Антенно-фидерное устройство (АФУ) предназначено:
- для передачи высокочастотных электрических импульсов от передатчиков к антенне А0, преобразования их в радиоимпульсы и излучения зондирующих и запросных радиосигналов в пространство в соответствии с ДНА А0;
- для приема отраженных и ответных радиоимпульсов, преобразования радиоволн в высокочастотные электрические импульсы и передачи их в соответствующие приемники;
- для компенсации ответных радиосигналов, принимаемых по боковым лепесткам ДНА А0.
В состав АФУ входят (рис.2.9):
устройства передачи сигналов первичного (УПС-I) и вторичного (УПС-II) каналов
приемопередающее антенное устройство (АУ) с вращающимся переходом.
УПС-I имеет два одинаковых канала, каждый из которых служит для передачи ВЧИ от ПД к А0 и от антенны А0 к БПР. Каждый из каналов содержит: ответвитель АПЧ (ОТВ АПЧ); направленный ответвитель (НО) для подключения КИА; антенный переключатель (АП); устройство сложения мощностей (УСМ).
Высокочастотные электрические импульсы от ПД поступают на ОТВ АПЧ, где входной сигнал разделяется на два сигнала. Сигнал большой мощности проходит на НО, а сигнал малой мощности - на блок подстройки частоты (БПЧ) в БПР. Из НО сигнал малой мощности используется контрольно-измерительными приборами, а сигнал большой мощности проходит через АП и УСМ на облучатель А0. Антенна преобразует ВЧ импульсы в радиоимпульсы и излучает их в пространство.
Отраженные от облучаемых целей радиоимпульсы принимаются антенной А0 и преобразуются в ВЧИ, которые проходят через АП на вход БПР. Устройства сложения мощностей УСМ-1 и УСМ-2 обеспечивают согласованную работу одной антенны с тремя приемопередатчиками и необходимое разделение сигналов по частоте.
Основная антенна ДРЛ А0 зеркального типа предназначена для направленного излучения мощных ВЧ радиоимпульсов и приема отраженных и ответных радиолокационных сигналов.
В качестве отражателя антенны используется симметричная вырезка из параболоида вращения с фокусным расстоянием 2,7 м.
| Рис.2.20. Структурная схема УДОС |
Горизонтальный размер антенны - 9 м, вертикальный - 4 м. Отражатель формирует узкую ДНА в горизонтальной плоскости (θАГ = 2,5о) и широкую - в вертикальной плоскости (θАВ = 22о)), рис.2.10. Широкая вертикальная ДНА образуется в результате сложения узких диаграмм. Для этого используются три волноводных облучателя и делитель мощности с коэффициентами деления 1:2,5:10. Сигнал большей мощности подается в верхний облучатель (нижний луч), а сигнал меньшей мощности в нижний облучатель (верхний луч). Коэффициент усиления антенны - 900, поляризация - горизонтальная.
Рис.2.10. Диаграммы направленности антенн ДРЛ
УПС-II предназначено для согласованной передачи ВЧ импульсов от ПВК через УСМ в антенну А0. Оно включает: смеситель (СМ) сигналов АУ и ПВК; управляемый аттенюатор (УА); делитель мощности (ДМ) выходного сигнала А0; два суммарно-разностных кольцевых моста (КМ).
ВЧ импульсы ПВК через СМ и УСМ проходят в антенну А0 и излучаются в качестве запросных сигналов для СО. Антенна А0 является широкодиапазонной, поэтому ее ДНА практически не изменяется в зависимости от несущей частоты используемых сигналов.
Принятые антенной А0 ответные сигналы через вращающийся переход, УСМ, СМ, УА поступают на ДМ. С его выходов два сигнала одинаковой мощности поступают на входы кольцевых мостов КМ 1, 2. На вторые входы КМ поступают ответные сигналы, принятые антеннами АП1 и АП2 и прошедшие через соответствующие каналы вращающегося перехода.
Антенны АП1 и АП2 служат для приема ответных сигналов по направлениям боковых лепестков антенны А0. Они ориентируются необходимым образом и жестко закрепляются на краях отражателя А0. Обе антенны или одна из них используется в канале подавления ответных сигналов, принятых боковыми лепестками А0.
Антенны АП1 и АП2 выполнены в виде вертикального ряда из 16 волноводных излучателей с расстояниями между их центрами 250 мм (антенные решетки). Вертикальный размер антенн - 4 м, горизонтальный - 0,25 м. Необходимое распределение сигналов по мощности осуществляется соответствующими делителями и позволяет получить горизонтальную ДНА, шириной 120° и вертикальную - шириной 29° (рис.2.10). Антенны имеют коэффициент усиления около 11 и горизонтальную поляризацию.
