|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 2 3 4 5 6 7 8 ... 25  S S 7 2&ffKjlJ Рис. 2.39. Ослабления сигналов соседних каналов SeK при расстройке А/с к и полосе П на уровне Мп = =3 дБ для УПЧ радиовещательных приемников с 2, 3 и 4 парами связанных -контуров (кривые 2, 3, 4) и с трехзвенними и четырехзвенными фильтрами (кривые Зф и 4ф\, В УПЧ с распределенной избирательностью связь между парами контуров следует выбирать критической для обеспечения устойчивости формы резонансной характеристики или немного большей критической, если необходимо увеличить полосу пропускания УПЧ. Для выбора схем УПЧ можно использовать кривые рис. 2.39, из которых следует, что требования к ослаблению соседнего канала могут обеспечиваться в приемниках: IV класса- трехзвен-ным или четырехзвенным фильтром или двумя парами связанных контуров; П1 класса-2-3 парами связанных контуров; I и высшего классов - многозвенным фильтром. Реальные УПЧ могут обеспечивать большее ослабление помех, чем это следует из рис. 2.39, так как в них выбирают Aij, = 6 дБ, связь выше критической между парами контуров УПЧ и разнотипные резонансные характеристики УРЧ и УПЧ. УПЧ содержат обычно 2-3 каскада для приема сигналов AM и до 4 каскадов для приема сигналов ЧМ. Преобразователи частоты можно выполнять на транзисторах с совмещенными или отдельными смесителем и гетеродином. Желательно выбирать /г > fc АЛЯ уменьшения необходимых коэффициентов поддиапазонов гетеродина кал Г1 ЧТО приводит к ослаблению зависимости коэффициента передачи преобразователя от частоты и интенсивности евистов на некоторых частотах настройки приемника. Для ува1ичений коэффициента передачи преобразователя напряжение гетеро.цина на вх.оде смесителя должно составлять 0,1-0,15 В. При приеме сигналов на УКВ для устранения помех, которые может создать излучение гетеродина радиовещательного приемника приему телевидения, частоту лучше преобразовывать на второй гармонике гетеродина. При приеме сигналов на УКВ используется устройство автоподстройки гетеродина с управлением частоты на варикапе, причем в качестве детектора АПЧ можно взять дробный частотный детектор приемника и использовать устройство АПЧ для обратной связи по частоте. В качестве детркторов AM сигналов можно использовать полупроводниковые диоды с амплитудой входного сигнала 0,5 В. Детекторы ЧМ сигналов обычно дробные - реализуются на полупроводниковых диодах с амплитудой входного сигнала 0,2-0,4В. Номинальные выходные мощности миниатюрных, малогабаритных переносных и большинства стандартных переносных приемников обычно лежат в пределах от 25 до 150 мВт, комнатных и меньшей части стандартных переносных - до 1,5 Вт, автомобильных - до 2 Вт. Выходные каскады работают обычно на громкоговоритель, номинальная мощность которого в 2-3 раза больше номинальной мощности выходных каскадов, а номинальный диапазон частот равен или больше диапазона частот, охватываемого кривой верности приемника. При очень высоких требованиях к кривой верности приемники могут иметь два громкоговорителя, воспроизводящих верхню:о и нижнюю части спектра звуковых частот, и регулятор тембра в области верхних и нижних участков звуковых частот. Каскады УНЧ охватываются отрицательной обратной связью, которая уменьшает их нелинейные и частотные искажения. УНЧ могут использоваться для усиления и воспроизведения сигналов грамзаписи с входным напряжением 0,25 В. На входе УНЧ устанавливается ручной регулятор громкости принимаемой программы. При номинальных выходных мощностях от 25 до 150 мВт можно применять двухтактные выходные каскады в режиме АВ на универсальных транзисторах (МП40, МП41.ГТ108, ГТ109 и др.) с согласующим выходным трансформатором. В миниатюрных приемниках с малой номинальной мощностью выходные каскадьмлогут быть бестрансформаторными и использо- вать среднюю точку катушки громкоговорителя для подачи напряжения питания на коллектор. При номинальных мопшостях от 150 до 500 мВт двухтактныг выходные каскады, обычно работающие в режиме АВ (чаще всего) или В, реализуются на специальных мощных транзисторах (П201, П201А, П213Б, ГТ402Б и др.) и имеют согласующие выходные трансформаторы. При выборе транзисторов для выходных каскадов, работающих в режиме АВ, рекомендуется обеспечить соогношенле где Р н вых - номинальная выходная мощность каскада; ц., = 0,7...0,8 - к. п. д. выходного трансформатора; g - 0,8...0,95- коэффициент использования коллекторного напряжения; Рк max - допустимая мощность рассеяния на коллекторе. При выборе транзисторов для выходных каскадов, работающих в режиме В, нужно обеспечить соотношения (2.72) Напряжение на коллекторе (/кэ следует выбирать из условия [/кэ< (0,3...0,4)[/кэшах, (2.73) где (/кэтах - допустимое напряжение на коллекторе. При двухтактных выходных каскадах с Рнвых<0,5 Вт применяются предоконечные фазоинверсные, обычно трансформаторные каскады на универсальных транзисторах. При номинальных мощностях от 0,5 до 2 Вт двухтактные выходные каскады реализуют по последовательной