ВОЕННО -ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА Тема №5.Тракт генерирования и излучения

зондирующего сигнала РЛС.






Занятие№2.АНТЕННО-ФИДЕРНАЯ СИСТЕМА

ИЗДЕЛИЯ 1РЛ131

характеристики.
2.Изучить прохождение сигнала по высокочастотному тракту как на передачу так

и на приём.

работа на РЛС П-18. М-78.
3.Устройсво РЛС РТВ ВВС.РАДИОЛОКАЦИОННАЯ

СТАНЦИЯ П-18Р.Красноярск ,СФУ 2012г.

4. Устройство РЛС РТВ ВВС. Радиолокационная станция П-18Р. Часть2. Альбом схем и рисунков.СФУ, 2012.

импульсов) в антенну и излучения их в пространство, а также

для приема отраженных сигналов (эхо-сигналов) и передачи их на приемник, переключение антенной системы с передачи на прием, защиту приемного устройства от зондирующих импульсов.
Элементы измерительного высокочастотного тракта обеспечивают измерение таких важнейших параметров, как импульсная мощность передающего устройства и коэффициент шума приемного устройства.

Вопрос№1.Антенная система изделия 1РЛ131

менее 65%;
-величина просачивающейся мощности передатчика на вход приемного устройства, измеренная

по прибору блока 42, не более 50 делений;
-ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости на уровне 0,5 от максимального значения мощности на основной частоте—6°, в диапазоне частот—8°;
-отношение боковых и задних лепестков к главному лепестку по мощности не более 4%;
- редуктор наклона обеспечивает поворот траверсы антенны в вертикальной плоскости от горизонтального положения вниз на угол –5°, вверх на угол +15.

42);
-линейный фидер;
-высокочастотный токосъемник (блок 2);
-антенный фидер;
-делитель мощности (блок 4);
-антенна (блок

1) с мачтовым устройством.

и приема импульсов электромагнитной высокочастотной энергии и формирования требуемой зоны

обнаружения.
Для получения необходимой диаграммы направленности в вертикальной плоскости делитель мощности, выполненный на полосковых линиях, направляет 40% мощности передатчика в верхний этаж и 60% в нижний этаж, а также создаёт необходимую разность фаз питающих токов (напряжения) между этажами антенны, близкую к 900.
 

из шестнадцати одинаковых волновых каналов-стрел, расположенных в два этажа (по

восемь волновых каналов в этаже), антенных фидеров, делителя мощности и механических элементов конструкции: траверсы, подкосов, крестовины и расчалок .
Габаритные размеры антенны:
в горизонтальной плоскости (по траверсе) — 15,4 м;
в вертикальной плоскости (по подкосам) — 2,45 м:
длина волнового канала—2,1 м.

– делитель мощности; 4 – крестовина; 5 – стрела нижнего этажа;

6 – подкос; 7- стрела верхнего этажа; 8 – траверса; 9 – расчалки; 10 – амортизатор; 11- дополнительные секции; 12 – электролебёдка; 13 – опорная секция; 14 – домкраты; 15 – рама; 16 – ручная лебёдка.

на 900;
двухпроводная линия активного излучателя;
узел крепления к подкосу. 

энергию электромагнитных волн и состоит из активного излучателя, рефлектора и

директоров. Активный излучатель состоит из шести пар симметричных вибраторов, приваренных попарно вдоль двухпроводной линии. Двухпроводная линия коротко замкнута со стороны директоров и разомкнута со стороны рефлектора.

Длина двухпроводной линии несколько больше λ/4 (четверти длины волны). Точка подключения фидера отстоит на расстоянии λ/4 от замкнутого конца линии.
Ввиду малых расстояний между вибраторами активного излучателя действие их можно практически рассматривать как действие одного излучателя, имеющего поперечные размеры, сравнимые с длиной волны. Этим объясняется диапазонность активного излучателя по входному сопротивлению и диаграмме направленности.

каждой пары вибраторов активного излучателя от несимметричного коаксиального фидера, то

есть обеспечивает их питание токами, равными по амплитуде, но противоположными по знаку.

