40. Общий принцип работы станции рпсн-2

В основу принципа работы радиолокационной станции положе­ны три явления:

свойство радиоволн в большей или меньшей степени отражать­ся от целей, встречающихся на пути их распространения, что поз­воляет обнаруживать радиолокационные цели;

свойство радиоволн распространяться с постоянной скоростью и прямолинейно, что позволяет определять расстояния до целей путем измерения времени, за которое радиоволны проходят это расстоя­ние до цели и после отражения — обратно;

направленные излучение и прием радиоволн антенной станции, что обеспечивает определение курсовых углов целей.

Станция работает в импульсном режиме. Ее передатчик излу­чает радиоволны короткими импульсами, длительность которых в 1000 раз меньше периода их повторения. При этом расстояние до цели измеряется путем определения времени между моментами излучения импульса передатчиком и приема этого же импульса, отразившегося от цели.

Импульсный метод работы станции позволяет использовать одну антенну в качестве передающей и приемной. С этой целью в приемо-передатчике имеется антенный переключатель, который автоматически подключает антенну к передатчику на время излу­чения импульса и к приемнику — в период между импульсами пере­датчика. Антенный переключатель представляет собой безынерци­онное устройство, при помощи которого энергия СВЧ направляется от передатчика в антенну, а во время работы на прием — от антен­ны в приемник.

Передающий канал станции предназначен для создания мощных импульсов СВЧ колебаний и их направленного излучения в прост­ранство в виде радиоволн. В состав передающего канала (рис. 54) входят: передатчик, являющийся частью приемо-передающего бло­ка, волноводный тракт и антенный блок.

От блока синхронизации на передатчик поступают импульсы запуска, частота повторения которых равна частоте следования импульсов передатчика. Эти импульсы в передатчике усиливаются, после чего поступают на подмодулятор. При поступлении на него импульса запуска подмодулятор создает два высоковольтных импульса, которые совпадают по времени и подаются на модуля­тор. При этом модулятор создает мощный импульс высокого напря­жения (около 14 кВ), поступающий на генератор СВЧ (магнетрон) как напряжение его анодного питания. Во время действия на него импульса генератор СВЧ создает колебания. Это значит, что гене­ратор СВЧ преобразует импульсы постоянного напряжения в такие же по длительности импульсы СВЧ колебаний, энергия которых через волноводный тракт поступает в антенну для последующего ее направленного излучения в пространство. Описанный цикл работы передающего канала повторяется с частотой, которая в зависимо­сти от режима работы станции составляет 500 или 1000 Гц:

Рис. 54. Структурная схема передающего канала станции РПСН-2

Выпрямитель подмодулятора и высоковольтный выпрямитель преобразуют переменное напряжение 115 В бортовой сети в высо­кие постоянные напряжения, необходимые для питания соответст­венно подмодулятора и модулятора.

В передатчике имеются реле времени и защита от короткого замыкания. Реле времени включает выпрямители передатчика толь­ко через 5 мин после включения электропитания станции. Это время необходимо для прогрева катодов мощных радиоламп передатчика, так как в противном случае лампы вышли бы из строя. С той же целью реле времени обеспечивает включение индикаторов станции через 2 мин после включения электропитания.

Защита от короткого замыкания представляет собой релейную систему, рассчитанную на многократное срабатывание. В случае перегрузки выпрямителей защита отключает от них на 1,5—2 с на­пряжение 115 В, после чего опять включает его. Если перегрузка не была случайной, т. е. возникла по неисправности и не является кратковременной, то срабатывание защиты будет повторяться. Та­кой способ защиты предотвращает выход из строя предохранителя в цепи питания передатчика при случайных кратковременных корот­ких замыканиях в его выпрямителях.

Приемный канал станции предназначен для направленного прие­ма радиоволн; преобразования принятых сигналов по частоте; осу­ществления избирательности; усиления принятых сигналов по про­межуточной частоте; детектирования напряжения промежуточной частоты; усиления полученных в результате детектирования видео­сигналов; осуществления регулировок, необходимых в соответствии с целевым назначением станции; получения радиолокационного изо­бражения целей с возможностью определения их дальности и курсовых углов; автоматической подстройки промежуточной часто­ты приемника.

В состав первого приемного канала станции (рис. 55) входят: антенна, волноводный тракт, приемная часть приемо-передатчика и блока синхронизации, индикаторы, блок разверток и питания инди­каторов.

Рис. 55. Структурная схема первого приемного канала станции РПСН-2

От блока синхронизации одновременно с передатчиком запус­кается генератор развертки, расположенный в блоке 5. Создавае­мое этим генератором напряжение подается в антенный блок, где изменяется в зависимости от углового положения антенны, а затем поступает на индикаторы. Под воздействием этого напряжения на экранах индикаторов прочерчиваются линии развертки. Линия развертки прочерчивается с постоянной скоростью, поэтому она в масштабе представляет собой расстояние, которое в это время излу­ченный передатчиком импульс радиоволн проходит до целей и после отражения от них — в обратном направлении. Кроме того, направ­ление прочерчивания линии развертки на экране индикатора согла­совано с азимутальным положением антенны. Каждому импульсу передатчика соответствует одна линия развертки.

