Коломиец В.И., Филимонов Н.П. - Конкретная авиационная техника. Аэродромный радиолокатор АОРЛ-85 - 2

279
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КОНКРЕТНАЯ АВИАЦИОННАЯ
ТЕХНИКА
АЭРОДРОМНЫЙ РАДИОЛОКАТОР АОРЛ-85
КУРС ЛЕКЦИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 160905.65
«ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ТРАНСПОРТНОГО РАДИООБОРУДОВАНИЯ»
280
Красноярск 2007
281
УДК 621.396.96
Аэродромный радиолокатор АОРЛ-85: курс лекций / В.И. Коломиец,
Н.П. Филимонов.; -Красноярск.: Сибирский федеральный университет,
2007. – с.
В курсе лекций рассматриваются основные принципы построения
аэродромного обзорного радиолокатора АОРЛ-85 и его модификаций
АОРЛ-85К, АОРЛ-85ТК.
На уровне структурных, функциональных схем описана работа основных систем РЛС.
При подготовке курса лекций использованы материалы технических
описаний и руководств по эксплуатации радиолокационного комплекса
АОРЛ-85 и его модификаций.
Конспект лекций подготовлен к.т.н., доцентом Коломийцем В.И,
к.т.н., доцентом Филимоновым Н.П.
282
1. Введение
Безопасность полетов воздушных судов во многом определяется
полнотой информации о их местоположении и техническом состоянии.
Информационные системы должны обеспечить своевременность, полноту
и упорядоченность поступления информации при рациональном соотношении между затратами и эффективностью. Своевременность поступления
информации достигается созданием соответствующего радиолокационного
поля и полной автоматизацией процессов добывания, сбора и обработки
информации.
Эффективное решение всех задач по радиолокационному наблюдению может быть достигнуто за счет комплексного применения средств
первичной и вторичной радиолокации. Причем большая часть задач не
может быть решена без использования средств первичной радиолокации
средствами вторичной локации зависит от оснащенности воздушных судов бортовыми ответчиками
Создание комплексированных радиолокаторов, обеспечивающих работу в режимах международной и отечественной систем совместно с первичным наблюдением, позволяет увеличивать дальность обнаружения воздушных объектов с ответчиками по сравнению с дальностью обнаружения
первичных РЛС; получить информацию о высоте полета воздушных судов;
повысить достоверность отождествления диспетчерской информации.
Аэродромные обзорные РЛС предназначены для получения информации о воздушной обстановке, необходимой при контроле и УВД в районе аэродрома и для вывода ВС в зону действия посадочных средств.
Первым радиолокатором ГА, эксплуатировавшимся как аэродромное
средство в составе РСП-4, был ОРЛ-4. Радиолокатор работал в сантиметровом диапазоне волн и имел относительно невысокие характеристики.
В 1960…70 гг. в эксплуатацию были приняты РЛС серии ДРЛС-7
Экран, которые в различных модификациях (Экран-Д, Экран-3, Экран-ДК)
долгие годы находились на оснащении баз ЭРТОС предприятий ГА. За
этот период РЛС неоднократно модернизировались для улучшения надёжности.
Однако небольшая дальность действия, недостаточная техническая
надёжность, старая элементная база и, связанные с этим, затруднения в
эксплуатации требовали более современных радиолокаторов. Поэтому для
более качественного обеспечения полётов в аэродромной зоне были разработаны РЛК ДРЛС-9 (Нарва), Иртыш, Скала-МПА, Онега и Экран-85.
В новых средствах использованы двухчастотные зондирующие сигналы, в системах СДЦ для защиты от слепых скоростей введена вобуляция
периода повторения, улучшена элементная база и применен один из пер-
283
вых образцов аппаратуры первичной обработки радиолокационной информации – АПОИ «Вуокса». В начале 1980-х гг. была заказана глубокая
модернизация ДРЛС-7см, которая была выполнена как совершенно новая
РЛС , названная впоследствии, как АОРЛ-85. В ней был использован широкополосный ЛЧМ зондирующий сигнал, система защиты от пассивных
помех на приборах с зарядной связью, аппаратура первичной обработки
«Вуокса» во вторичном канале установлен ВРЛ из состава РЛК «Онега».
За период с 1985 г. изделие АОРЛ-85 подвергалось ряду модернизаций. Была увеличена дальность действия вторичного канала РЛК до 400
км, вместо морально и физически устаревшей АПОИ «Вуокса» установлена современная аппаратура «Приор», в передатчик введен МОНО зондирующий сигнал. С учетом этого изделие АОРЛ-85 и его модификации являются самым массовым аэродромным радиолокатором ГА.
В курсе лекций рассмотрены основные технические решения, реализованные в РЛС, а также вопросы по эксплуатации АОРЛ-85 на предприятиях гражданской авиации.
1.1. Требования Федеральных авиационных правил «Радиотехническое обеспечение полетов и авиационная электросвязь. Сертификационные требования» к составу и размещению оборудования
ОРЛ-А
Обзорный радиолокатор аэродромный предназначен для обнаружения и измерения координат (азимут-дальность) воздушных судов в районе
аэродрома с последующей передачей информации о воздушной обстановке
и центры (пункты) ОВД для целей контроля и обеспечения управления
воздушным движением.
ОРЛ-А должен быть размещен таким образом, чтобы в секторах ответственности зоны ОВД величины углов закрытия по углу места с высоты
фазового центра антенны ОРЛ-А составляли не более 0,5° при работе в автономном режиме.
Требования к составу обзорных радиолокаторов аэродромных:
- АФС;
- приемо-передающая аппаратура первичного канала;
- приемо-передающая аппаратура встроенного вторичного канала;
- аппаратура обработки радиолокационной информации;
- аппаратура передачи данных;
- система контроля, управления и сигнализации;
- комплект ЗИП;
- комплект эксплуатационной документации.
284
Примечание: допускается отсутствие в составе ОРЛ-А вторичного
канала.
Основные характеристики ОРЛ-А должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1.1.
Требования к основным характеристикам ОРЛ-А
Таблица 1.1.
Норматив
Единица
Наименование характеристики
измереВариант Вариант
ния
/п
Б1
Б2
.
Максимальная дальность действия
км
Угол обзора в горизонтальной плоскоградус
. сти
Минимальная дальность действия, не
км
. более
Период обновления информации, не
с
. более
.
Диапазон рабочих волн
см
160
50-100
360
360
2
1,5
6
6
23 или 10 23 или 10
Среднеквадратическая ошибка определения координат цели по выходу с
.
АПОИ:
- по дальности, не более
м
200
200
- по азимуту, не более
градус
0,4
0,4
Примечание:
1.
Нормативы установлены для вероятности правильного обнаружения не менее 0,8 при вероятности ложной тревоги равной 10 -6 по ВС с
ЭОП, равной 15 м2, при высоте полета ВС - 6000 м.
2.
При сопряжении ОРЛ-А с ВРЛ вероятность объединения координатной и дополнительной информации не менее 0,9.
3.
Разрешающая способность ОРЛ-А определяется ЭД.
1.2. Тактико-технические характеристики АОРЛ-85 и его
модификаций
285
Аэродромный обзорный радиолокатор АОРЛ-85 предназначен для
осуществления контроля и управления воздушным движением самолетов
ГА в зоне аэродрома со средней и малой интенсивностью полетов.
Радиолокатор АОРЛ-85 обеспечивает:
- прием, обработку и преобразование радиолокационной информации, получаемой по первичному и вторичному каналам;
- трансляцию информации в цифровом и аналоговом виде по
кабельным и широкополосным линиям на КДП на расстоянии до 3
км;
- отображение аналоговой информации первичного и вторичного каналов на экране контрольного индикатора кругового обзора;
- дистанционное управление работой РЛС с использованием
аппаратуры ТУ-ТС с КДП.
