|
| |
|
Слаботочка Книги 0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 Необходимо Подчеркнуть, что рассмотреннУе элементы схемы СВЧУ, за исключением МШУ и устройства подавления /з, являются обязательными элементами радиолокационных приемников большинства импульсных РЛС. Малошумящие усилители применяются в радиолокационных приемниках не всегда. Решение вопроса использования МШУ определяется совокупностью конкретных условий и требований: заданной чувствительностью приемника, наличием или возможностью создания подходящего МШУ, допустимыми весом и размерами СВЧУ и пр. В настоящее время по мере, совершенствования конструкций ч характеристик МШУ их использование в РЛС становится все более распространенным. В.4. Общие требования к СВЧ устройствам радиолокационных приемников 1, Минимальный коэффициент шума СВЧУ. Это требование является наиболее важным, поскольку Ясвчу почти полностью определяет коэффициент шума приемника и его чувствительность. Повышение же последней позволяет увеличить максимальную дальность действия РЛС Даже в тех случаях, когда необходимая дальность действия ограничена, обеспечение высокой чувствительности приемника оказывается тем не менее целесообразным, т. к. позволяет (согласно основному уравнению радиолокации [6]) снизить мощность передатчика, а вместе с нею рабочие напряжения, габариты и вес последнего. При этом повышается надежность и долговечность передатчика и, как правило, уменьшается общий вес РЛС. Обеспечение минимального коэффициента шума СВЧУ означает, очевидно, одновременное требование минимальных потерь в тракте принимаемого сигнала СВЧУ. В дальнейшем для краткости будем пользоваться термином «потери», имея в виду «номинальные потери». 2. Минимальные изменения амплитуды сигнала разностной частоты на выходе смесителя АПЧ и минимальный уровень гармоник этой частоты. Выполнение этого требования является одним из важных условий обеспечения стабильной работы системы АПЧ гетеродина. Как известно, нарушения в работе системы АПЧ ухудшают характеристики РЛС либо вообще могут вывести ее из строя [6]. 28 В процессе работы РЛС в реальных услОЙйяХ изменяются ч значительных пределах частота и мощность передатчика и гетеродина, уровень гармоник частот /с и /г на входе смесителя АПЧ, уровень мощности передатчика, просачивающейся в смеситель АПЧ ло паразитным каналам связи (уровень «наводок»). Схема, режим работы и конструкция канала АПЧ СВЧ устройства должны быть выбраны такими, чтобы в указанных условиях работы изменения амплитуды сигнала разностной частоты на выходе смесителя и уровень гармоник этого выходного сигнала были бы малы по сравнению с амплитудой основного сигнала. 3. Широкополосность элементов СВЧУ и устройства в целом. Широкополосные СВЧУ, обладающие широкой полосой рабочих частот, позволяют работать с перестройкой частоты передатчика РЛС и обеспечивают относительную неизменность характеристик приемника при изменении частоты сигнала (передатчика). Практически всегда желательно иметь полосу пропускания СВЧУ и его элементов больше минимально необходимой величины, определяемой диапазоном изменения частоты fc и величинами /пч и Д/пч (2.8), т. к. при этом уменьшается влияние изменений условий окружающей среды на характеристики СВЧУ, упрощается его настройка и эксплуатация. В частности, упрощается и сводится к минимуму подстройка элементов СВЧУ при замене входящих в него электровакуумных и полупроводниковых приборов СВЧ. Даже в тех случаях, когда для обеспечения помехозащищенности или для подавления /з оказывается необходимым использовать относительно узкополосные пресе-лекторы (фильтры), остальные элементы СВЧУ целесообразно иметь широкополосными. 4. Надежная защита малошумяиего усилителя или (при отсутствии МШУ) смесителя сигнала от повреждения просачивающейся мощностью передатчика или мощными сигналами помех, принимаемыми антенной извне. О необходимости защиты от просачивающейся мощности передатчика уже говорилось в § В.З. Наряду с этим в паузе между импульсами передатчика, т. е. в режиме приема отраженных сигналов, а также в условиях выключенной РЛС в ее антенну (через основной или боковые лепестки диаграммы направленности) и далее в пр:1емный канал могут попадать достаточно мощ- ные сигналы помех от других близко расположенных РЛС, которые в состоянии повредить чувствительные к перегрузкам входные элементы тракта сигнала СВЧУ. Надежная защита этих элементов от всевозможных опасных по уровню мощности сигналов должна обеспечиваться устройством защиты приемника. 5. Малое время восстановления коэффициента усиления (потерь) тракта сигнала СВЧУ после окончания импульса передатчика или мощного сигнала помехи, принятого извне. После окончания действия мощного импульса передатчика (или помехи) в элементах АП, устройствах защиты приемника и МШУ начинаются переходные процессы восстановления исходных электрических состоя-чий (шлных сопротивлений и связанных с ними потерь, некоторых напряжений), существовавших до воздействия мощного СВЧ импульса. Время восстановления электрических характеристик СВЧУ после перегрузки влияет ча способность приемника принимать сигналы, отраженные от близко расположенных объектов; чем меньше это время, тем меньше минимальная дальность приема. 6. Достаточно большой динамический диапазон входных сигналов, определяемый линейным участком амплитудной характеристики СВЧУ (§2.1). В ряде РЛС отношение мощностей максимального и минимального принимаемых сигналов, отраженных от цели, может быть очень большим (80-100 дб или более), при этом необходимо, чтобы амплитудные искажения принимаемых сигналов (возникающие при работе на нелинейном участке амплитудной характеристики СВЧУ) отсутствовали. В противном случае происходит искажение или потеря принимаемой информации. 