Симметрия сохраняется в любом сечении двухпроводной линии, благодаря чему обеспечивается симметричное питание каждой пары активных вибраторов в диапазоне частот.
Равные токи создают равные по величине и противоположные по знаку напряжения на трубках двухпроводной линии относительно земли.
Распределение напряжения вдоль линии отличается от синусоидального, максимум напряжения находится в точке включения третьей пары активных вибраторов.

что позволяет закрепить активный излучатель на металлической опоре.
Рефлектор служит для

обеспечения однонаправленного излучения активного излучателя, принцип действия которого заключается в следующем:
1) рефлектор Р запитывается током, равным по амплитуде току активного излучателя А, а по фазе с опережением на λ -d, где d - расстояние между активным излучателем и рефлектором; λ - длина волны.
Электрические поля активным излучателем и рефлектором, по амплитуде равны как в направлении О', так и в направлении О, а по фазе противоположны в направлении рефлектора О' и синфазны в направлении активного излучателя О. Поэтому поля обоих излучателей в направлении О' взаимно компенсируются, а в направлении О складываются;

создаваемые директорами, синфазны между собой и с полем активного излучателя,

поэтому они складываются в направлении директоров.
Фидерная система блока 1 осуществляет передачу высокочастотной энергии от делителя мощности (блок 4) к излучателям и распределение энергии между излучателями в этажах. При работе на передачу через разъемы Ф1 и Ф2 блока 4 на верхний этаж антенны поступает 40% высокочастотной энергии передатчика, а через разъемы Ф3 и Ф4 на нижний этаж антенны — 60%. По фазе напряжение (ток) на разъемах Ф1 и Ф2 отстает от напряжения (тока) на разъемах Ф3 и Ф4 примерно на 90°, что необходимо для формирования требуемой диаграммы направленности в вертикальной плоскости. При работе на прием диаграмма направленности та же, что и при передаче, поэтому в приемный тракт с верхнего этажа антенны поступает 40%, а с нижнего этажа — 60% принятой мощности отраженного сигнала.

в этаже позволяют получить требуемую ширину диаграммы направленности антенны в

горизонтальной плоскости и минимальный уровень боковых лепестков.

Ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости в диапазоне изменяется в небольших пределах (на высоких частотах диаграмма направленности более узкая).
Диаграмма направленности в вертикальной плоскости каждого в отдельности этажа антенны имеет лепестковый характер и определяется высотой подъема антенны над землей, диаграммой направленности волнового канала в свободном пространстве (в плоскости, перпендикулярной плоскости вибраторов), а также рельефом местности в точке размещения РЛС.
Лепестковый характер диаграммы обуславливается явлением отражения радиоволн от земли. Количество лепестков в диаграмме направленности определяется отношением высоты этажа над землей к длине волны.

результирующая
Суммарная
ДнаНЭ
ДнаВЭ

было рассмотрено назначение антенной системы, состав, принцип формирования диаграммы направленности.

подключения антенны к генератору (при передаче) или к приемному устройству

(при приеме).

мощности (блок 42).

Рис. 3.8. Передняя панель измерителя мощности (блок 42)

неподвижного линейного фидера к делителю мощности, вращающемуся вместе с антенной.
Блок

представляет собой коаксиально-вращающееся сочленение Э1 контактного типа с волновым сопротивлением 75 Ом и выполнен в виде жесткой коаксиальной линии.
Передача высокочастотной энергии происходит путем непосредственного контактирования подвижной и подвижной частей токосъемника.
К высокочастотным разъемам Ф1 и Ф2 подключаются соответственно линейный фидер и фидер, соединяющий токосъемник с делителем мощности.

Делитель мощности (блок 4) предназначен для распределения мощности передатчика между этажами антенны (40% - в верхний этаж и 60% - в нижний этаж) и для создания разности фаз токов (напряжений) между этажами, близкую к 90°.

представляют собой четвертьволновые трансформаторы с волновым сопротивлением 61 и 68,5

Ом соответственно. Элемент Э4 имеет волновое сопротивление 137 Ом.
Трансформаторы обеспечивают распределение мощности между этажами в заданном отношении. Элементы Э1, Э2, Э5, Э6 и Э8 являются отрезками полосковой линии с волновым сопротивлением 75 Ом.
Мощность передатчика, поступающая через разъем Ф5, делится в точке соединения трансформаторов Э4 и Э7 обратно пропорционально их входным сопротивлениям.