Основные тактико-технические характеристики АОРЛ-85:
Дальность действия первичного канала РЛС при углах закрытия не более 10 минут и вероятности правильного обнаружения
Робн = 0,8 составляет:
в режиме СДЦ+ПАС
Высота (м)
1200
3600
6000
Дальность (км)
6-65
10-80
12-100
в режим МЕТЕО (ЗАДЕРЖ)
Высота (м)
1200
3600
6000
Дальность (км)
6-50
10-70
12-80
Дальность действия вторичного канала РЛС при углах закрытия не
более 3 градусов и вероятности правильного обнаружения Робн = 0,9 составляет:
Высота (м)
1200
3600
6000
Дальность (км)
6-80
10-120
12-120
Минимальная дальность обнаружения
по первичному и вторичному каналам на высоте 400 м более 3 км;
286
Точность измерения координат с выхода АПОИ:
по дальности
не более 250 м;
по азимуту
не более 15 минут;
Разрешающая способность с выхода АПОИ:
по дальности
не более 1000 м;
по азимуту
не более 9 градусов;
Темп обзора зоны действия
6 сек ( 10 об/мин) ;
Коэффициент подпомеховой видимости
18 дБ;
Зона действия СДЦ при VВС =40…1500 км/ч
не менее 50 км;
Время перехода с комплекта на комплект
не более 7 мин;
Питание от 4-хпроводной сети
380 В ±38 50 Гц;
Допустимая скорость ветра
рабочая
25 м/сек;
флюгерная
50 м/сек;
Среднее время наработки на отказ
не менее 7000 ч;
Среднее время восстановления
не более 1 час;
Ресурс
80 000 час;
Срок службы
10 лет.
Основные тактико-технические характеристики ОРЛ-85 ТК
Максимальная дальность
Первичный канал
Вторичный канал
Минимальная дальность
Первичный канал
Вторичный канал
– 120 км.
– 360 км.
– 1,5 км – 3,5 км.
– 2,5 км. (3 км)
Дальность действия вторичного канала РЛС при углах закрытия не
более 10 минут и вероятности правильного обнаружения Робн = 0,9 составляет:
Высота (м)
1200
3600
6000
10 000
Дальность (км)
6-80
10-120
12-260
12-350
Точность измерения координат с выхода АПОИ:
Первичный канал
по дальности
- не более 150 м ;
287
по азимуту
- не более 12 угловых минут.
Вторичный канал
по дальности
- не более 160 м ;
по азимуту
- не более 15 угловых минут.
Разрешающая способность с выхода АПОИ:
Первичный канал
по дальности
- не более 600 м ;
по азимуту
- не более 4,1 градус.
Вторичный канал
по дальности
- не более 800 м ;
по азимуту
- не более 5,3 градуса на 100 км ;
- не более 3,9 градуса на 300 км.
Оборудование АОРЛ-85 состоит из двух функционально связанных
частей: аппаратуры собственно РЛС, устанавливаемой на радиолокационной позиции, и аппаратуры КДП.
Аппаратура РЛС смонтирована в двух кузовах автомобильного прицепа ПАУ-1 или в контейнерах, которые называются соответственно аппаратной и агрегатной. Антенные устройства в рабочем положении устанавливаются на крышах кузовов на специальных металлических фермах усиливающих жесткость кузова.
При размещении АОРЛ-85 на позиции аппаратный и агрегатный
контейнеры необходимо ориентировать таким образом, чтобы антенны
РЛС не затеняли друг друга в направлении основных обслуживаемых направлений полетов. Расстояние между кузовами составляет до (25….27) м.
Расстояние до КДП по прямой видимости не должно превышать 3 км.
Для сохранения точностных характеристик по вторичному каналу
(ВК) и получения минимального числа ложных запросов от отражателей
необходимо выполнение следующих условий:
- в радиусе 100 м все сооружения и антенны должны быть ниже линии, проведенной от нижней кромки антенны ВК под углом минус 5 градусов:
- крупногабаритные сооружения (к которым не относится второй
комплект ЛОРЛ), находящиеся на расстоянии от 100 до 600 м, должны
быть высотой не более 3,5 м, причем желательно чтобы в зоне трасс не было вертикальных отражений от поверхностных сооружений. Мачты и эстакады. должны размещаться на удалении более 600 м.
Контрольный ответчик должен размещаться на удалении, обеспечивающем уровень сигнала на выходе антенной система ВК минус 40 - минус
80 дБ, но не менее 200 м. Высота размещения антенны контрольного ответчика должна быть такова, чтобы угол места антенны контрольного от-
288
ветчика относительно антенны РЛС был не менее минус 1 градуса. На
трассе распространения радиоволн между антеннами АОРЛ и контрольного ответчика не должно быть отражателей в секторе ±5 градусов. Трасса не
должна перекрываться движущимися или стоящими на стоянках ВС.
При наличии углов закрытия дальность ВК АОРЛ-85Т действия
снижается до значений, приведенных в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
Угол
закрытия,
градус
менее
0,06
менее
0,25
менее
0,50
Высота полёта ВС, м
3000
5000
10000
220
275
390
190
255
370
160
225
350
1.3. Принцип работы АОРЛ-85 по структурной схеме
Работа первичного канала (рис.1.1).
Импульсы запуска из блока синхронизации и сопряжения первичного канала поступают в блок устройства преобразования и
фильтрации (УПФ) приёмного устройства соответствующего комплекта, где формируется радиочастотный сигнал длительностью 29
мкс с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).
ЛЧМ сигнал поступает на вход передатчика первичного канала на
предварительный усилитель мощности передатчика, качестве которого использована лампа бегущей волны средней мощности. В последних выпусках РЛС предварительный усилитель построен на
лампах. Выходной усилитель мощности СВЧ передатчика выполнен
на амплитроне. Усиленный зондирующий сигнал через антенный
переключатель на ферритовом циркуляторе поступает в антенну.
Антенно-фидерное устройство РЛС состоит из зеркала двойной кривизны и двух рупорных облучателей и формирует в про-
289
странстве диаграмму направленности по закону cosec2 . За счёт
смещения облучателей нижних углов (НУ) и верхних углов (ВУ)
формируются основной и дополнительный лучи диаграммы направленности (ДН). При этом, основной (нижний) луч используется для
излучения СВЧ энергии и её приёма, как по первичному, так и по
вторичному каналам. Дополнительный луч используется только на
приём и только по первичному каналу.
Зона действия верхнего луча регулируется по дальности в
пределах 0 … 50 км с установленной дискретностью. Использование
дополнительного (верхнего) луча увеличивает зону обзора РЛС в
вертикальной плоскости и позволяет реализовать эффективные алгоритмы подавления отражений от местных предметов.
В состав антенного устройства входит преобразователь «Валкод», с которого снимается азимутальная информация в виде масштабных азимутальных импульсов (МАИ).. МАИ поступают в шкаф
синхронизации и сопряжения и используются при обработке отраженных сигналов. Передача электромагнитной энергии между вращающейся антенной и неподвижными узлами приёмо-передающей
системы осуществляется с помощью блока вращающихся переходов.
Сигналы, отраженные от ВС, принимаются антенной РЛС. Каждый из приемников первичного канала имеет два входа: один для
сигналов, поступающих от облучателя нижних углов, а второй от облучателя верхних углов. Коммутация этих входов производится по
высокой частоте с помощью коммутаторов, размещенных в приемных устройствах. Управление коммутатором - временное. Оно производится специальным импульсом переключения. Длительность
импульса переключения может изменяться в зависимости от положения переключателя, размещенного на лицевой панели шкафа
синхронизации и сопряжения. При этом сигналы от облучателя
верхних углов могут подаваться до различных значений рабочей
дальности 0, 10, 20, 30, 40 и 50 км. Эта дальность устанавливается
в зависимости от рельефа местности: чем более он гористый, тем
больше должна быть зона верхних углов. Верхние углы наряду с положительным качеством (уменьшение мощности отраженных сигналов от местных предметов) понижают видимость низколетящих целей. Поэтому наиболее приемлема рабочая дальность по верхним
углам до 20км.
Принятый сигнал проходит через антенный переключатель и
коммутатор ВЧ, который служит для защиты входных цепей приемника, и поступает на вход каскада УВЧ, территориально размещённого в блоке передатчика первичного канала соответствующего
290
комплекта. После усиления эхо-сигнал поступает в приемноеустройство первичного канала ПРМ ПК, где он преобразуется на промежуточную частоту, усиливается и сжимается в оптимальном
фильтре по длительности до величины примерно 3 мкс. При сжатии
амплитуда полезного сигнала увеличивается относительно уровня
шумов примерно в 8 раз по мощности.
Далее полезный сигнал на промежуточной частоте поступает
на вход системы СДЦ, где проходит обработку в схеме двукратной
ЧПК на приборах с зарядной связью. В результате обработки выделяются сигналы от движущихся целей и подавляются сигналы от
местных предметов и низкоскоростных метеообразований.