схеме с бестрансформаторным входом на специальных мощных транзисторах. При этом предоконечные фазоинверсные каскады могут быть как трансфор- i матерными, так и бестрансформаторными, на универсальных тран- зисторах различной структуры (р-п-р и п-р-п). Наиболее распространенная схема УНЧ с чувствительностью 0,2-0,25 мВт содержит каскад усиления напряжения с непосредственной связью, предоконечный и выходной каскады. Коэффициент усиления мощности выходного каскада обычно равен 30-100, остальных каскадов с общим эмиттером 30-300 раз. Автоматическая регулировка усиления в приемниках II и высшего классов ведется при приеме сигналов как с AM, так и с ЧМ. Отдельные детекторы АРУ управляют током базы транзисторов УРЧ и одного-двух каскадов УПЧ. Ток базы последнего каскада УПЧ не регулируется во избежание роста нелинейных искажений. Для усиления действия АРУ используется диод, шунтирующий один из контуров УПЧ. В приемниках -111 и IV классов функции АРУ выполняет основной детектор приемника, который управляет током базы транзистора 1-го каскада УПЧ. При этом в приемниках III класса АРУ используется лишь при приеме сигналов с AM. Согласно § 2.1 число регулируемых каскадов п должно быть равно = IgZ-o/lgi, (2.74) где Li = 6...10 - изменение коэффициента усиления на каскад; /,о - изменение коэффициента усиления приемника под действием АРУ. Величина Lo = 6[/ /6(y, (2.76) где б[/вх - изменение входного напряжения приемника; б(/вых - изменение выходного напряжения приемника под действием АРУ. Согласно требованиям ГОСТа в приемниках II-IV классов доста-86 точно иметь один регулируемый каскад, в приемниках I класса - два и высшего класса - три. Для улучшения параметров АРУ можно применять шунтирующий диод. Для высококачественного приема местных станций с полосой УПЧ 12 кГц полосу пропускания приемника увеличивают до 12 кГц, скачкообразно увеличивая индуктивную связь между парами контуров УПЧ. Транзисторные переносные приемники обычно питаются от гальванических батарей, элементов и дисковых аккумуляторов (заряжаемых от специальных устройств и обеспечивающих работу в течение 100-150 циклов). Комнатные приемники и радиолы с выходной мощностью не менее 1 Вт могут питаться от сети переменного тока с потреблением мощности до 50 Вт. Автомобильные приемники питаются от автомобильной сети напряжением порядка 12 В с потреблением тока до 200 мА. Существенным параметром приемников с автономным питанием является продолжительность его работы от одного комплекта батарей, (элементов) или за один цикл зарядки аккумуляторов. Этот параметр зависит от энергоемкости источника и потребления энергии приемника, которое, в сйою очередь, зависит от его номинальной выходной мощности. Продолжительность работы определяется при средней громкости прием^, которая соответствует громкости разговора без шумов. Миниатюрные прием1шки /6 номинальной выходной мощностью 25-40 мВт обычно потребитот 10 мА при 2,5 В; работают от двух аккумуляторов Д-0,1 .ейкостью 0,1 A/i). Стандартные переносные приемники при 150 мВт потребляют 10 мА при 9 В, работают от элементов 0,65-6,5 А/ч в течение 20- 100 ч; при гЮО мВт потребляют 25 мА при 9-12 В, от элементов 6,5 А/ч в течение 50-120 ч. 2.11. ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ПРИЕМНИКИ Несущая передатчика модулируется телевизионными сигналами (рис. 2.40) по амплитуде с частичным подавлением боковой полосы частот. Изображение передается 25 раз в секунду, т. е. число кадров 11 - 25. Применяется чересстрочная развертка на Z = 625 горизонтальных строк. Спектр частот телевизионных сигналов (рис. 2.40) простирается от Fxn = 25 Гц до fmax = 0,38knZ : 5 МГц, где k = 4/3 - формат кадра, т. е. отношение ширины изображения к его высоте. Сигнал звукового сопровождения с ЧМ имеет средню.о частоту /оз = /о„ + 6,5МГц (где [ и - несущая изображения), девиацию 75 кГц и спектр частот модуляции 50-15 ООО Гц. На рис. 2.41 изображен используемый в СССР полный спектр частот телевизионного сигнала, совместно с несущей изображения /оися и звука f g, соседних каналов. Для телевизионного вещания отведено 12 каналов по 8 МГц на метровых волнах (48-100 и 170-230 МГц) и 21 канал на деци- Таблица 2.6i
метровых волнах (470-638 МГц). Частоты fn каналов приведены| в табл. 2.6. Телевещательные приемники могут выполняться о отдельными] и общим трактом усиления сигналов изображения и звука, приче последний случай получил наибольшее распространение. В таком! и Строчный гасящий иппупьс Строчный Горизонтальная (уроШьЩнш) {урвйеиьШвго} -t,HKC УраВииВающие КвдроВый УраВниВающие Строчные импульсы синхросигнал импцльш синхрвинпдльш Конец л л а и кполукад11а nniTirirUUUUULJL Л т Кадровый гасящий импульс Рис. 2.40. Стандартный телевизионный сигнал изображения СССР, приемнике (рис. 2.42) суммарный сигнал изображения, звука и' синхронизации проходит через общий линейный тракт. Сигналы изображения, демодулированные амплитудным детектором-смесителем (ДС) и усиленные видеоусилителем (ВУ), управляют яркостью луча приемной электронно-лучевой трубки (кинескопа) ПТ. Напряжение биений со средней частотой 6,5 МГц подается на УПЧ звука, ограничитель звуковых частот, ЧД, УНЧ и громкоговоритель (Г). Гасящие и синхронизирующие импульсы выделяются в блоке синхронизации (БС) и с помощью БР управляют разверткой луча кинескопа и гасят луч во время обратных ходов развертки. Помехоустойчивые схемы БС устраняют срывы синхронизации при сильных помехах. В телевизорах применяются переключение каналов, ручная подстройка гетеродина, АПЧ, АРУ, авторегулировка яркости (АРЯ), АРК (авторегулировка контрастности), ручные регулировки громкости (РРГ), тембра (РРТ) и контрастности (РРК). 