Принятые антеннами АП1 и АП2 ответные сигналы после вращающегося перехода поступают к двум кольцевым мостам. Каждый КМ из двух поступивших сигналов формирует суммарный U∑ и разностный U∆ сигналы, которые поступают на НПО.
Приемное устройство ДРЛ
Приемное устройство ДРЛ состоит из приемного устройства первичного канала ПРУ-I, включающего 2 приемника БПР-011 и 2 блока подстройки частоты БПЧ-С, и приемного устройство вторичного канала ПРУ-II, состоящего из 2-х приемников НПО-65.
Приемное устройство первичного канала
Приемное устройство первичного канала предназначено:
- для приема высокочастотных импульсов от А0 (преобразованных отраженных радиоимпульсов);
- частотной селекции ВЧИ;
- необходимого усиления ВЧИ;
- детектирования ВЧИ и передачи видеоимпульсов в устройство обработки видеосигналов;
- формирования управляющего напряжения для МПЧ.
В состав ПРУ-I входит два приемника БПР-011 (БПР-1, БПР-2), одинаковые по построению и отличающиеся только частотой настройки, а также два блока подстройки частоты БПЧ-С (БПЧ-1, БПЧ-2), вырабатывающие управляющие сигналы UАПЧ для МПЧ.
Приемное устройство первичного канала обеспечивает работу ДРЛ в совмещенном режиме ПАРН+СДЦ (ПАСС) или в раздельных режимах ПАРН, СДЦ, ПАСС.
При работе ДРЛ в совмещенном режиме БПР-1 работает на частоте f1 и осуществляет некогерентную обработку отраженных сигналов в режиме ПАРН. БПР-2 осуществляет когерентную обработку отраженного сигнала на частоте f2 в режиме СДЦ. Предусмотрена работа БПР-2 в режиме ПАСС с некогерентной обработкой пачки высокочастотных импульсов.
При аварийном режиме работы ДРЛ (включен один из передатчиков ПД-1 или ПД-2) каждый из приемников позволяет обрабатывать ВЧИ в любом режиме: ПАРН, СДЦ, ПАСС.
В состав каждого БПР входят:
БВУ СВЧ – блок входного усилителя сигналов СВЧ;
БПР-011 – блок приемника;
БПЧ-С – блок подстройки частоты.
Конструктивно БВУ СВЧ входит в состав БПР-011. Он выполнен в виде микросборки (микроблока) с герметичным корпусом, наполненным инертным газом.
Приемник имеет следующие основные технические характеристики:
частота настройки - f1 или f2;
промежуточная частота - fПР.0 = 29 МГц;
полоса пропускания на уровне 0,5 от максимума АЧХ - ∆fпрм = 2…3 МГц;
предельная чувствительность приемника - Pпрм мин=128 дБ/Вт.
Принцип работы приемника рассмотрим по его структурной схеме, приведенной на рис.2.11.
В режиме ПАРН пачка отраженных парных радиоимпульсов принимается антенной А0, преобразуется в пачку ВЧИ, которые через УПС-I поступают на вход БВЧ СВЧ. После предварительного усиления на несущей частоте ВЧИ поступают через преселектор (ПрС) на балансный смеситель (СМ). Преселектор на входе СМ обеспечивает подавление помехового сигнала на зеркальной частоте fЗЕРК = fГ + fПР.0. На СМ подается также гармонический сигнал СВЧ гетеродина, расположенного в БПЧ-С.
Рис.2.11. Структурная схема приемника первичного канала
Преобразованный на промежуточную частоту сигнал с выхода СМ поступает на предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ), коэффициент усиления которого устанавливается схемой временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ). Схема ВАРУ запускается ИЗ ПД ПАРН от УСФИ. Она обеспечивает изменение коэффициента усиления приемника во времени (по дальности) с целью предотвращения перегрузки приемника мощными отраженными сигналами от близко расположенных местных объектов и получения равноконтрастных отметок одинаковых целей независимо от дальности.
Выходной сигнал ПУПЧ поступает в УПЧ-А, где осуществляется основная частотная селекция и основное усиление сигналов fПР.0. Амплитудный детектор (АД) выделяет огибающие ВЧИ. Полученная пачка парных ВИ (ВС ПАРН) поступает в УПАП (на БОСТ) для «очистки» от импульсных помех.