С выхода приемного устройства первичного канала обработанный видеосигнал через блок сопряжения ШСС поступает на вход
АПОИ «ВУОКСА» или «Приор».
Одновременно видеосигнал с блока сопряжения поступает в
соответствующий блок синхронизации и сопряжения, оттуда через
блок сигналов аппаратуры КДП подается на индикатор кругового обзора.
Работа вторичного канала
Вторичный канал РЛС (рис.1.1) работает по принципу излучения запросных и приема ответных сигналов в режимах УВД и RBS.
Частота запросных сигналов – 1030 МГц, ответных – 740МГц в режиме УВД и 1090 МГц в RBS.
В состав шкафа вторичного канала (ВК) входят модули передатчика, приемники и дешифраторы УВД и RBS.
Передатчик ВК формирует в каждом периоде запросные сигналы с кодами УВД+RBS и импульс подавления ложных запросов
(ПБЛ)) по боковым лепесткам ДН основного канала. Запросные сигналы УВД и RBS через переключатель и циркулятор 3 поступают на
облучатель вторичного канала МД, конструктивно совмещенного с
облучателем первичного канала.
Для борьбы с сигналами боковых лепестков во вторичном канале используются антенны подавления. При подавлении ложных
запросов импульс ПБЛ через переключатель и циркулятор поступает к рупорным облучателям антенны подавления МД.
Ответные сигналы ВС в каждом диапазоне одновременно обрабатывают два раздельных приемника двух каналов - основного и
канала подавления. В результате совместной обработки на выходе
291
вторичного канала присутствует только сигнал от основного луча ДН
антенны.
В РЛС при ответе для подавления сигналов боковых лепестков
ДН используется амплитудно-фазовый метод. При этом методе амплитудные различия между сигналами основного и бокового лепестков ДН преобразуются по высокой частоте в фазовые. После усиления сигналов в трактах приемников их фазовые различия снова
преобразуются в амплитудные, после чего поступают в схемы обработки. Этот метод позволяет получить более высокий коэффициент
подавления боковых лепестков ДН, поскольку фазовые характеристики приемников имеют большую стабильность, чем амплитудные.
Сигналы, полученные с выходов приемников УВД и RBS вторичного канала, поступают на коммутатор и далее на дешифратор
АПОИ. Сигналы канала УВД подаются также на контрольный индикатор, в состав которого входит соответствующий дешифратор. При
этом декодируется только координатная информация.
На колонне привода антенной системы РЛС расположены преобразователь «вал-код», формирующий метки азимутальной информации (МАИ) и сигнал «Север». Информация об угловом положении антенны используется при обработке обнаруженных сигналов, юстировки антенны РЛС, а также формирования синуснокосинусных напряжений для развертки контрольного индикатора
кругового обзора (КИКО).
1.4. Особенности обзора пространства в АОРЛ-85. Антенная
система
Зона действия во всех модификациях АОРЛ-85 просматривается последовательным способом по азимуту и параллельным по углу места. Для
этого зеркальная антенна формирует узкую диаграмму направленности
(ДН) в горизонтальной плоскости и широкую ДН в вертикальной плоскости для одновременного просмотра всех целей по углу места. Последовательный обзор по азимуту обеспечивается вращением зеркальной антенны
со скоростью 10 об/мин при помощи электромеханического привода.
Для работы по радиолокационным целям, находящимся на больших
дальностях под малыми углами места, используется основной (нижний)
луч, формируемый облучателем нижних углов (НУ). Верхний луч ДН,
формируемый облучателем верхних углов (ВУ), приподнят по углу места
и позволяет, при обработке, ослабить величину сигналов, отражённых от
местных предметов.
292
В АОРЛ-85 используется зеркальная антенна с зеркалом двойной
кривизны, что позволяет формировать требуемые ДН для первичного и
вторичного каналов РЛС.
Основные технические данные антенной системы:
размер зеркала
- (7,5 * 4)
м;
скорость вращения антенны
- 10
об/мин;
углы обзора в вертикальной плоскости
по нижнему лучу
- 2°… +45°
по верхнему лучу
- 10 °…
+45°;
форма ДН в вертикальной плоскости
- косекансная;
ширина ДН в горизонтальной плоскости
- не более
3°;
уровень боковых лепестков ДН - не более
- 20 дБ;
поляризация
- горизонтальная по ПК и ВК в режиме
УВД;
- вертикальная по ВК в режиме RBS;
масса антенны
- 1500 кг.
В состав антенной системы входят:
зеркальная антенна двойной кривизны;
антенна подавления ВК УВД;
антенна подавления передней полусферы режима RBS;
антенна подавления задней полусферы режима RBS.
Требуемые размеры ДН обеспечиваются геометрическими размерами зеркала, а положение в вертикальной плоскости – смещением облучателей НУ и ВУ из фокуса (рис.1.2).
293
Рис.1.2.Формирование ДН антенны АОРЛ-85
4 - облучатель нижних углов;
1 - вертикальное сечение зерка5 - облучатель верхних углов;
ла антенны;
2 - ДН – верхний луч;
3 - ДН – нижний луч;
Для обеспечения совпадения максимумов ДН антенны в диапазонах частот первичного и вторичного каналов применяется совмещенный трехканальный рупорный облучатель НУ, который работает на излучение и прием сигналов по первичному и вторичному
каналам.
294
fнес.
ПРД ПК
зап.
Мод.
воб.
НУ
Антенный
переключ.
30кВт
25мкс
740МГц
ОД
МД
1090
5МГц
КИКО
УПФ
Гет.
1030
НЧ
ПРМ ПК
ШСС
В/ФД
видео
ВУ
ПРМ
ВК
УВД
Осн.ОД
Под. ОД
Шкаф
КДП
видео
RBS
ПРМ
ВК
RBS
Подавл.
МД
Под.МД
Осн. МД
Циркулятор
1030МГц
1090
код
запросов
3
ОД
МД
1
Рупор
ВУ
УВЧ
УВЧ
ПРД
ВК
Мод.
Фидерное устройство
В/АД
20МГц
кабель
Рупор НУ
ВК-ОД
ВК-МД
Антенна
подавл.
МД
Антенна
подавл.
МД
рупоры
Антенна
подавл.
ОД
Антенна
подавл.
МД
Циркулятор "3"
0,8 мкс
1кВт
Переключатель
1030
Рис.1.1.Структурная схема АОРЛ-85
- подавл.
перекл.
295
Конструктивно совмещенный облучатель НУ (рис.1.3.)выполнен
в виде двух отрезков волноводов разного сечения, соединенных согласующим переходом. Возбуждение волн ПК осуществляется несимметричным вибратором, установленным в боковой стенке волновода
сечением 175 х 84 мм. Расстояние от вибратора до закороченной задней стенки волновода составляет, примерно, четверть длины волны
ПК
гориз.
ОК
КП
МД
ОД
ОК МД
1030
1090 запр.
ОК
ОД
КП
МД
верт.
на средней частоте ПК.
Рис.1.3. Совмещённый облучатель нижних углов
Рис.1.4. Диаграммы направленности
АОРЛ-85
1. ДН зеркальной антенны
2. ДН антенны подавления режима УВД
3. ДН антенны подавления передней по
лусферы режима RBS
В диапазоне частот ВК облучатель возбуждается штырями, установленными на средних линиях стенок волновода сечением 210 *
190 мм. В режиме RBS применяется один вертикальный штырь, работающий на излучение запросных и прием ответных сигналов; в режи-
296
ме УВД используются два горизонтальных штыря, запитанных в противофазе, работающих только на прием.
Для исключения срабатывания самолетных ответчиков от сигналов ВК в направлении боковых лепестков в РЛС обеспечивается подавление сигналов боковых лепестков по запросу и ответу в режиме
RBS и по ответу в режиме УВД.
В режиме RBS применяются антенны подавления передней и
задней полусферы. Антенна подавления передней полусферы использует два облучателя, работающих с отражателем двойной кривизны, расположенных по обе стороны облучателя НУ (рис.1.3). Облучатели запитываются в противофазе и формируют в горизонтальной
плоскости диаграмму направленности типа "двойной колокол" с провалом в направлении максимума основной ДН (рис.1.4.). Облучатели
выполнены в виде волноводов с закороченной задней стенкой, возбуждаемых несимметричным вибратором.
