часто применяемых методов сопровождения целей к обмоткам электродвигателей

236

из блока определения координат подводятся электрические сигналы, которые обеспечивают вращение двигателей с тре­ буемой скоростью и в нужном направлении, чтобы создавае­ мый при этом темп вращения антенны обеспечивал непрерыв­ ное направление радиолуча на цель.

При работе станции в режиме обзора антенна вращается в определенных пределах по азимуту и углу места, обеспе­ чивая просмотр станцией заданной зоны пространства. При этом антенны вращаются теми же электродвигателями, что и при сопровождении целей.

Источники питания. В качестве источников питания радио­ локационных станций могут использоваться автономные агре­ гаты питания или электрическая сеть. Необходимое для пи­ тания генераторных и приемно-усилительных ламп, а также электронно-лучевых трубок высокое напряжение постоянного тока создается высоковольтными и низковольтными выпря­ мителями, которые дают возможность получить напряжение от нескольких десятков вольт до нескольких десятков кило­ вольт.

Схемы защиты. Как уже говорилось, современные радио­ локационные станции представляют собой сложный комплекс различных радиотехнических устройств, многие из которых при неправильной эксплуатации легко могут выйти из строя. Поэтому рабочие пульты станций снабжаются различными контрольно-измерительными приборами и сигнальными устрой­ ствами, позволяющими следить за режимом работы аппара­ туры. Однако это не всегда гарантирует поддержание реко­ мендованных режимов работы всех блоков станции, особенно при интенсивной боевой работе, когда внимание операторов станции раздваивается.

Поэтому, чтобы полностью исключить возможность непра­ вильной эксплуатации радиолокационных станций, в них широко применяются автоматические защитные устройства. Такие автоматы поддерживают требуемую последователь­ ность и темп включения станции (даже при ошибках обслужи­ вающего расчета), нужный режим ее работы, выключают ее при перегрузках и перенапряжениях, обеспечивают правиль­ ную последовательность выключений по окончании работы. В схемах автоматической защиты широко применяются реле выдержки времени (они включают нужный блок или цепь лишь спустя некоторое время после включения другого блока), реле предотвращения перегрузки цепей по току или напря­ жению, реле-регуляторы, термореле. Как пример применения реле выдержки времени приведем схему, изображенную на рис. 129. Как видно из рисунка, применение реле в этой схеме позволяет подать высокое напряжение на анод лампы только через определенное время после включения источника пита­ ния накала лампы, достаточное для разогрева нити накала.

23 7

Наряду с устройствами, предотвращающими выход из строя электронных схем, в станциях широко применяются автоматы, исключающие возможность неправильного развер­ тывания и свертывания станций и связанного с этим меха­ нического повреждения аппаратуры.

Так, например, в некоторых станциях имеются устройства, которые при свертывании станции не позволяют опустить антенную систему, пока от нее не будут отключены все токо­ несущие проводники. В других станциях применяются устрой­ ства, которые при развертывании станции включают меха-

Рис. 129. Применение реле выдержки времени в схеме анодного питания лампы:

Реле / замыкает контакт Б лишь спустя некоторое время после замыкания контакта А, которым включается накал лампы 2. Благо­

даря этому нить накала лампы разогревается до включения высо­ кого анодного напряжения, так как при разомкнутом контакте Б нажатие на кнопку В не замыкает цепь от высоковольтного выпря­ мителя 3 к аноду лампы 2

низм вращения антенны лишь тогда, когда антенна станет точно на место и будет жестко закреплена. Подобные автоматы предотвращают механическое повреждение наибо­ лее ответственных узлов станции в случае неправильного дей­ ствия расчета.

Конечно, такими автоматами защищена только часть эле­ ментов аппаратуры. Поэтому при свертывании, развертыва­ нии и боевой работе на радиолокационных станциях надо строго соблюдать установленные инструкциями и наставле­ ниями правила работы.

Высокие напряжения питания, измеряемые десятками ты­ сяч вольт, в сочетании с тесным размещением аппаратуры и наличием больших металлических поверхностей (стенки шка­ фов, пол кабины и т. п.) могли бы служить причиной несчаст­ ных случаев при малейшем нарушении операторами правил техники безопасности. Чтобы обезопасить работу расчетов, в радиолокационных станциях широко применяются автома­ тические блокирующие устройства, выключающие станцию,

238