Блок подстройки частоты предназначен для поддержания постоянства несущей частоты колебаний МГ. Это необходимо для выполнения условия равенства промежуточной частоты сигнала fПР.С частоте настройки fПР.0 ПУПЧ-А и УПЧ-А (номинальной частоте fПР.0 = 29 МГц). БПЧ работает следующим образом. От ОТВ 1 АПЧ в УПС-I зондирующие импульсы передатчика малой мощности подаются на СМ АПЧ. На СМ АПЧ поступает также гармонический сигнал от гетеродина с частотой fГ. На выходе СМ АПЧ образуются импульсы промежуточной частоты fПР МГ, которые поступают на УПЧ АПЧ. После усиления импульсы промежуточной частоты подаются на частотный дискриминатор (ЧД), настроенный на номинальную промежуточную частоту fПР.0=29 МГц. С входа ЧД напряжение расстройки UЧД = КЧД(fПР. МГ - fПР.0) поступает на блок управления мотором (БУМ). Здесь напряжение UЧД преобразуется в напряжение 400 Гц, амплитуда которого пропорциональна модулю частотной расстройки |∆fГ| = |fПР МГ - fПР.0|, а фаза (0 или 180º) соответствует знаку расстройки. Это управляющее напряжение UАПЧ поступает на мотор МПЧ МГ. Рабочая полоса ЧД составляет ±5 МГц. При |∆fГ| >5 МГц мотор перестраивает МГ до выполнения условия |∆fГ| <5 МГц, когда включается в работу схема АПЧ МГ.
Работа приемника в режиме ПАСС аналогична работе приемника в режиме ПАРН и отличается только тем, что вместо пачки парных ВЧИ длительностью 1,2 мкс приемник обрабатывает пачку одиночных ВЧИ длительностью 2,4 мкс. На вход приемника поступают ВЧИ от целей и от местных предметов (пассивные помехи). Когда помехи засвечивают экран индикатора и затрудняют обнаружение отметок целей, в ДРЛ включаются режим СДЦ и БПР-2.
В режиме СДЦ импульсы с переменным интервалом следования поступают в БВУ СВЧ, преобразуются по частоте в СМ-А, усиливаются в ПУПЧ-А и поступают в УПЧ-Ф, а с него на фазовый детектор (ФД). Одновременно на ФД из БПЧ-С подается гармонический сигнал когерентного гетеродина (КГ), синфазный в каждом периоде с зондирующими импульсами. Синфазность колебаний МГ и КГ обеспечивается путем фазирования (навязывания фазы) КГ импульсами МГ в каждом интервале следования зондирующих радиоимпульсов. В ФД сигналы УПЧ-Ф и КГ перемножаются, а затем фильтром выделяется сигнал разностной фазы (частоты).
Сигналы от неподвижных объектов имеют от периода к периоду один и тот же сдвиг фазы относительно фазы зондирующих импульсов (расстояние между ДРЛ и объектом не меняется). Поэтому на выходе ФД на каждом периоде образуются биполярные ВИ постоянной величины. У сигнала, отражённого от ЛА (движущейся цели), от периода к периоду изменяется сдвиг фазы относительно зондирующего импульса (расстояние между ДРЛ и ЛА изменяется). Скорость изменения фазы (доплеровская частота fд) зависит от скорости сближения ЛА с ДРЛ, длины волны ДРЛ и частоты следования зондирующих импульсов (должно быть FИ > 2 fД max ). На выходе ФД сигнал от ЛА от периода к периоду образует пачку биполярных видеоимпульсов переменной величины (ВС СДЦ). С выхода приёмника ВС СДЦ поступает в УСДЦ.
Для проверки качества фазирования КГ импульсы fПР с выхода УПЧ АПЧ поступают на блок проверки фазирования (БПФ), основным элементом которого является кварцевая линия задержки (КЛЗ) на 20 мкс. На выходе БПФ образуется пачка из 4-х импульсов fПР с интервалом между ними 40 мкс (импульсы УПЧ АПЧ проходят по КЛЗ туда и обратно). Эта пачка поступает на УПЧ-Ф и далее на ФД. При хорошем фазировании КГ на выходе ФД образуется пачка из 4-х видеоимпульсов одинаковой величины и полярности. В УСДЦ эти ВИ компенсируются как импульсы пассивной помехи и на ИКО не проходят. При плохом фазировании КГ полярность и величина ВИ на выходе ФД изменяется. Они проходят через УСДЦ как ВИ от движущейся цели и образуют на экране ИКО концентрические окружности, что является признаком плохого фазирования КГ.