0,5 0,Ь   foKK foH fcp fonFg Гдз fgcK f.MFif Рис, 2.41. Полный спектр телевизионного стандартного сигнала СССР. Входная цепь (ВЦ) согласовывает входное сопротивление телевизора с волновым сопротивлением антенного кабеля 75 Ом и тем самым устраняет нечеткость изображений. Входная цепь должна быть одноконтурной для повышения чувствительности. Линейный тракт Г  Л пгк \ РРГ I РРТ Рис. 2.42. Схе.ма телевизионного приемника с общим трактом изображения и звука. УРЧ имеет один-два каскада с малыми N и большими Кр для повышения чувствительности. Для уменьшения частотных искажений и увеличения избирательности преселектор (ВЦ и УРЧ) настраивается на /ор - К/ои/оа. имеет полосу пропускания 8 МГц с неравномерностью 3 дБ и резонансную характеристику, близкую к прямоугольной. Преселектор можно реализовать на одиночных контурах, настроенных на ср (рис. 2.43, а), одиночных расстроенных контурах (рис. 2.43, в, г) или парах связанных контуров (рис. 2.43, б). Вариант рис. 2.43, а наиболее прост в настройке, варианты рис. 2.43, б и 2.43, г дают наибольшую избирательность. при переключении каналов обычно менякугся индуктивности контуров ВЦ, УРЧ и гетеродина (Г) с помощью барабанного переключателя телевизионных каналов (ПТК). На метровых и дециметровых волнах применяются два переключателя. Преобразователь частоты следует выполнять с отдельным смесителем и гетеродином на транзисторах. Частота гетеродина выбирается выше частоты принимаемого сигнала для уменьшения комбинационных помех. Подстройка частоты гетеродина в неболь- Щ fop
ргурч fop вц/\\урч Гер От антеииы
yP4ippP4Z Рис. 2,43. Возможные схемы и резонансные характеристики преселекторов телевизионных приемников, резонансный контур. ших пределах ведется конденсатором переменной емкости (при механической подстройке) или варикапом (при электронной подстройке). Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) соединяется с ПТК концентрйческил кабелем длиной 15-30 см. Промежуточной частоте изображения = 38 МГц должна соответствовать середина ската характеристики (рис. 2.44) шириной Д/= 1,5-2 МГц. На частотах ниже / коэффициент усиления должен быть не менее 0,7/(cp, где Кср - коэффициент усиления на средней частоте. Коэф)ициент усиления средней промежуточной частоты звука / з и частот изображения и звука соседних каналов /п„ и / з должны быть на 26-30 дБ ниже К^р- В УПЧ можно применять каскады с парами связанных или одиночных расстроенных контуров или ФСИ в сочетании с широкополосными резонансными или резистип-ными каскадами, ширина полосы пропускания которых не менее 90 (2...3)finax- Для ослабления частот /пз, f можно ис- пользовать режекторные фильтры. УПЧ должен давать усиление /(о„= (2...3)[/ ,/[/ , (2.76) где Un\ - напряжение на входе детектора-смесителя (ДС); Un = = ЯаД'овцЛоурчовн. где Еа-э. д. с. сигнала в антенне; Ко вц, Ко УРЧ, Ко пч~ коэффициент передачи входной цепи, УРЧ и преобразователя частоты. Детектор-смеситель (ДС) можно реализовать на полупроводниковом диоде с входным напряжением (уровня черного) Um 0,3 и 1,2 В (при 1-м каскаде ВУ с общим эмиттером и эмиттер-ным повторителем) и /Сд = 0,5 и 0,7 соответственно. ДС преобразует также частоту сигнала звука в напряжение со средней частотой 6,5 МГц и коэффициентом передачи Kq.  fimcK fm fitHTg Рис. 2 44 Желательная резонансная характеристика УПЧ телевизионных приемников. Видеоусилитель (ВУ) должен усиливать сигнал изображения от 0,15-0,84 В до напряжения Liv, необходимого для управления яркостью кинескопа ПТ, и должен иметь полосу пропускания от 25 Гц до Fmax- Для ростз четкости изображения на частотах вблизи fmax допустим подъсм усиления. Сигналы звука и изображения могут быть разделены после детектора или 1-го каскада ВУ Усилитель промежуточной частоты звука (УПЧЗ) должен иметь: среднюю частоту 6,5 МГц, полосу пропускания Пд = 2fmax а (1 + -Ь + j/ffQ, гдет, - индекс частотной модуляции; коэффициент прямоугольности резонансной характеристики П оД1о,5 2. Усиление К^ =(1,5...2)[/v/[/iii/(cb3. где [/у-напряжение сигнала звука на выходе УПЧЗ; Ква - усиление сигналов звука в ВУ; - усиление сигналов звука в ДС. При использовании в УПЧЗ Связанных контуров связь между контурами должна быть не более критической для устранения нелинейных искажений. Демодулятором сигналов звука ЧД могут служить детектор отношений или