Антенна подавления задней полусферы представляет симметричный вибратор, установленный над отражающим экраном и закрепленный на задней стороне отражателя двойной кривизны. Вибратор
защищен от внешних воздействий обтекателем и имеет возможность
регулировки угла наклона относительно горизонта.
Рис.1.5. Антенно-фидерный тракт АОРЛ-85
Антенна подавления режима УВД представляет собой вертикальный ряд щелей, прорезанных в широкой стенке волновода, воз-
297
буждаемого штырем. Волновод выполнен из металлической сетки с
размером ячеек 20 * 20 мм. Для расширения ДН в вертикальной плоскости антенна имеет приставку, состоящую из кольцевого излучателя
с экраном.
Диаграммы направленности антенной системы АОРЛ-85 приведены на рис.1.4.
Передача сигналов от передающих устройств к антенне и принятых
сигналов к приемным устройствам ПК и ВК обеспечивается фидерным трактом.
С целью сокращения числа вращающихся переходов до трёх в состав
фидерного тракта включены частотно - разделительные фильтры (ЧРФ) I и
II, представляющие собой устройства частотного уплотнения (рис.1.5).
ЧРФ I уплотняет в одном фидере эхо-сигналы ВУ, сигналы запроса ВК
на f = 1030 МГц и ответные сигналы ВК, принимаемые по основным лепесткам антенн режимов УВД на f = 740 МГц и RBS на f = 1090 МГц. ЧРФ II
обеспечивает передачу по одному фидеру сигналов подавления режима +
УВД по каналу запроса и ответных сигналов от антенн подавления RBS и
УВД.
2. Передающее устройство первичного канала АОРЛ-85
2.1. Технические характеристики передающего устройства
первичного канала
Передающее устройство ПК предназначено для формирования и
усиления радиоимпульсов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) и монохроматических (МОНО) радиоимпульсов.
Технические характеристики передающего устройства ПК:
- рабочие частоты полукомплектов передатчиков ПК:
298
- вид зондирующего сигнала:
линейно частотно-модулированный сигнал (режим ЛЧМ)
с длительностью огибающей импульса
(25 ± 1,5 )мкс;
монохроматический немодулированный сигнал
режим (МОНО) с длительностью
2,5 мкс.
- импульсная мощность передатчика
25…40 кВт;
- время включения
не более 6 мин;
- потребляемая мощность
по сети 220 В 50 Гц
3 кВт;
сеть + 27 В
3 А;
сеть – 27 В
1 А.
В состав передающего устройства входят следующие шкафы и
блоки:
- устройство преобразования и фильтрации УПФ
(территориально расположено в шкафу приёмного устройства);
- блок управления;
- блок включения;
- шкаф модулятора предварительного усилителя мощности
(ПУМ)
- шкаф модулятора выходного усилителя мощности (ВУМ);
- шкаф выпрямителя ± 12 кВ;
- развязывающее устройство;
- установка СВЧ - прибора.
2.2. Структурная схема передающего устройства первичного канала
Передающее устройство АОРЛ-85 выполнено по многокаскадной схеме и содержит задающий генератор (УПФ) ЛЧМ и МОНО сигналов, предвари- № канала
тель1 полукомплект,
2 полукомплект,
ный
МГц
МГц
усили
1 канал
1216
1258
литель
2 канал
1220
1262
мощ3 канал
1232
1274
ности
4 канал
1236
1278
на
ЛБВ
УВИ-68 и оконечный усилитель мощности на амплитроне МИУ-79.
299
Формирование импульсов ЛЧМ и МОНО производится в гетеродине возбудителе, входящем в состав устройства преобразования и фильтрации
(УПФ) передатчика.
В задающем генераторе (УПФ) применён пассивный способ
формирования ЛЧМ сигнала на промежуточной частоте (рис.2.1.). В
качестве пассивного формирователя выбрана дисперсионная ультразвуковая линия задержки, которая представляет собой звукопровод из
монокристалла кварца с нанесёнными на его рабочую поверхность
тонкими металлическими полосками, преобразующими электрические
сигналы в поверхностные ультразвуковые волны. Выходной преобразователь осуществляет обратную операцию - ультразвуковые волны
преобразуются в электрические сигналы.
Распределение металлических полосок во входном преобразователе носит эквидистантный характер. Расстояние между соседними полосками выбирается из условия настройки на среднюю частоту девиации fо = 20 МГц. Число полосок определяет полосу пропускания преобразователя. Выходной преобразователь содержит ряд металлических полосок с неравномерным шагом. Благодаря этому при
распространении ультразвуковой волны вдоль звукопровода на выходных зажимах преобразователя образуются электрические сигналы
переменной частоты, а сам сигнал "растягивается" во времени. Закон
размещения полосок на звуконосителе подобран таким образом, чтобы выходной сигнал имел девиацию частоты 1МГц.
20 МГц
t
U вх.
U вых
7 шт.
t
на схему коммут.
(кг-нкг)
19 шт.
20МГц
КГ
БУ
ЭП
непр.
0,5мкс
мод-р
возбудит.
t
3,5мкс
0,5 мкс
компен.
усилит.
24мкс
2,5мкс
2,5мкс
вых.У
М
ДУЛЗ
ус-ль
47дБ
Вых. ЛЧМ 29 мкс
20±0,5 МГц на
смесит. 1 УПФ
Рис.2.1. Принцип формирования ЛЧМ сигнала
300
Генератор стабилизированный кварцем, вырабатывает непрерывный сигнал частотой 20 МГц, который в модуляторе преобразуется
в радиоимпульсы длительностью 0,5 мкс. В ДУЛЗ, из-за различной
временной задержки составляющих спектра, импульсы расширяются
по длительности до 29 мкс и приобретают линейное внутриимпульсное изменение частоты от 19,5 до 20,5 МГц. После усилителя, необходимого для компенсации затухания сигналов в УЛЗ, ЛЧМ - импульсный сигнал поступает на выход гетеродина - возбудителя для дальнейшего преобразования его в схеме УПФ.
Кроме импульсного сигнала, ЛЧМ гетеродин - возбудитель генерирует
также непрерывные сигналы стабильной частоты 20 МГц, которые используются в качестве опорных в АПОИ и фазовых детекторах системы СДЦ.
Дальнейшее преобразование ЛЧМ сигнала производится путём
переноса его в область рабочих частот (1216…1278) МГц, для чего
используется гетеродин приёмного устройства и смесители – преобразователи УПФ (рис.2.2).
Так как непосредственное смешение частот fг и fо затруднено изза их несоизмеримости, для формирования выходного сигнала fс применяется двойное преобразование частоты.
301
Рис.2.2. УПФ. Схема структурная электрическая
302
Рис.2.3. УПФ. Схема структурная электрическая (модернизированный вариант)
303
304
Рис.2.4. Структурная схема передающего устройства первичного канала
305
Непрерывные колебания частотой 55,6667 МГц вырабатываются
кварцевым автогенератором и через буферный каскад поступают на
утроитель частоты. Далее колебания частоты 167 МГц усиливаются
двухкаскадным усилителем мощности и через делитель мощности поступают на смесители 1 и 2.
Сигнал ЛЧМ на средней частоте fо смешивается в преобразователе I с сигналом частотой 167 МГц и фильтр выделяет разностную
частоту (167 – fо) МГц. В преобразователе II импульс 29 мкс напряжения гетеродинной частоты fг смешивается с сигналом частотой 167
МГц и фильтр выделяет импульс разностной частоты (fг - 167) МГц.
Преобразователь III смешивает сигналы частот (167 - fо) МГц и (fг 167) МГц, а третий фильтр выделяет суммарную частоту
(fг -167) МГц + (167 – fо) MГц = (fг - fо) МГц.
Таким образом, нестабильность генератора частоты 167 МГц не
оказывает влияния на стабильность сигнала результирующей частоты
(fг - fо) МГц.
После УПФ СВЧ - сигнал fс в виде импульса длительностью 29
мкс с линейной частотной внутриимпульсной модуляцией усиливается
в транзисторном усилителе и поступает на ЛБВ УВИ-68 (рис.2.4.). В
ЛБВ производятся дальнейшее усиление сигнала и его модуляция импульсами длительностью 27 мкс. Начало и конец импульса определяются сигналами «Запуск ПУМ», поступающими в клок управления передатчика из синхронизирующего устройства. Модулятор имеет небольшую мощность и питается от выпрямителя ±1,5 кВ. На входе и
выходе ЛБВ установлены детекторные головки, позволяющие, визуально осциллографом, контролировать огибающие СВЧ – сигналов.