Ф5

антенне при передаче и от антенны на вход приемного устройства

при приеме.
По линейному фидеру энергия поступает на высокочастотный токосъемник и далее на делитель мощности, а через антенные фидеры—к излучающим элементам антенны (стрелам) при излучении зондирующего сигнала. С делителя мощности принятые сигналы через высокочастотный токосъемник, линейный фидер и блок 42 поступают на антенный коммутатор и далее на приемное устройство.
Эквивалент антенны (блок 43) используется для работы РЛС без излучения в пространство.

Для настройки приемно-передающего устройства станции при работе РЛС без излучения в пространство в этом режиме на требуемую частоту необходимо установить комплексное сопротивление эквивалента для данной частоты равным комплексному сопротивлению антенны для той же частоты. С этой целью используется блок настройки (блок 90) и индикатор входных сопротивлений (блок 72).

РПУ по высокочастотному кабелю поступает на проходные разрядники антенного коммутатора.

Разрядники, загораясь, соединяют РПУ с фидерным трактом. Одновременно с проходными разрядниками в антенном коммутаторе загораются разрядники цепочек защиты приемного устройства, отключая приемный тракт на время зондирующего импульса.
Для уменьшения просачивающейся мощности передатчика на вход приемного устройства на входе ШУВЧ имеется ограничитель мощности, выполненный на быстродействующих переключательных диодах.
С антенного коммутатора импульсы СВЧ поступают по фидеру на индикатор мощности (блок 42). В блоке 42 на фидере установлены направленные ответвители (НО) Э1б и Э1а. С направленного ответвителя Э1а ослабленные зондирующие импульсы передатчика подаются на схему измерения мощности и КБВ блока 42.

волномер Ч2-2 для измерения частоты;
- в канал АПЧ приемника (блок

5) для работы системы АПЧ и СДЦ;
- в блок настройки (блок 90) для обеспечения его работы в режиме ВНЕШНИЙ ГЕНЕРАТОР. В данном режиме блок 90 формирует контрольный импульс на частоте передатчика, задержанный относительно зондирующего импульса на дальность 40–50 км. Сформированный импульс через направленный ответвитель Э1б вводится в фидерный тракт и используется для настройки приемного устройства.
С блока 42 зондирующие импульсы передатчика по линейному фидеру поступают на высокочастотный токосъемник (блок 2). В комплект станции придаются два линейных фидера длиной 7,48 и 15,46 м. Фидер 7,48 м используется для работы РЛС на открытой площадке при малой высоте антенны, фидер 15,46 м – при расположении аппаратной машины в окопе, а также при большой высоте антенны.

– к излучающим элементам антенны (стрелам).
Антенна преобразует энергию импульсов тока

высокой частоты в энергию импульсов радиоволн, излучаемых в окружающее пространство.
Энергия импульсов радиоволн, отраженных от цели в направлении станции, принимается и преобразуется антенной в энергию импульсов тока высокой частоты, которые по тому же фидерному тракту, что и при передаче, поступают на антенный коммутатор.
Все разрядники антенного коммутатора при наличии слабых сигналов не загораются. При этом проходные разрядники отключают антенный коммутатор от РПУ, обеспечивая прохождение эхо-сигналов с малыми потерями от антенны на вход приемного устройства.
Для настройки РПУ без излучения энергии в окружающее пространство в качестве его нагрузки используется эквивалент антенны (блок 43), который создает для РПУ нагрузку, эквивалентную антенне.

РПУ и КБВ антенно-фидерной системы.
Кроме того, в блоке расположены

элементы связи с блоком 90 и системой АПЧ. Погрешности измерения мощности и КБВ +15 % и +20 % соответственно.
В схему измерения мощности и КБВ (рис. 2.17, [1]) входят: НО Э1а, фильтр У1, детектор Д2 и балансный усилитель Л1 с измерительным прибором ИП1.
Отсчет величины мощности и КБВ осуществляется по градуировочному графику.
НО Э1а служит для раздельного выделения сигналов, пропорциональных падающей и отраженной волне в антенно-фидерном тракте. НО состоит из основной линии и направленного элемента связи. В качестве основной линии применен коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, последовательно включенный в тракт антенно-фидерной системы.