дискриминатор с ограничителем амплитуд. Необходимое напряжение Uy = 10...50 мВ при использовании детектора отношений. Дискриминатор с ограничителем на кремниевых диодах требует U\j = 300...500 мВ, но он проще в настройке и имеет больший коэффициент передачи /Сдд. Усилитель звуковых частот (УНЧ) аналогичен усилителям радиовещательных приемников с соответствующими параметрами. Входное напряжение равно - Uy К да- Должны быть предусмотрены: введение регулировки громкости (РРГ) и тембра (РРТ); работа от звукоснимателя н на головные телефоны. Автоматическая подстройка (АПЧ) необходима для устранения ручной подстройки гетеродина при приеме. Функции различителен (РЧАП) могут выполнять дискриминаторы или детекторы отношений (с подавленной амплитудной модуляцией ограничителем или АРУ), а также квадратурно-фазовые детекторы, которые требуют большего входного напряжения. Управителями (УЧАП) обычно служат варикапы (или реактивные транзисторы). Автоматическая регулировка усиления (АРУ) должна сохранять малые изменения напряжения сигналов на входе ДС при изменении уровня сигналов на входе телевизора в сотни и тысячи раз. Детектор АРУ (ДАРУ) использует для создания управляющего напряжения синхроимпульсы с выхода ВУ или ДС. Наилучшую регулировку обеспечивают ключевые ДАРУ, которые открываются стробимпуль-сами от строчного трансформатора БР. Цепь АРУ охватывает УРЧ и УПЧ. Ручная регулировка усиления (регулировка контрастности) вводится в ВУ для того, чтобы зритель выбирал нужную контрастность при изменении характера изображения и освещенности. Автоматическая регулировка яркости (АРЯ) поддерживает постоянное соотношение яркостей частей изображения при ручной регулировке усиления ВУ (регулировке контрастности). Для этого используют устройства, поддерживающие постоянной интенсивность луча кинескопа, соответствующего черному полю изображения. Автоматическая регулировка контрастности (АРК) вступает в действие при измененнн освещенности комнаты, где установлен телевизор. В этом случае в цепи АРУ включается фоторезистор, сопротивление которого уменьшается с ростом его освещенности и который при этом увеличивает коэффициент усиления УРЧ и УПЧ. При расчете телевизионных приемников нужно поступать следующим образом. Если в требованиях к приемнику указывается необходимая э. д. с. сигналов нзображения £л„ и звука Едз в антенне, ограниченные только усилением, то необходимо определить коэффициенты усиления: Ко вц/Со урч/Сопч/Со упч /щ/.С'аи. (2.77) Ко ВЦ Ко УРЧ Ко пч Ко упч КсКваКв U\/Ea3. (2.78) Если в требованиях к приемнику указывается чувствительность канала изображения, ограниченная шумами Ер,ш, то следует подсчитать коэффициент шума А/д < lElJikToRAhniyluJ + I - TJTo, (2.79) где Ra - 75 Ом - сопротивление антенны; То = 290 К - абсолютная комнатная температура; Пш I.2Fmax-шумоваяйолоса УПЧ; 7вых = 38 дБ * -отношение сигнал/шум на выходе приемнике; Гд - Teiv5nepaTypa внешних шумов. Измеген.чя показали, что для /о =30-120 МГц TjJTq = Мх X тииШ; для /о > 120 МГц Та/То 1. В приемнике отечественного цветного телевидения (рис. 2.45) два амплитудных детектора АД1 и АД2 выделяют сигналы изображения и звука, тем самым устраняя влияние на канал изображеяи.ч
-> УНЧ -[]  Рис. 2.45. Схема цветного телевизионного приемника. частот биений, возникающих между колебаниями звука 6,R МГц и поднесущих цветности 4,406 и 4,25 МГц. Иногда для этой же це.1Н используется отдельный УПЧ на 31,5 МГц. С выхода вндеоусилй теля (ВУ) сигналы изображения подводятся к блоку цветности (ВЦ), а оттуда - на катоды трех пушек кинескопа. Блок динамическогв сведения (БДС) преобразует напряжения кадровой и строчной рй -вертки генераторов ГКЧи ГСЧ в параболическую форму для питапля катушек системы динамического сведения (СДС). Блок цветности выделяет из сигналов изображения часть, содержащую информацию о цвете изображения. 2.12. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ПРИЕМНИКИ Активные радиолокационные станции (РЛС) облучают объек? (самолет, корабль и т. д.) радиоволнами и определяют его параметры (координаты, скорость, ускорение и т. д.), принимая отраженну от объекта энергию радиоволн. Поэтому радиолокационный прие 1- ПРД > < Антенна Прм ник является частью РЛС и работает ог общей приемопередающей антенны. Различают РЛС импульсного и непрерывного излучения. Сейчас наиболее широко применяются импульсные РЛС, которые мы здесь и рассмотрим. Расстояние г от импульсной РЛС до объекта измеряется по времени прохождения этого расстояния и обратно зондирующими радиоимпульсами: г 0,5А/б, (2.80) где с - скорость света. Направление на объект определяют, вращая остронаправленные антенны и сравнивая интенсивности отраженных сигналов при различных положениях антенны А/4 , (или при переключении на раз- личные антенны). Для повышения точности определения расстояния длительность зондирующих (а при малых размерах объектов и отраженных) радиоимпульсов выбирают малыми (обычно от 0,3 до 3 мкс). Период повторения зондирующих радиоимпульсов для однозначного измерения расстояния до объекта (обычно 30-300 км) выбирают от 0,2 до 4 мс. Поэтому скважность обычно составляет от 100 до 1000. Так как для наилучшего приема импульсных радиосигналов на фоне шумов нужно иметь Пс == = (1...2)/х, то полоса пропускания радиочастот приемника должна быть равна П = (1 ... 