ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Передающее устройство первичной РЛС в значительной степени определяет ее тактико-технические характеристики и стоимость с учетом затрат на эксплуатацию. В современных импульсных РЛС применяются передатчики, выполненные по одно- или многокаскадной схеме. В однокаскадном передатчике роль оконечного каскада и одновременно возбудителя чаще всего выполняет магнетрон. Такие передатчики обычно имеют:
· небольшие габаритные размеры и массу,
· большой коэффициент полезного действия,
· невысокую стабильность частоты и фазы генерируемых колебаний (параметры колебаний существенно зависят от режима работы магнетрона и параметров его нагрузки).
Необходимость применения в РЛС цифровых систем СДЦ с высоким коэффициентом подавления помех от местных предметов приводит к высоким требованиям к фазовой стабильности колебаний зондирующего сигнала. В связи с этим магнетронные передатчики в настоящее время находят ограниченное применение в РЛС АС УВД.
Основной схемой передающего устройства перспективной РЛС АС УВД является многокаскадная:
· задающий генератор,
· умножители частоты,
· усилители мощности,
· выходной усилитель мощности.
Достоинство:
· высокая стабильность частоты и фазы генерируемых колебаний,
· истинно-когерентный метод селекции движущихся целей.
Недостаток:
· большие габариты и масса,
· невысокий КПД.
В качестве усилителей мощности в этих передатчиках чаще всего используются пролетные клистроны.
Передающая аппаратура двухчастотной импульсной РЛС содержит два передающих устройства - передатчики, которые отличаются друг от друга несущей частотой генерируемых сигналов. Каждый передатчик, выполненный по многокаскадной схеме, предназначен для генерирования последовательности радиоимпульсов высокой частоты, излучаемых антенной РЛС, а также для формирования вспомогательных колебаний:
· сигнала гетеродинной частоты, необходимого для работы преобразователя частоты приемника,
· сигнала опорной промежуточной частоты, необходимого для работы фазового детектора в системе СДЦ.
Если в приемном тракте используется малошумящий параметрический усилитель, то в схеме передатчика формируется еще один вспомогательный сигнал - сигнал накачки для этого усилителя. Структурная схема одного из передающих устройств РЛС показана на рис. 1.5.
Рассмотрим принцип действия передающего устройства. Задающий генератор генерирует три сигнала:
· сигнал гетеродинной частоты в виде непрерывных колебаний с частотой Fг,
· сигнал опорной промежуточной частоты в виде непрерывных колебаний с частотой FПР=35 МГц,
· импульсно-модулированный сигнал промежуточной частоты в виде последовательности радиоимпульсов с несущей частотой FПР, длительностью 7 мкс и частотой повторения зондирующих импульсов РЛС.
Рис. 1.5. Структурная схема передающего устройства двухчастотной РЛС (один частотный канал)
Сигнал частоты гетеродина через элементы коаксиального высокочастотного тракта поступает на один из входов смесительно-усилительного устройства (СУУ); на второй вход СУУ подается импульсно-модулированный сигнал промежуточной частоты. В результате взаимодействия этих сигналов в смесительном каскаде СУУ формируется импульсно-модулированный сигнал суммарной частоты Fс=Fг+Fпр, который выделяется колебательной системой второго каскада СУУ, усиливается в последующих каскадах СУУ и передается через элементы коаксиального ВЧ тракта в оконечный усилитель мощности передатчика. Следует подчеркнуть, что СУУ выполняет в данном случае функции, характерные для возбудителя многокаскадного передатчика. Амплитудно-импульсная модуляция сигнала промежуточной частоты применена для того, чтобы уменьшить уровень паразитного сигнала несущей частоты на выходе передатчика в промежутках между зондирующими импульсами. При этом импульсы запуска импульсного модулятора ключевой схемы КС длительностью 0,8 мкс поступают от подмодулятора передатчика.
В усилительных каскадах СУУ и оконечном усилителе мощности ОУ используются многорезонаторные пролетные клистроны, работающие в импульсном режиме. Это достигается за счет подачи на катоды клистронов импульсов отрицательной полярности. Сигналы запуска импульсного модулятора в схеме СУУ формируются в подмодуляторе передатчика. Импульсы модуляции длительностью 3,3 мкс для оконечного усилителя формируются мощным импульсным модулятором М, который питается от источника высокого напряжения ИВН и выполнен на основе тиратронов. Импульсы поджига тиратронов вырабатываются подмодулятором, имеют амплитуду 800 В и длительность 4 мкс.
На выходе оконечного усилителя формируется последовательность радиоимпульсов длительностью 3,3 мкс при средней- мощности сигнала 3,6 кВт, которая передается в антенно-фидерную систему радиолокационной станции.
Электрические соединения высокочастотных узлов передатчика выполнены в виде коаксиального высокочастотного тракта, обеспечивающего распределение мощности генерируемых колебаний и вывод небольшой части мощности для контроля работоспособности и регулировки передатчика. Для обеспечения необходимого теплового режима мощного клистрона ОУ применяется система жидкостного охлаждения.
Основные технические характеристики передатчика
· Рабочая длина волны генерируемых колебаний, см ....................................................... 23
· Средняя выходная мощность генерируемых колебаний, кВт, не менее 3,6
· Длительность радиоимпульса, мкс 3,3 ± 0,3
· Частота повторения импульсов, Гц .... ~ 333
· Мощность сигнала частоты гетеродина, мВт, не менее ........................................................... 60
· Напряжение сигнала опорной промежуточной частоты (на нагрузке 75 Ом), В, не менее 1
Рассмотрим работу основных устройств передающего тракта РЛС.
Задающий генератор имеет два независимых канала. Первый канал формирует колебания гетеродинной частоты и состоит:
· из кварцевого генератора КГ1,
· трех умножителей частоты Умн с общим коэффициентом умножения 12,
· одного усилителя напряжения,
· трех усилителей мощности.
Усилители напряжения и мощности включаются между КГ1 и каскадами умножения частоты, выполняй при этом функции буферных каскадов.
К выходу последнего умножителя частоты последовательно подключены проходная детекторная головка для контроля сигнала гетеродинной частоты и выходной фильтр для подавления составляющих этого сигнала с комбинационными частотами. Детекторная головка и фильтр конструктивно являются элементами коаксиального ВЧ тракта передатчика.