Оконечный каскад передатчика выполнен на амплитроне МИУ79. Модуляция амплитрона производится мощными импульсами длительностью 25мкс и напряжением 5...13кВ от модулятора с частичным
разрядом накопителя . Длительность модулирующего импульса и его
положение выбираются таким образом, чтобы начало и конец возбуждения амплитрона происходили соответственно раньше и позже, чем
на амплитрон подан модулирующий импульс. В противном случае в
амплитроне могут возникнуть колебания паразитных частот. Выходной сигнал передатчика, через направленный ответвитель (НО) и развязывающее устройство на основе ферритового циркулятора, поступает в фидерный тракт. С выходов НО снимаются сигналы огибающих
падающей и отражённой волн, что позволяет вести в блоке управления контроль мощности и состояния согласования фидерного тракта.
306
В модификации АОРЛ-85К(ТК) дополнительно к режиму ЛЧМ, с
целью уменьшения минимальной дальности действия, введён режим
МОНО. В этом режиме передатчик формирует монохроматический
радиоимпульс длительностью 2,5 мкс. Схема модернизированного
УПФ приведена на рис.2.3. Основные отличия вариантов УПФ заключаются в способе и сигналах управления переключателями У14, У15 и
введении в схему коммутатора 2.
Формирование задающих сигналов происходит следующим образом. При подаче на коммутатор 2 строба МОНО с уровнем лог.1,
происходит подключение ДУЛЗ к гетеродину – возбудителю, УПФ
формирует ЛЧМ сигнал, т.е. схема работает аналогично предыдущей.
При подаче на коммутатор 2 строба МОНО с уровнем лог.0, а на переключатели У14, У15 импульса запуска 6 мкс, отключается от гетеродина – возбудителя ДУЛЗ и УПФ вырабатывает гладкий радиоимпульс длительностью 6 мкс.
2.3. Предварительный усилитель мощности. Принцип работы, варианты технической реализации
Предварительный усилитель мощности (ПУМ) предназначен для
усиления и формирования по длительности сигнала возбуждения выходного усилителя мощности (ВУМ).
Задающие сигналы ЛЧМ (τИ = 29 мкс) или МОНО(τИ = 6 мкс),
мощностью 5 мВт, подаются из УПФ на пятикаскадный транзисторный
усилитель. Для снижения взаимного влияния УПФ и ПУМ на входе и
выходе усилителя установлены ферритовые циркуляторы W1 и W2
(рис.2.5).
Усиленный до 1…3 Вт сигнал, поступает для контроля огибающей на
детекторную головку и далее на вход усилителя на ЛБВ УВИ-68. Усилитель
на ЛБВ увеличивает мощность сигнала до. 5 кВт и нормирует по длительности до 27 мкс. Нормировка производится подачей модулирующего импульса,
передний и задний фронты которого определяются синхроимпульсами ЗАП I
и ЗАП II, поступающими в ПУМ через блок управления от синхронизатора
шкафа ШСС.
Модулятор ПУМ (рис.2.6) обеспечивает формирование и подачу на модулятор ЛБВ отрицательного импульса напряжением 1,5 кВ.
В исходном состоянии лампы VL1, VL2, VL3 закрыты отрицательными напряжениями от источников смещения – 150 В и - 50 В, VL4 открыта.
Через открытую VL4 на модулятор ЛБВ подаётся напряжение – 1,5 кВ и
лампа заперта. Синхроимпульсы ЗАП I и ЗАП II пройдя через эмиттерные
307
повторители на VT3 и VT4 открывают ключи на VT5 и VT6. Открытие ключевых транзисторов приводит к быстрому разряду конденсаторов С11 и С12,
ранее заряженных от источника + 400 В, через первичные обмотки импульсных трансформаторов TV1 и TV3.
С выходов трансформаторов TV1 и TV3 импульсы положительной полярности амплитудой + (200…300) В поступают на управляющие сетки ламп
VL1 и VL2. В результате VL1 открывается и напряжение + 1,5 кВ прикладывается к модулятору ЛБВ и резистивному делителю R13…R24. Скачок напряжения с R13 через каскад управления открывает VL3 и напряжение от
источника + 1,5 кВ подключается к модулятору ЛБВ. Одновременно с R24
снимается сигнал, запирающий VL4.
fн
W1
5мВт
A1
VT1
A2
VT2
A3
VT3
L4
R1
+12В
R2
+12В
+20В
R4
R6
R3
fн
W2
A5
VT5
A4
VT4
2,5Вт
Рис.2.5. Транзисторный усилитель мощности
С приходом синхроимпульса ЗАП II, открывается лампа VL2 и шунтирует делитель R13…R24, в результате чего запирается лампа VL3 и открывается VL4, формируя при этом задний фронт модулирующего импульса. В
схеме восстанавливается исходное состояние. В качестве ключевых ламп в
ПУМ использованы ГМИ-6.
В РЛС последних лет выпусков в конструкцию ПУМ внесены изменения.
Усилитель на ЛБВ УВИ-68 заменен двухкаскадным усилителем на
лампах ГС-15, а также изменена конструкция и увеличена мощность транзисторного усилителя (рис.2.7).
308
Рис.2.7. Предварительный усилитель мощности модернизированный
309
ЗАП I
25 В
VT3
VT5
ЭП
ключ
TV1
1,5кВ
VT1
200В
С10
каскад
управ.
VL1
VL3
(закрыт)
-150В
-50В
С11
R15-17
+400В
ЛБВ
VT4
VT6
ЛБВ
TV3
R14-23
200В
ЗАП II
ЭП
R53
на катод
R13
R18-20
C12
-12кВ
на модул.
ключ
VL2
25 В
1,5кВ
VT2
каскад
C8 управ.
VL4
(открыт)
-150В
R24
Рис.2.6. Модулятор ПУМ. Схема электрическая функциональная
310
311
Питание усилительных каскадов производится от источников + 1,5 кВ
и + 4 кВ. Формирование модулирующих импульсов синхронизируется импульсами ЗАП I и ЗАП II. Модуляция производится по катодным цепям импульсами – 50 В, по цепям экранных сеток – напряжением +750 В.
2.4. Выходной усилитель мощности.
Принцип работы, варианты технической реализации
Выходной усилитель мощности (ВУМ) обеспечивает усиление зондирующего сигнала по мощности до (25…40) кВт, выполнен на амплитроне
МИУ-79 и питается импульсным напряжением (5…10) кВ длительностью 25
мкс.
Состав ВУМ:
- импульсный усилитель;
- подмодулятор на ГМИ-6;
- модулятор на 2-х ГМИ-42Б;
- выпрямители ± 400 в, +1,5 кВ.
Импульсное питание амплитрона МИУ-79 производится следующим
образом. Импульс запуска ВУМ длительностью 25 мкс от ШСС поступает
через блок управления на пятикаскадный транзисторный усилитель, усиливается по амплитуде до (150…200) В и подаётся сетку лампы ГМИ-6 подмодулятора.
С выхода подмодулятора импульс амплитудой 1000 В через Т1 поступает на управляющую сетку модуляторной лампы VL2. Лампа VL2 запитана
по анодной цепи через разрядную лампу VL1 напряжением + 12 кВ от высоковольтного выпрямителя (ВВВ).
В исходном состоянии лампа VL1 открыта, а VL2 – закрыта. Конденсаторы накопителя С2…С4 по цепи « + 12 кВ ВВВ, R35, Л1, R5, R6,
VD6…VD9, корпус» заряжены до напряжения + 12 кВ. С приходом импульса
запуска VL2 открывается и накопитель С2…С4 начинает разряжаться по цепи « + накопителя, открытая лампа VL2, резисторы R30…32, корпус, амплитрон, - накопителя». Длительность и форма модулирующего импульса контролируется в гнезде S12. С накопителя снимается сигнал обратной связи,
позволяющий регулировать величину импульсного напряжения, подаваемого
на амплитрон.
Реле Р2.1. и Р3.1. позволяют контролировать значения токов амплитрона и срабатывают про увеличении тока, индицируя состояния «ухудшения» и
«авария». В режиме «авария» с ВУМ снимается питающее напряжение + 12
кВ. По стрелочному прибору ведётся контроль тока ВУМ.