2)/т + 2Д/д + П™, (2.81) т. е. полоса приемников РЛС должна быть равна П = 0,5...20 МГц, причем приемники РЛС автосопровождения целей должны иметь наибольшую полосу пропускания. Для приемников РЛС можно взять ув= 1... 3. Работе приемника РЛС могут мешать: 1) просачивание энергии зондирующих сигналов передатчика; 2) отражения от предметов, окружающих РЛС или объекты наблюдения; 3) организованные помехи; 4) пульсации отраженных сигналов. Для борьбы с помехами первых двух видов следует быстро восстанавливать усиление приемника после воздействия на него сильных помех. Для защиты приемников от зондирующих радиоимпульсов можно использовать быстродействующие антенные переключатели АП 94 Рис. 2.46 Возможная схема антенного переключателя импульсной РЛС. (рис. 2.46), автоматически переключающие антенну с передачи на прием и обратно. Вовремя излучения зондирующего радиоимпульса передатчика (Прд) разрядники антенного переключателя Р1 и Р2 пробиваются и сопротивления четвертьволновых отрезков в точках об и вг резко увеличиваются. Поэтому энергия зондирующих импульсов поступает в антенну и практически не ответвляется в приемник (Прм). Энергия отраженных сигналов поступает в приемник и не ответвляется в передатчик, так как после окончания излучения импульса передатчика разряд Р1 и Р2 прекращается и в точках вг сопротивление ответвления к передатчику становится большим, а к приемнику - малым.  Рис. 2.47. Схема РЛС с визуальным определением дальности и угловых координат объектов. Разрядник защиты приемника Р2 снабжается резонатором, через который проходит энергия отраженных сигналов и который обес-печивает избирательность по зеркальному каналу. РЛС, предназначенная для визуального определения координат (рис. 2.47), может быть выполнена так. Мотор (М) поворачивает узкую диаграмму направленности антенны (А) по азимуту и углу места и с помощью генератора развертки (ГРУ) синхронно перемещает луч индикатора (НУ) с большим послесвечениемэкрана. Отраженные от объекта сигналы увеличивают яркость луча, засвечивая экран в точке, соответствующей направлению иа объект. Синхрогенератор (СГ) запускает передатчик (Прд) и генератор развертки дальности (ГРД), который перемещает по горизонтали уч индикатора дальности (ИД) с малым послесвечением экрана. Ио вертикали луч отклоняется в моменты прихода сигналов,. Передатчик и приемник подключаются поочередно к общей антенне с по- мощью ферритового антенного переключателя (ФАП), Радиоимпульс сы передатчика, просачивающиеся через ФАП, ослабляются в устройстве защиты приемника (УЗП). Для повышения чувствительности приемника можно использовать однокаскадный параметрический УРЧ (ПУ), обычно бе охлаждения. Следующее далее устройство подавления зеркального канала (УПЗК) повышает избирательность приемника и снижает уровень шума. Смеситель С1 (обычно балансный) уменьшает рост уровня шумов под действием гетеродина и может быть реализован на диодах с барьером Шоттки (ДБШ). УПЧ, как правило, имеет высокие частоты (порядка 30-90 МГц). Для ослабления комбинационных помех можно использовать на выходе смесителя ФСИ и после него широкополосный настроенный или резистивный УПЧ. Детектор (ДРИ) и видеоусилитель (ВУ) преобразуют радиоимпульсы в видеоимпульсы, которые подаются на электронно-лучевые трубки индикаторов. Для автоподстройки гетеродина используют радиоимпульсы передатчика, так как отраженные сигналы могут отсутствовать часть времени обзора. Они ответвляются и ослабляются ответвителем мощности (ОМ), преобразуются в смесителе С2 в промежуточную частоту (с помощью гетеродина (Г)), затем усиливаются в УПЧ2 и с помощью РЧАП и УЧАП подстраивают гетеродин приемника (Г). Радиоимпульсы передатчика, просачивающиеся чезез ФАП и УЗП на вход смесителя С1, не подаются на смеситель С2 и не используются, так как они имеют искаженную форму и приводят к неправильному срабатыванию автоподстройки. Для уменьшения мешающего действия отражений н4)едметов, окружающих РЛС, можно использовать временную регулировку усиления (ВРУ), которая представляет собой конденсатор, заряжаемый видеоимпульсами СГ. При заряде конденсатора снижается усиление УПЧ, ослабляя отражений от близких предметов, а при разряде его увеличивается усиленней УПЧ для приема слабых отраженных сигналов далеких объектов. Для различения слабых отраженных сигналов на фоне сильных,i непрерывных помех (в том числе и шумовых) применяются УПЧ к с логарифмической амплитудной характеристикой (ЛАХ). Дня i ослабления мешающего действия отраженных сигналов от протяжен- \ ных предметов, окружающих наблюдаемый объект, можно приме-! пять быстродействующую авторегулировку усиления (БАРУ) и \ дифференцирующую