резисторе R4. Зонд введен в основную линию и обеспечивает электрическую

связь, а рамка – магнитную (через поперечные щели в экране, установленном на основной линии). Такая система является направленной. Если для волны одного направления ЭДС, наводимые электрическим и магнитным полем, будут складываться, то для волны обратного направления они будут вычитаться, то есть на волну обратного направления система не будет реагировать.
Положения рамки направленного элемента связи (ПАДАЮЩ. и ОТРАЖЕН.), при котором выходное напряжение НО пропорционально соответственно падающей и отраженной волне в антенно-фидерном тракте, фиксируются при заводской регулировке.
Сигнал с НО Э1а через фильтр нижних частот У1 подается на детектор Д2. Фильтр нижних частот выполнен по схеме многозвенного фильтра на LC-элементах и вместе с конденсатором С1 НО Э1а обеспечивает подавление высших гармоник сигнала генератора. Детектор выполнен по схеме амплитудного (пикового) детектора с открытым входом.
Резистор R12 обеспечивает согласование входного сопротивления детектора с волновым сопротивлением фильтра У1. Нагрузкой детектора является конденсатор С3, а также резистор R13 и конденсатор С4, которые подключаются переключателем В2 (в положениях МОЩНОСТЬ и КБВ).

близкого к амплитудному значению высокочастотного импульса. Напряжение с нагрузки детектора

подается на управляющую сетку левой половины лампы Д1 балансного усилителя.
Балансный усилитель выполнен по мостовой схеме. В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала потенциометром R21 (УСТ. НУЛЯ) устанавливается равенство токов в плечах лампы Л1 (нуль по шкале микроамперметра). Переменный резистор R20 (УСТ. 100) служит для установки необходимой чувствительности индикатора при измерениях КБВ (100 делений при положении КБВ, переключателя В2). При подаче напряжения на сетку лампы Л1 баланс моста нарушается и через микроамперметр протекает ток. Благодаря линейности амплитудных характеристик детектора Д2 и балансного усилителя показания микроамперметра пропорциональны амплитуде падающей (отраженной) волны в антенно-фидерном тракте.НО Э1б обеспечивает связь с блоком 90 и системой АПЧ. Схема ответвителя Э1б аналогична схеме ответвителя Э1а. Конденсатор в схеме ответвителя Э1б отсутствует.
Зондирующий импульс генератора с ответвителя Э1б через разъем ФЗ подается на вход блока 90 и на смеситель АПЧ (в блоке 5), а через резисторы R3, R6 и разъем Ф4 – на частотомер, который при необходимости может быть подключен к этому разъему для измерения частоты генератора РПУ.
Контрольный задержанный сигнал блока 90 через блок 72, разъем Ф2 и резистор R2 подается на ответвитель Э1б и далее через антенный коммутатор – на вход приемника.

заданную программу фиксированных частот при работе на эквивалент антенны без

излучения в пространство;
- настройки РЛС на заданную программу фиксированных частот в случае отсутствия отражения от местных предметов;
- проверки приемоиндикаторного тракта РЛС и устройства защиты от помех.
В состав системы СНСЭ входят следующие блоки:
- эквивалент антенны (блок 43);
- индикатор входных сопротивлений (блок 72);
- блок настройки (блок 90), а также отдельные элементы, расположенные в индикаторе мощности и КБВ (блок 42).
Эквивалент антенны (блок 43) создает для генератора РПУ нагрузку, эквивалентную АФС.
Индикатор входных сопротивлений (блок 72) служит для сравнения входных сопротивлений АФС и эквивалента антенны.

от местных предметов или целей, и создает калиброванные высокочастотные импульсные

напряжения, используемые для контроля чувствительности приемника и измерения частоты блока 50. Кроме того, в блоке настройки имеется кварцевый гетеродин, используемый для проверки стабильности частоты гетеродина приемника (блок 5) и когерентного гетеродина устройства защиты от ПП.
Для обеспечения скрытой настройки РЛС при смене программы фиксированных частот предварительно производится настройка эквивалента методом сравнения входных сопротивлений АФС и эквивалента с помощью мостовой схемы блока 72 и сигнала с блока 90 (рис. 2.18, [1]).
Настройка эквивалента заключается в установке величины входного сопротивления эквивалента, равного входному сопротивлению антенны, и обеспечивается изменением длин двухшлейфового высокочастотного трансформатора Э2а и Э2б на определенной частоте диапазона.