312
С7
R26 VD7
Л1
R28-R93
200В
25мкс
ШСС, БУ
Усилитель
Т1-Т5
ГМИ-6
1000В
Т1
400В
СВЧ вх. ЛЧМ 27 мкс от ПУМ
ГМИ-42Б
Л2
+
С2
R30-32
+1,5кВ
Р2.1-авария ср. тока ВУМ
С4-
МИУ-79
12кВ
R29
СВЧ вых.
ЛЧМ 25мкс
МОНО 2,5 мкс
R6
S12
Ек -100В
ГМИ-42Б
R35 12кВ
+
VD6
Цепь ОС
-400В
VD9
на тиристорн.
регулятор
Р3.1-"Ухудшение"
C1
VD8 Р2.1
Р3.1
C9
+
R5
R38
R40
Рис.2.8.ВУМ. Схема электрическая функциональная
313
2.5. Высоковольтный выпрямитель. Принцип регулирования и
стабилизации питающих напряжений для усилительной цепочки передатчика
Высоковольтный выпрямитель (ВВВ) предназначен для получения стабилизированных напряжений + 12 кВ и – 12 кВ, необходимых для питания
высоковольтных цепей передатчика первичного канала.
Характеристики ВВВ:
- выходные стабилизированные напряжения ± 12 кВ;
- плавная установка номинальных значений напряжений за (2…3) с;
- включение напряжения + 12 кВ в момент возрастания напряжения –
12 кВ до уровня – 7,5 кВ.
ВВВ представляет собой стабилизаторы компенсационного типа с регулирующими элементами на тиристорах (рис.2.9). Рассмотрим работу ВВВ
– 12 кВ. Схема ВВВ + 12 кВ аналогична, отличия заключаются в полярности
включения тиристоров, диодов выпрямителя и, связанных с этим, элементов
регулирования.
При включении высокого напряжения срабатывает контактор КМ1 и
трёхфазное напряжение 220 В 400 Гц подаётся на тиристорный регулятор. В
начальный момент с выхода УПТ выдаётся максимальное напряжение регулирования Uрег = + 15 В и тиристоры регулятора работают с отсечкой 90 градусов по каждому полупериоду фаз А, В, С (рис2.10). Для регулирования напряжения по каждой фазе применяется два тиристора.
Схема повышения выходного напряжения в УПТ начинает плавно
уменьшать напряжение Uрег, изменяя угол отсечки тиристоров, в результате
чего Uвых.ВВВ возрастает до значения, установленного регулировкой R7. При
значении Uвых.ВВВ = - 7,5 кВ формируется сигнал разрешения на включение
ВВВ +12 кВ. Выходные напряжения обеих выпрямителей достигнут установившихся значений за 2…3 секунды.
Стабилизация выходных напряжений осуществляется путем выработки
управляющего напряжения в УПТ по результатам сравнения текущего выходного напряжения Uвых.ВВВ, определенного значением R7, с опорным Uоп.
Если Uвых.ВВВ > Uоп, то Uрег УПТ возрастает, что приводит у росту значения
угла отсечки тиристоров, и Uвых.ВВВ снижается. Если Uвых.ВВВ > Uвых.ВВВ макс, то
вырабатывается сигнал защиты, который отключает КМ1, а на передней панели шкафа ВВВ загорается светодиод «защита». С резисторов R60…R62
снимается сигнал защиты по току, снижающий Uвых.ВВВ до уровня, при котором текущее значение тока не превышает номинального значения.
314
Рис. 2.9. Высоковольтный выпрямитель – 12 кВ
Рис. 2.10. Регулирование напряжения по одной фазе питающей сети
2.6. Эксплуатационные настройки и регулировки передающего
устройства
Передатчик ПК работает в двух режимах: «Работа» и «Ремонт». В первом включение производится централизованно (дистанционный режим
управления), во втором – включение местное, органами управления, размещёнными на передних панелях шкафов передатчика.
В передатчике предусмотрена «блокировка» всех шкафов, нарушение
которой приводит к выключению «высокого» напряжения. При замкнутых
контактах блокировки на каждом шкафе горит светодиод «Блокировка». Для
усилительных приборов передатчика ПК применено двухступенчатое вклю-
315
чение накала. В течение 20 секунд напряжения накала подаются через ограничительные резисторы, затем прикладывается полное напряжение накала.
Включение и отключение передатчика в местном и централизованном
режимах производится блоком управления (БУ), временная выдержка между
моментами включения высокого и накала составляет 5 минут . Кнопкой
ШУНТ 5 мин. можно произвести включение высокого без задержки. БУ выключает высокое при возникновении в передатчике аварий по мощности и
току, а также восьмикратное выключение запуском ВУМ при аварии и его
повторное включение. Блоком управления обеспечивается обдув элементов
передатчика в течении 5 минут после выключения высокого напряжения.
В процессе эксплуатации контролю подлежат следующие параметры
передатчика ПК:
1. Длительность огибающих выходного СВЧ сигнала.
Контроль производится в гнезде ОГИБ.ВУМ на БУ. Штатные значения
должны составлять:
амплитуда импульса – 8 В ± 1 В;
длительность
ЛЧМ
23,5…26,5 мкс;
МОНО
2 ± 0,5 мкс;
период
2340 ± 300 мкс.
2. Длительность огибающих ПУМ.
Контроль производится в гнезде ОГИБ.ПУМ на шкафе ПУМ. Штатные
значения должны составлять:
амплитуда импульса
20 В ± 1 В;
длительность
ЛЧМ
27…28 мкс;
МОНО
3,2…3,8 мкс;
3. Длительность модулирующих импульсов в ПУМ и ВУМ
Контроль производится в гнездах Модул. имп. ВУМ и Модул. имп.
ПУМ.
для ВУМ
ЛЧМ
24…26 мкс;
МОНО
1,5…2,8 мкс;
для ПУМ
ЛЧМ
27…29 мкс;
МОНО
3,2…3,8 мкс;
4. Величина средних токов УВИ-68 и МИУ-79.
Контроль производится по стрелочным приборам, установленным на
передних панелях шкафов. Токи должны соответствовать значениям, приведённым в паспортах на приборы.
5. Мощность на выходе передатчика.
Контроль производится по прибору блока управления. Штатное значение должно составлять Рвых > 30 кВт (Используется график на передней панели БУ, показания прибора - ≥ 60 мкА).
316
Регулировке подлежит значение выходных напряжений – 12 кВ и + 12
кВ. Регулировка производится по форме огибающей СВЧ сигнала на выходе
резисторами R7 (- 12 кВ) и R76 (+ 12 кВ).
3. Приемное устройство первичного канала.
3.1. Технические характеристики приемного устройства первичного канала
Приёмное устройство ПК предназначено для усиления и преобразования высокочастотных сигналов от облучателей НУ и ВУ, а также
для формирования сигналов ЛЧМ и МОНО для возбуждения передающего устройства ПК.
Технические характеристики:
- Чувствительность приёмного устройства
минус 137дБ / Вт - режим МОНО;
минус 140дБ / Вт - режим ЛЧМ;
- Избирательность по зеркальному каналу
не менее 60 дБ;
- Коэффициент подавления
в режиме двукратной ЧПК
не менее 24 дБ;
- Динамический диапазон
по выходу амплитудного и когерентного каналов не менее 16 дБ.
Приёмное устройство ПК включает:
- УВЧ НУ, расположенный в установке СВЧ - прибора ПРД ПК;
- УВЧ ВУ, размещённый в антенной системе между облучателем
ВУ и ЧРУ;
- шкаф приёмного устройства ПК:
блок высокочастотного распределения;
блок приёмника ПК;
устройство преобразования и фильтрации (УПФ);
устройство обработки видеосигналов (УОВС).
3.2. Структурная схема приемного устройства первичного канала
Структурная схема приемного устройства ПК приведена на рис.3.1.
317
Эхо – сигналы от облучателей НУ и ВУ обеих полукомплектов после
усиления в УВЧ поступают в блок ВЧ разделения (БВЧР). С второго полукомплекта АОРЛ-85 сигналы с трактов НУ и ВУ поступают в БВЧ по 40 –
метровым коаксиальным кабелям Р, где усиливаются компенсирующими
усилителями.
Усилители высокой частоты каналов НУ и ВУ идентичны и выполнены
в виде транзисторного модуля. Коэффициент усиления УВЧ составляет 17дБ.