А'С-цепь, включаемую между детектором и 1 м каскадом видеоусилителя, работающего в режиме ограничен1Ч! \ сверху. Эта цепочка предотвращает длительное запирание видеоусилителя приемника помехой. Для устранения перегрузки при-* меняется инерционная АРУ, которая изменяет усиление УПЧ. -Для быстрого восстановления усиления после действия помехи я сохранения чувствительности приемника в цепях АРУ и основног канала используют цепи разряда конденсаторов с постоянными вре мени не более единиц микросекунд. В цепях АРУ регулирующее напряжение с этой целью подают через эмиттерные повторители. Радиолокационные приемники обычно работают на фиксированных волнах, но при необходимости могут быть снабжены устройствами настройки, РРУ, РРЧХ и т. д. В РЛС автоматического сопровождения объекта по угловым координатам и дальности с вращающейся антенной (с коническим сканированием) (рис. 2.48) мотор (М) вращает диаграмму направленности антенны (А) (обычно с частотой йд в несколько десятков герц) так, что она описывает в пространстве коническую поверхность вокруг оси ту антенного зеркала. Антенна подключается переклю-  Рис. 2.48. Схема РЛС с автосопровождеиием объекта по угловым координатам и дальности с вращающейся антенной. чателем (АП) к приемнику и передатчику, который облучает объект О радиоимпульсами. Если объект сместится относительно оси шху на угол 9 (по азимуту а и углу места Р), то амплитуда отраженных радиоимпульсов будет изменяться с частотой йд. Величина изменения определяется величиной отклонения 9, а фаза - направлением отклонения. Амплитудно-модулированные радиоимпульсы проходят смеситель, УПЧ, Д1, где они преобразуются в видеоимпульсы, ВУ и поступают на пиковый детектор Д2. Здесь они преобразуются в напряжение i/д = i/ П -f m cos (й/ + ф)]. Сигнал ошибки (переменная составляющая Vm cos (й/ -f ф) усилив9[ется в усилителе УСО и поступает на фазовые детекторы ФД1 и ФД2, куда одновременно подаются два напряжения частоты Йд со сдвигом фаз на 90° от генератора опорного напряжения (ГОН), ротор которого вращается мотором (М) синхронно с антенной. Напряжения на выходе ФД1 и ФД2, пропорциональные углам отклонения объекта от оси аа по азимуту и углу места, вс действуют на 4 Зак. 895 97 моторы Ma и Мр, которые поворачивают ось аа так, чтобы сигнал ошибки стремился к нулю, а ось аа совмещалась с направлением на объект. Напряжения частоты Од на выходе ФД1 и ФД2 отфильтровываются фильтрами нижних частот. Описанная система обеспечивает автоматическое сопровождение объекта по угловым координатам АСУ (по азимуту и углу места). Амплитудно-частотная характеристика следящей системы соответствует характеристике фильтра нижних частот с граничной частотой (0,35...0,45)/L, (2.82) где / - время установления в системе антенна - моторы Мц и Мр. Суммарный сигнал  Рис. 2.49 Схема моноимпульсной РЛС автосопровождения объектов по направлению (АСН) в одной плоскости ссуммарно-разностнон обработкой сигналов. Результирующая ошибка, обусловленная инерционностью системы и действием шумов на входе приемника, будет минимальной при где П„п.г - оптимальная полоса следящей системы. Для современных РЛС По , = 0,1...0,3 Гц, (2.83) причем тем меньше, чем меньше скорость перемещения объектов и больше уровень шумов. Устройство АПЧ и различных регулировок усиления аналогичны используемым в приемнике рис. 2.47. Метод конического сканирования с автосопровождением объекта по азимуту и углу места используется в радиоастрономических пеленгаторах, измеряющих угловые координаты внезе.мных источников излучения. В отличие^от РЛС, радиоастрономический пеленгатор не имеет передатчика и роль отраженных сигналов выполняет вносимое шумовое излучение, воздействующее на антенну приемника. При коническом сканировании шумовое напряжение внеземного источника модулируется по амплитуде частотой сканирования, что облегчает использование модуляционного метода приема и отделение сигналов внеземного источника излучения от внутриприем-  Рис. 2,50. Зависимость суммарного и разностного напряжения Ыс и Ыр от угла рассогласования а между направлением па объект и осью антенны РЛС (рис. 2.49). ных шумов, при проектировании таких пеленгаторов нужно учесть, что угловые скорости и ускорения космических источников много меньше, чем у самолетов и ракет, и что большие размеры их антенн усложняют создание следящих систем. РЛС с автосопровождением цели по направлению (АСН) и коническим сканированием антенного луча подвержены влиянию специфических помех (например, воздействию спектральных составляющих флюктуации амплитуд сигналов, близких к частоте сканирования луча). Моноимпульсные РЛС с АСН свободны от этого недостатка. Наилучшими являются моноимпульсные РЛС, работа которых основана на суммарно-разностном методе сравнения и выделения сигнала. В этом случае отсутствуют погрешности, обусловленные неидентичностью фазовых характеристик или коэффициентов усиления каналов сравнения. В таком приемнике (рис. 2.49) сравниваются амплитуды сигналов на выходе облучателей антенн А1 и А2 до приемных каналов, что позволяет исключить влияние неравенства коэффициентов усиления каналов. Для этого используется мостовая схема (М), изготовленная из отрезков волноводов, полосковых или коаксиальных линий в зависи.