Отраженные от целей импульсы радиоволн принимаются антен­ной и от нее через волноводный тракт и антенный переключатель поступают на смеситель приемника, куда непрерывно подаются также колебания от гетеродина.

Полученное на выходе смесителя напряжение промежуточной частоты выделяется контурами УПЧ и усиливается этим усилите­лем, а затем импульсы напряжения промежуточной частоты преоб­разуются видеодетектором в импульсы постоянного напряжения (видеоимпульсы).

Видеосигнал с выхода детектора поступает на видеоусилитель, где усиливается и складывается с напряжением, созданным гене­ратором меток дальности. Этот генератор запускается системой синхронизации и создает кратковременные импульсы постоянного напряжения с периодом повторения, соответствующим включенно­му масштабу развертки.

С выхода видеоусилителя напряжение видеосигнала и меток дальности поступает на индикаторы первого канала летчика и штур­мана. Линия развертки, которая в это время прочерчивается на экране индикатора, засвечивается в соответствии с величиной дан­ного напряжения.

Экран индикатора обладает послесвечением, длительность и яркость которого пропорциональны его засветке во время прочерчи­вания линии развертки. В результате этого на экране более яркими наблюдаются отметки тех целей, которые хорошо отражают радио­волны, а метки дальности представляют собой яркие дуги концент­рических окружностей с центром в начале развертки.

Дальность цели определяется в масштабе по индикатору как расстояние от начала развертки до отметки цели, а курсовой угол цели отсчитывается при помощи азимутальной сетки, имеющейся на экране индикатора. Нулевая риска этой сетки соответствует про­дольной оси самолета.

Первый приемный канал имеет временную автоматическую регу­лировку усиления (ВАРУ) и систему контурной индикации («изо — эхо»), обеспечивающие работу станции в соответствии с ее целевым назначением при обнаружении горных вершин и зон грозовой дея­тельности.

Система автоматической подстройки частоты (АПЧ), которую также называют автоматической регулировкой частоты (АРЧ), предназначена для автоматического поддержания промежуточной частоты приемника практически постоянной при случайных измене­ниях частоты передатчика или гетеродина.

Промежуточная частота приемника f_п равна разности частот гетеродина f_г и принятого сигнала f_с: f_п = f_г — f_с

При изменении питающих напряжений, температуры окружаю­щей среды и т. п. изменяются частоты гетеродина и передатчика (принимаемого сигнала). В результате этого при отсутствии АПЧ изменялась бы частота напряжения на выходе смесителя приемни­ка, что привело бы к ее «уходу» из полосы пропускания контуров УПЧ, т. е. отказу приемного канала станции.

Принцип работы АПЧ состоит в следующем. В момент генера­ции мощного импульса передатчика часть его энергии подается на смеситель АПЧ, куда также поступают колебания от гетеродина. Смеситель преобразует эти два сигнала в напряжение их разност­ной частоты, которая практически равна промежуточной. С выхода смесителя напряжение подается на систему АПЧ. В этой системе имеется частотный различитель с контурами, настроенными на но­минальное значение промежуточной частоты. При отклонении часто­ты от этого значения система АПЧ вырабатывает управляющее напряжение, под воздействием которого частота гетеродина изме­няется так, что промежуточная частота опять становится практиче­ски равной ее номинальному значению.

При выключенном высоком напряжении (передатчике) и неко­торых неисправностях система АПЧ работает в режиме поиска. Этот режим необходим для того, чтобы ввести промежуточную ча­стоту в сравнительно узкую полосу, в которой подстройка осущест­вляется с помощью рассмотренной выше системы слежения. При поиске частота гетеродина, а следовательно, и промежуточная ча­стота изменяются системой АПЧ по периодическому закону, колеблясь около заданного ее значения. В этом случае промежуточ­ная частота периодически входит в полосу пропускания контуров УПЧ и выходит из нее. В момент включения передатчика при исправной АПЧ автоматически включается система слежения, а система поиска выключается.

Подстройка частоты при помощи АПЧ осуществляется путем изменения напряжения на одном из электродов гетеродина, в каче­стве которого используется отражательный клистрон.

В станции предусмотрена возможность работы с ручной регули­ровкой частоты (РРЧ), которую используют в случае отказа АПЧ. Включение ручной или автоматической регулировки, а также руч­ная регулировка частоты осуществляются с пульта управления и контроля.

Кроме рассмотренного первого станция имеет также второй приемный канал, который в настоящее время не используется. Ра­бота станции по второму каналу обеспечивается радиолокационным ответчиком того самолета, на котором она установлена.