Максимально допустимая мощность СВЧ колебаний на входе УВЧ
2мВт. Для защиты УВЧ установлены ограничители, снижающие уровень
входного сигнала до допустимых значений.
Далее сигналы трактов НУ и ВУ поступают, в идентичные шкафы своего полукомплекта, на блоки ПРМ ПК, где объединяются на переключателях
НУ-ВУ и подаются на преселектор. При этом сигнал ВУ проходит через аттенюатор ВАРУ, предназначенный для улучшения условий работы приёмника в ближней зоне в условиях сильных отражений от местных предметов.
Аттенюатор ВАРУ изменяет своё затухание в соответствии с управляющим напряжением, вырабатываемым платой ВАРУ. Переключатель ВУНУ управляет манипулятором. В ближней зоне (0... 50 км с дискретностью 10
км) вход приёмника подключается к тракту ВУ, а за пределами зоны на вход
приёмника подаются сигналы НУ. Манипулятор, кроме того, управляет работой ВЧ переключателя, подключающего гетеродин к УПФ, и является ключевым усилителем тока управляющих сигналов.
Далее сигналы преобразуются по частоте в смесителе и дальнейшее
усиление происходит в усилителе промежуточной частоты.
В УПЧ происходит сжатие ЛЧМ - сигнала длительностью 25 мкс по
времени в узкие радиоимпульсы длительностью около 3 мкс. Сжатие осуществляется в дисперсионной УЛЗ. С выхода последнего каскада УПЧ сигналы
на ПЧ подаются на плату детекторов в блок УОВС.
В УПЧ имеется схема шумовой регулировки усиления (ШАРУ), поддерживающая напряжение шумов на постоянном уровне. Работа схемы ШАРУ контролируется схемой допускового контроля, расположенной на плате
ВАРУ. В случае ухода напряжения шумов за пределы допуска вырабатывается напряжение 27 В, которое подаётся на один из светодиодов «Уровень шумов миним.» или «Уровень шумов макс.», расположенных на передней панели блока приёмника.
На УПФ подаются сигналы гетеродина и запускающие импульсы. Под
воздействием этих сигналов в УПФ вырабатываются радиоимпульсы длительностью 29 мкс с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией и
радиоимпульсы МОНО, длительностью 6 мкс. Кроме того, в УПФ вырабатываются колебания опорной промежуточной частоты 20 МГц, которые подаются на фазовые детекторы блока УОВС.
318
Рис.3.1. Приёмник ПК. Схема электрическая структурная
319
Управление работой приёмного устройства может осуществляться как
дистанционно, так и с передней панели блока приёмника.
Преселектор обеспечивает избирательность по зеркальному каналу не
менее 60 дБ и выполнен в виде двух узкополосных фильтров (фильтр 1,2 для
1 и 2 частотных каналов, и фильтр 3,4 для 3 и 4 частотных каналов). Переключение фильтров осуществляется с помощью переключателей на входе и
на выходе.
Напомним, что каждый комплект аппаратуры ПК может работать на
одной из 4 фиксированных частот. Выбор частот производится переключателем "Канал" на передней панели блока приёмника. При смене частот излучения автоматически производится переключение фильтров преселектора и соответствующих кварцев в автогенераторе гетеродина.
Смеситель выполнен по балансной схеме на базе полоскового гибридного кольца и обеспечивает потери преобразования в диапазоне частот приёмника не долее 7 дБ. На второй вход смесителя поступают колебания гетеродина. Номинальная мощность гетеродина необходимая для работы смесителя, составляет 0,5 мВт.
R15 "ток кристалла"
ГЕТЕРОДИН
VT1
кварц АГ
БУ
VT2
VT4
X3
V6
УМ
VT8
X6
VT3
X3
VT5
УМ
VT7
X6
f гет.
1мВт
на смеситель
VT9
УМ
10мВ
C10
VT 1(СХЕМА БАТЛЕРА)
БУ
С8
R1
С7
С1
R31
C2
L1
R32
C4
R2
кв. фил.
R3
R17
Рис.3.2. Гетеродин приёмного устройства первичного канала.
Гетеродин генерирует высокостабильные колебания для смесителя ( не
менее 0,5 мВт) и для УПФ (10 мВт). Гетеродин первого комплекта генерирует колебания частот: 1236 МГц, 1240 МГц, 1252 МГц, 1256 МГц, а гетеродин
второго комплекта: 1278 МГц, 1282 МГц, 1294 МГц и 1298 МГц. В состав гетеродина входят кварцевый генератор с буферным усилителем и два усилительно - умножительных тракта (рис. 3.2.) для смесителя и для УПФ.
320
В смесительно - умножительном тракте смесителя частота сигнала умножается на 3, затем сигнал усиливается по мощности и производится умножение частоты на 6 варакторным умножителем.
Сигнал восемнадцатой гармоники кварца выделяется с помощью выходного фильтра гетеродина. Фильтр обеспечивает необходимое подавление сигналов, лежащих вне полосы пропускания. Для установки оптимального значения токов диодов смесителя, выходную мощность этого тракта
можно регулировать с помощью переменного резистора «Ток кристалла» на
передней панели блока ПРМ. Тракт гетеродина, работающий на УПФ, выполнен аналогично. Отличие состоит в том, что отсутствует регулировка
мощности и добавлен мощный выходной каскад. Кроме того, на вход УПФ
сигнал гетеродина проходит вначале через циркулятор, а затем через фильтр.
Циркулятор обеспечивает направленную передачу ВЧ сигнала в диапазоне
частот гетеродина.
В зависимости от номера частотного канала на автогенератор поступает управляющее напряжение, подключающее к нему один из 4 кварцев.
ПУПЧ представляет собой двухкаскадный усилитель на транзисторах.
Нагрузкой первого каскада является четырёхзвенный фильтр сосредоточенной селекции (ФСС). Второй каскад является широкополосным, имеет небольшое усиление и обеспечивает согласование с волновым сопротивлением
кабеля, соединяющего ПУПЧ и УПЧ.
Коэффициент усиления ПУПЧ составляет 20 дБ, полоса пропускания (3
±0,5) МГц.
Усилитель промежуточной частоты имеет коэффициент усиления 80
дБ, полосу пропускания 2 МГц и содержит главный УПЧ, фильтр сжатия на
ДУЛЗ, компенсирующий УПЧ и схему ШАРУ.
Главный УПЧ служит для основного усиления ЛЧМ - сигнала и состоит из пятикаскадного усилителя на транзисторах и контрольного детектора.
Каскады УПЧ собраны по каскодной схеме ОК-ОЭ с гальванической связью
между транзисторами. Эмиттерный повторитель, стоящий на входе каждого
каскада, обеспечивает устойчивость усиления и настройки при различных
дестабилизирующих факторах. На первый каскад подаётся регулирующее
напряжение ШАРУ (или РРУ). С нагрузки последнего каскада ЛЧМ - сигнал
подаётся на фильтр сжатия. Этот же сигнал детектируется контрольным детектором и выводится на контрольное гнездо блока приёмника.
Фильтр сжатия ЛЧМ - сигнала выполнен на дисперсионной УЛЗ, работающей на поверхностных акустических волнах (ПАВ).
321
+12В
+12В
L1
R1
R2
C7
VT1
R74
R12
C12
R9
Полос.
фильтр
=2МГц
VD1
VT2
C8-C17
L2-L5
УП4
1/2/3
L27
C78
РРУ-ШАРУ
R75
R15
R13
R81
D8
VT16
R16
R10
R77
D9
VT15
C24 R14
устойч.
усилен.
R18
-12,6В
вых. дет.
УПЧ5
ПУПЧ
ПЧ
гет.
Iкр1
ШАРУ
25мкс
3мкс
Дет.
УПЧ6-10
СМ
Iкр2
сигн.
VD6
ДУЛЗ
VT2-12
УОВС
ЭП
Контр.
дет.
VT13
VT9,
VT10
УОВС
видео контроль
Рис.3.3.Каскады УПЧ приёмника первичного канала
видео
"контроль"
322
ДУЛЗ представляет собой звукопровод из монокристалла кварца с нанесёнными на его рабочую поверхность тонкими металлическими полосками, которые преобразуют энергию электрического сигнала в энергию поверхностной ультразвуковой волны и наоборот и формируют дисперсионную
характеристику линии. Время задержки при прохождении такой линии у различных частот различно и выбирается таким, чтобы при поступлении на вход
радиоимпульса с ЛЧМ к выходу линии все частотные составляющие импульса пришли одновременно. При этом амплитуда результирующего импульса
резко возрастает, а длительность сигнала уменьшается, т. е. происходит сжатие сигнала. Сжатие импульса позволяет существенно повысить точность и
разрешающую способность первичного канала.