мости от диапазона частот РЛС. Излучатели А1 и А2 симметрично смешены относительно фокуса антенного зеркала и подсоединены к точкам aiflg суммарно-разностного моста Л . Передатчик (Прд) через антенный переключатель подключен к точке с моста, находящейся на расстояниях а^с = 030 = 0,25 от точек Qi и Ог- Излучатели А1 и А2 питаются синфазными напряжениями и образуют суммарную диаграмму излучения (а), показанную на рис. 2.50. В режиме приема отраженные сигналы, принятые излучателями А1 и А2, сохраняя свои фазы, приходят в точку с моста, где и суммируются, причем зависимость сум.марного напряжения Ua от угла а между направлением на объект и осью антенны аналогична диаграмме излучения. В точке р моста, которая отстоит от отвода Qj на 0,5 дальше, чем от отвода Ог образуется разностное напряжение Ыр, так как сигналы приходят сюда со сдвигом фаз на 180° (см. зависимость /р (а) на рис. 2.50). Сум.марный и разностный сигнал подводятся к суммарному и разностному каналам приемника. Если объект отклоняется от равносигнального направления в сторону А1, то фаза Ыр становится противоположной фазе с- Если объект отклоняется от равносигнального направления в сторону А2, фазы Up и с совпадают. Разностная диаграмма показывает величину и знак рассогласования. Напряжения и Up преобразуются смесителями СС и CP в промежуточную частоту, сохраняя фазовый сдвиг с помощью общего 4* . 99 гетеродина (Г), усиливаются в УПЧ С и УПЧ Р и затем перем-: ножаются в фазовом детекторе (ФД). Напряжение сигнала ошибки с выхода ФД с помощью следящей системы (СлС) используется для автосопровождения объекта по направлению. Суммарный сигнал после детектирования в амплитудном детекторе (АД) подается на -i индикатор и используется для обнаружения объекта и измерения его дальности. Для устранения влияния изменения амплитуд сигнала на крутизну пеленгационной характеристики системы используется быстродействующая авторегулировка усиления (БАРУ) усилителей УПЧО Киндикатор <- Ш с УПЧ р УПЧ а й I т Рис. 2 51. Схема антенно-фидерных устройсгв РЛС (рнс. 2.49) для ангосопро-вождения объекта в двух плоскостях. И УПЧ Р, которая работает от суммарного сигнала и Изменяет коэффициент усиления обратно пропорционально входному напряжению суммарного сигнала. Поэтому с изменением выходное напряжение УПЧС остается постоянным, а выходное напряжение УПЧР будет обратно пропорциональным Ыр. Напряжение сигнала ошибки будет зависеть лишь от Да и не зависеть от амплитуд сигнала. Схема мои Ой мп улье ной РЛС с суммарно-разностной обработкой сигналов для измерения угловых координат и автосопровождения в двух плоскостях (по азимуту и углу места) изображена на рис. 2.51. При сопровождении объекта по азимуту и углу места следует использовать четырехлепестковую диаграмму направленности антенны, которую можно получить с помощью четырех облучателей, расположенных симметрично агносительно фокуса параболического отражателя. т в антеино-фидерную систему включены четыре фазирующих кольца Мг-Му Передатчик связан с облучателями кольцами Mg, Мал уц, так что все облучатели излучают электромагнитные волны с одинаковыми фазами, т. е. диаграмма излучения является суммой всех четырех лепестков. При приеме суммарный сигнал (от всех четырех излучателей) используется для обнаружения объекта, измерения его дальности и в качестве опорного при образовании сигналов ошибки по азимуту и углу места. С фазирующих колец Mzvi снимаются суммы сигналов, принятых облучателями 1,3 я 2, 4, из которых в фазирующем кольце УИ образуется разностный сигнал, содержащий информацию об угле места объекта. Разностный сигнал усиливается и подводится к фазовому детектору ФДз, где образуется сигнал ошибки по углу места. Сигнал ошибки через соответствующий усилитель управляет мотором М|3 вращения антенны по углу места. Для выделения сигнала ошибки по азимуту с фазирующих колец Ms и снимаются разности сигналов, принятых облучателями /, 3 и 2, 4. Эти разности суммируются в фазирующем кольце М^. Результирующий сигнал усиливается и подводится к фазовому детектору ФДа для образования сигнала ошибки азимута. Сигнал ошибки азимута управляет мотором вращения антенны по азимуту. При моноимпульсном сопровождении сигнал, отраженный от сопровождаемой цели, селектируется по дальности в канале суммарного сигнала. Если селектирование и автосопровождение исключаются, то моноимпульсную РЛС можно использовать для измерения угловых координат многих целей с помощью оператора или ЦВМ. Система автоматического слежения по дальности АСД (рис. 2.48) обеспечивает автоматическое сопровождение объектов по дальности и вырабатывает селекторные импульсы (СИ). Селекторные импульсы открывают канал приема только на время прохождения импульсов, отраженных от выбранного объекта, что