7. Помехоустойчивость СВЧУ, определяемая его избирательностью (т. е. уменьшением коэффициента передачи на заданной соседней и зеркальной частотах) и устойчивостью к воздействию мощных сигналов помех (см. п. 4) [6, 9]. Обеспечение помехоустойчивости расширяет возможность работы РЛС в условиях случайных и умышленных помех. 8. Стабильность характеристик СВЧУ во времени и в различных условиях окружающей среды. В процессе эксплуатации СВЧУ в различных условиях окружающей среды (температура, влажность, вы- сота, вибрационные условия) необходимо, чтобы изменения его характеристик были минимальными и не приводили к их ухудшению за пределы допустимых значений. 9. Надежность, обеспечивающая безотказную работу в течение определенного промежутка времени. Надежность является одной из важнейших эксплуатационных характеристик аппаратуры и количественно оценивается вероятностью безотказной работы в течение заданного промежутка времени (10, 14, 15]. Следует учитывать, что, как показывают расчеты, надежность радиолокационных приемников определяется в значительной степени (а в ряде случаев почти полностью) надежностью СВЧУ. Это обусловлено тем, что надежность электровакуумных и полупроводниковых приборов, входящих в состав СВЧУ, ниже (в некоторых случаях - значительно) надежности других электрорадиоэлементов, вхо-дящи.хв состав приемника [15]. 10. Простота обслуживания, удобство регулировок и контроля. Выпоянение этого требования способствует сохранению характеристик СВЧУ в течение всего срока службы. Схема и конструкция СВЧУ должны предусматривать воз.можность замены электровакуумных и полупроводниковых приборов СВЧ с минимальной последующей подстройкой элементов СВЧУ. 11. Малые габариты и вес. Выпояненис этого требования особенно важно для нестационарных РЛС (судовых, самолетных, ракетных и др.). Заметим, что некоторые из перечисленных требований прот11воречивы и одновременное полное их выполнение невозможно. Поэтому практически принимают компромиссные решения. Кроме того, в ряде случаев нет необходимости одновременно удовлетворить все требования. Например, для стационарных РЛС малые габариты и ьес не имеют существенного значения, в РЛС дальнего обнаружения не требуется малого времени восстановления, во многих РЛС не требуется стабильности фазовых характеристик и т. д. Глава первая АНТЕННЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ И УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ПРИЕМНИКА 1.1. Основные характеристики и общие требования к антенным переключателям и устройствам защиты приемника Как следует из §§ В.З, В.4, АП служит для быстрого и синхронного с работой передатчика переключения антенны РЛС из тракта высокого уровня мощности на вход приемника (после окончания импульса передатчика) и обратного ее переключения в момент начала излучения следующего мощного импульса (рис. 1. 1). Задача устройства защиты приемника (УЗП)-снижение до безопасного (для входного СВЧ усилителя или смесителя) уровня проникающих на вход приемника больших импульсных сигналов во всех условиях эксплуатации РЛС. Источниками таких больших сигналов- являются как собственный передатчик (постоянное воздействие), так и соседние работающие РЛС (случайное и, как правило, кратковременное воздействие). Проникновение на вход УЗП некоторой доли мощности передатчика (Рут) обусловлено конечной величиной развязки (затухания), которую создает АП между передающим и приемным трактами во время работы передатчика. Большие сигналы помех от соседних станций могут поступать на вход УЗП из антенны через ее основной и боковые лепестки диаграммы направленности в паузе между импульсами передатчика, т. е. в те периоды времени, когда антенна с помощью АП подключена к приемнику для приема полезных сигналов Рс (рис. !.!,б). Следует подчеркнуть, что такие сигналы могут попадать из антенны в приемное устройство не только во время работы РЛС, но и в условиях полностью выключенной станции. Таким образом, в общем случае УЗП должно обеспечивать защиту приемника и, в условиях выключенной РЛС. 32 Заметим, что практически, как будет видно из дальнейшего, часто функции АП и УЗП полностью или частично совмещаются в едином СВЧ узле. Именно поэто- му антенный переключатель по традиции в большинстве случаев относят к приемному устройству, хотя в отличие от УЗП он, строго говоря, является элементом антенно-фидерного тракта, а не собственно приемника. Поэтому, если АП выполняет только функцию переключения антенны (например ферритовый АП, рассматриваемый ниже), его проектирование и разработку следует проводить в составе антенно-фидерного тракта, а не в составе СВЧУ приемника. -пер От 1 передатчика
Антенна От i передатчика Антенный переключатель -о р- Антенна Устройство защиты Ориемника К приемнику /С приемнику ) Рис. 1.1. Схематическое изображение работы антенного переключателя и устройства защиты приемника: а) режим излучення импульса передатчика; б) режим приема отраженного сигнала. Для характеристики свойств АП и УЗП пользуются двумя группами параметров: а) параметрами высокого уровня, б) параметрами низкого уровня. Первые характеризуют АП и УЗП при воздействии на них мощных импульсов передатчика или мощных помех, вторые - при прохождении слабых принимаемых сигналов. Основными параметрами высокого уровня являются: 1. Коэффициент стоячей волны напряжения (КСВ) при передаче рпер, характеризующий степень согласования импеданса АП с линией передачи Величина рпер в со- *> При измерении рпер к АП вместо антенного тракта подключают согласованную нагрузку с КСВ »1, заа аз 0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 |
||||||||||||