эквивалент и АФС (блоки 1, 2 и 4) соединяются с

блоком 72. Высокочастотный сигнал необходимой частоты с блока 90 подается на вход мостовой схемы блока 72 через переключатель В1 в положении ИЗМЕРЕНИЕ. Далее через вспомогательную линию Э1, служащую для симметрирования плеч моста, и индуктивные ответвители Э3 и Э4 сигналы в противофазе подаются в основную линию Э2.
При равенстве сопротивлений нагрузок, подключенных к блоку 72, в точке А амплитуда сигнала с блока 90 будет минимальной. Высокочастотный сигнал с выхода блока 72 (точка А) подается на вход настроенного на частоту блока 90 приемного устройства, с выхода которого видеосигнал поступает на ИК (блок 56). По величине амплитуды сигнала на экране блока 56 производится оценка равенства входного сопротивления эквивалента и антенны.
Минимальная амплитуда сигнала с блока 90 на экране блока 56 соответствует равенству входных сопротивлений АФС и эквивалента.

Ф5 блока 42, переключатель В1 блока 72 устанавливается в положение

КОНТРОЛЬ, и по сигналу с блока 90 производится настройка всех систем станции.
В этом случае специальные высокочастотные сигналы с блока 90 через переключатель В1 блока 72 в положение КОНТРОЛЬ, через резистор R2 и ответвитель Э1б блока 42 постпают в основной тракт приема и подаются на вход приемного устройства. При работе РПУ часть энергии зондирующего импульса через ответвитель Э1б блока 42 поступает на блок 90 для формирования задержанного высокочастотного сигнала с частотой, равной частоте сигнала РПУ, а также в канал АПЧ приемного устройства.
Во всех случаях, когда имеется возможность включения РПУ, СНСЭ обеспечивает точную настройку и проверку работоспособности РПУ, приемного и индикаторного устройств, устройства защиты от пассивных помех и системы АПЧ с последующим переходом для работы станции на антенну, как правило, без дополнительной подстройки систем. Однако, при дальнейшей работе целесообразно произвести подрегулировку систем для получения их оптимальных параметров. В отдельных случаях, когда отсутствует возможность включения РПУ, СНСЭ не обеспечивает проверку работоспособности системы АПЧ, полную проверку параметров устройства защиты от пассивных помех и точную настройку передающего устройства на заданную частоту, поэтому при включении генератора необходима подстройка всех систем станции.

рассмотрена работа элементов антенно-фидерного тракта. При самостоятельной работе необходимо уделить

особое внимание работе антенного переключателя и работе элементов контрольно-измерительного высокочастотного тракта.
ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ :
Изучить назначение, состав и ТТХ антенно-фидерного тракта.
Изучить принцип работы высокочастотного тракта.

используемого в РЛС?
2. Какие требования предъявляются к позиции РЛС?
3. Какие

существуют варианты размещения РЛС на позиции?
4. Каким образом производится инженерное укрытие РЛС на позиции и ее маскировка?
5. Для чего необходимо ориентирование РЛС и НРЗ?

в сантиметровом и дециметровом,
эффективные

отражающие поверхности аэродинамических целей.

в РЛС метрового диапазона волн формирование диаграммы направленности
происходит с участием земной поверхности. Интерференция поля в
отдельных угломестных направлениях может достигать почти вдвое, что
соответствующим образом увеличивает дальность обнаружения целей.

в метровом диапазоне волн меньше потери на поглощение и рассеяние
энергии в атмосфере при её распространении.

в метровом диапазоне коэффициент шума приемников обычно несколько
меньше, чем в сантиметровом и дециметровом диапазонах.

в метровом диапазоне волн практически не наблюдаются отражения от
гидрометеоров, так как гидрометеоры представляют собой тела
шарообразной формы.