ослабляет помехи, особенно от соседних объектов и других РЛ(3. Импульсы от СГ и выхода ВУ поступают в блок АСД, который измеряет время А/ между ними, т. е. расстояние г от РЛС. до объекта. Результат измерений ,Д/ (т. е. г) подается к индикатору дальности. Блок АСД вырабатывает также селекторные импульсы, подаваемые на входВУ, который отпирается во время приема отраженных сигналов. Если принимаемые сигналы сместятся во времени относительно селекторных, то блок АСД. вырабатывает сигнал ошибки, который совместит селекторные импульсы с принимаемыми. Система АСД, как и АСУ, является следящей Системой с обратной связью. Для выделения сигналов от движущихся объектов на фоне отражений от неподвижного окружающего фона можно испадьзовать РЛС с селекцией подвижных объектов (СПО) , одна из возможных схем которых изображена на рис. 2.52. Излученные передатчиком Прд) зондирующие радиоимпульсы через переключатель АП и антенну (А) достигают объектов, отражаются от них и через А, АП и т УРЧ поступают на смеситель (С). Здесь стабильный гетеродин (Г) преобразует их частоту в промежуточную. После усиления в УПЧ преобразованные сигналы через ограничитель (О) подводятся к фазовому детектору {ФД). Радиоимпульсы передатчика ослабляются аттенюатором (AT), преобразуются с помощью стабильного гетеродина (Г) и смесителя С2 в промежуточную частоту и используются для стабилизации колебаний когерентного гетеродина (КГ) по частоте и фазе. Таким образом, на вход ФД поступают напряжение от генератора КГ, жестко связанное с частотой и фазой колебаний передатчика, и напряжение усиленных отраженных сигналов подвижных УРЧ
УПЧ h- ЛЗ Киндикатору Рис. 2.52. Схема РЛС с селекциер! подвижных объектов. объектов, фаза которых относительно колебаний передатчика меняется от импульса к импульсу из-за доплеровского эффекта, вызванного движением отражающего объекта. На выходе ФД получаем от подвижных объектов видеоимпульсы с меняющейся амплитудой, обусловленной изменяющимся фазовым сдвигом между отраженными сигналами и колебаниями КГ. Сигналы отражений от неподвижного фона от одного периода следования импульсов к другому не меняются. После прохождения через каскад вычитания (KB) импульсов, задержанных в линии задержки (ЛЗ) на период повторения Т„, и импульсов, прошедших без задержки, напряжение, созданное фоном, будет равно нулю и помехи от фона не будут мешать приему сигналов, отраженных от подвижных объектов. Из-за нерегулярного движения фона (моря, облаков, кустарников и т. д.) полной компенсации отражетных от фона сигналов не будет, но заметное ослабление мешающего действия фона может быть получено. Современные радиотехнические системы иногда требуют применения антенн, которые позволягот быстро и гибко изменять направление максимума приема (и излучения) электромагнитных волн. Для этого используются антенны с электрическим движением луча (рис. 2.53), состоящие из ряда излучателей (И). Сигналы, принятые отдельными излучателями, усиливаются, преобразуются в промежуточную частоту и суммируются фазовращателями Ф1. В результате получаем сигнал, максимум интенсивности которого ориентирован в пространстве в соответствии с вращением фаз сигналов в Ф1. Другая (и следующая) группа фазовращателей Ф2 позволяет образовать второй луч антенны (и следующие, если нужно). Значительно проще антенны, в которых фазирование и управление лучом выполняется пассивными волноводными элементами. Такие устройства должны потреблять малую мощность сигнала и иметь низкий уровень шумов. ft t>
о Z-йпуч Рис. 2.53. Антенна с электрическим движением луча. 2.13. ПРИЕМНИКИ НАЗЕМНЫХ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ Наземная радиорелейная линия (РРЛ) состоит из двух оконечных и ряда промежуточных (ретрансляционных) станций (рис. 2.54), причем соседние станции расположены в пределах прямой видимости друг от друга (на расстояниях 30-50 км). Оконечные станции снабжаются передатчиком (Прд) для посылок сигналов вдоль РРЛ и приемником (Прм) для приема сигналов, посылаемых от ближайшей промежуточной станции. Промежуточные станции включают в себя два приемника для приема сигналов от соседних станций и два передатчика для дальнейшей передачи принятых сигналов вдоль РРЛ. РРЛ обеспечивают многоканальную телефонно-теле-графную (или фототелеграфную) связи и ретрансляцию радиовещательных или телевизионных программ. На оконечных станциях устанавливается аппаратура частотного или временного уплотнения (АУ) для обеспечения передачи многоканальных сигналов по РРЛ. При необходимости на промежуточных станциях может устанавливаться аппаратура выделения (АВ) сигналов части каналов РРЛ для обслуживания корреспондеатов данной станции. Частотное уплотнение каналов РРЛ реализуется с помощью однополосных сигналов поднесущих частот и частотной модуляции несущих колебаний (т. е. сигналов ОБП-ЧЛ!). При временном уплотнении каналов РРЛ применяются канальные импульсные сиг- 1 2 3 4 5 6 7 8 ... 25 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||