Компенсирующий УПЧ предназначен для компенсации ослабленных
сигналов в ДУЛЗ (примерно в 40 дБ) и содержит 5 каскадов усилителя на
транзисторах и детектор. Величина ослабления сигнала в фильтре сжатия
может меняться от образца к образцу ДУЛЗ. Для компенсации этого разброса
предусмотрена ручная регулировка усиления.
Выходной сигнал на ПЧ транслируется на плату детекторов УОВС.
Продетектированный сигнал с выхода УПЧ подаётся на схему ШАРУ и выводится на контрольное гнездо блока приёмника.
3.3. Принцип работы устройств адаптации приемного тракта ПК
К устройствам адаптации приёмного тракта первичного канала АОРЛ85 относятся схемы ШАРУ и ВАРУ.
Схема шумовой автоматической регулировки усиления (ШАРУ) предназначена для поддержания постоянным (0,5 В) уровня шумов на выходе
УПЧ с точностью ± 20%. В УПЧ ПК применена сильно задержанная схема
ШАРУ.
Функциональная схема ШАРУ приведена на рис. 3.4. Выходное напряжение с детектора УПЧ VD7 подаётся на усилитель напряжения DА1 и через
эмиттерный повторитель поступает на минимальный пик-детектор VD12,
R95, C93, имеющий большую постоянную времени, и выдающий на своём
выходе напряжение, пропорциональное минимальному уровню шумов на
выходе амплитудного детектора УПЧ. Время разряда цепи R95, C93 существенно меньше, поэтому короткие импульсы сигнала не оказывают заметного
влияние на выходное напряжение пик-детектора. С выхода пик-детектора
напряжение усиливается усилителями DA2 и DA3 и подаётся на схему допускового контроля шумов, расположенную на плате ВАРУ. Задержка срабатывания ШАРУ создаётся пороговым смещением на выходной усилитель
323
ШАРУ DA3 от потенциометра R110 «порог ШАРУ». При превышении этого
порога изменяется ток в цепи регулируемого каскада УПЧ.
В приёмном устройстве предусмотрена возможность отключения схемы ШАРУ с помощью кнопки РРУ. В этом случае осуществляется ручная регулировка усиления УПЧ. Для компенсации изменения уровня шумов на выходе детектора УПЧ во время действия импульса ВАРУ на базу эмиттерного
повторителя подаётся бланкирующий импульс с платы ВАРУ.
Плата ВАРУ предназначена для формирования управляющего напряжения аттенюатором в канале ВУ, допускового измерения уровня выходных
шумов приёмника и выработки бланка схемы ШАРУ.
Параметры импульсного напряжения ВАРУ:
амплитуда
0…..5 В;
длительность пьедестала
25….30 мкс;
длительность импульса
50…450 мкс;
длительность импульса бланка 150…250 мкс.
Функциональная схема платы ВАРУ приведена на рис. 3. 4.
Схема ВАРУ включает генератор напряжения ВАРУ, генератор компенсирующего бланка и схему допускового контроля выходного напряжения
шумов приёмника.
Генератор напряжения ВАРУ формирует импульсы определённой
формы с регулируемой амплитудой и длительностью (рис.3.5.).
Запускающий импульс от ШСС поступает на мультивибратор У1.1.У1.3, который вырабатывает прямоугольный импульс положительной полярности длительностью 25 ... 30 мкс, управляющий работой транзисторного
ключа VT1 (рис.3.4). Длительность импульса регулируется резистором. До
прихода импульса ключ закрыт и напряжение на конденсаторе С3 определяется напряжением стабилитрона Д1. С приходом положительного импульса
ключ открывается и С3, заряженный до +27 В, быстро разряжается через сопротивление открытого транзистора VT1 до напряжения близкого к нулю и
сохраняет это значение в течение действия положительного импульса. По
окончании импульса – ключ VT1закрывается и конденсатор С3 начинает заряжаться через резисторы R11, R12,, R13 до напряжения стабилизации стабилитрона VD1. При этом на С3 формируется линейно нарастающее напряжение, которое через эмиттерный повторитель VT2 подаётся на аттенюатор
ВАРУ. Длительность заряда регулируется резистором R11(длит. ВАРУ), а
амплитуда - R21 (Комп.) и R18 (Ампл. ВАРУ).
Тумблером ВАРУ - ОТКЛ. можно отключать импульс запуска ВАРУ.
Формирователь импульса бланка выполнен на У2, амплитуда и длительность импульса бланка регулируется резисторами R5 и R10.
Схема допускового контроля вырабатывает напряжение +27 В, подаваемое на соответствующие светодиоды, указывающие на характер изменения шумов.
324
Рис. 3.4. Устройства адаптации приёмного тракта первичного канала АОРЛ-85
325
Схема состоит из двух пороговых устройств У3 и У4, одно из которых
контролирует максимально допустимое увеличение шума, другое минимально допустимый уровень шума. Напряжение, пропорциональное постоянной
составляющей напряжения шумов, со схемы ШАРУ поступает на входы пороговых устройств контроля максимума и минимума.
Рис.3.5. Форма напряжения ВАРУ
Если входное напряжение превышает порог "МАКС", то загорается соответствующий светодиод. Если входное напряжение меньше порога "МИН",
также загорается светодиод на передней панели блока ПРМ. Таким образом,
сигнал неисправности (горящий светодиод) выдаётся только при отклонении
напряжения шумов на величину более 20% от номинального значения.
В связи с введением в АОРЛ-85 режима МОНО в изделиях последних
лет изменена схема выходного каскада ВАРУ (рис.3.6.). При подаче строба
МОНО – ЛЧМ, электронный коммутатор изменяет цепь регулирования амплитуды напряжения ВАРУ.
+ 12,6 В
-12,6В
R16
Электронный
коммутатор
ЛЧМ
Строб
МОНО
R46
ампл. ВАРУ МОНО
R21
Глубина
ВАРУ
МОНО
R18
ампл. ВАРУ ЛЧМ
Рис.3.6. Особенности выходного каскада формирователя напряжения
ВАРУ
326
3.4. Эксплуатационные проверки и регулировки приемных устройств РЛС
В приёмном устройстве первичного канала проверкам подлежат:
- токи смесителей преобразователя частоты;
- чувствительность ;
- уровни и форма напряжений ВАРУ;
- уровень собственных шумов приёмника;
- пороги схемы допускового контроля собственных шумов.
Ток диодов смесителя контролируется по встроенному в шкаф прибору
в положении переключателя КОНТРОЛЬ РЕЖИМОВ «ТОК КРИСТ 1» и
«ТОК КРИСТ 2». Показания должны соответствовать значениям (20…200)
мкА. Регулировка производится резистором R15, платы гетеродина.
Чувствительность измеряется при помощи генератора сигналов высокочастотного Г4-78, подключаемого на вход приемного устройства. В положении «НАПРЯЖ ШУМ» переключателя КОНТРОЛЬ РЕЖИМОВ, устанавливается при помощи регулировки РРУ значение собственных шумов 100
мкВ. Подается непрерывный сигнал от Г4-78, аттенюатором вносится ослабление до установки напряжения на стрелочном приборе, соответствующем
показанию 150 мкА. Показания аттенюатора дадут значение чувствительности приёмного устройства.
Проверка и регулировка схемы ВАРУ заключается в оценке снижения
уровня принимаемых от местных предметов сигналов. С учётом конкретной
позиции устанавливается длительность действия ВАРУ по дальности. Регулировка проводится резистором R3 платы ВАРУ. Глубина ВАРУ устанавливается резисторами R21 и R18. В последних модификациях РЛС амплитуда
(глубина) ВАРУ задается раздельно для режимов МОНО и ЛЧМ соответственно резисторами R46 и R18.
Уровень собственных шумов приёмного устройства задается в схеме
ШАРУ резистором R110 и должен составлять (100…150) мкА по встроенному прибору.
Схема допускового контроля приёмника по шумам должна сигнализировать изменение значения шумов с допуском ± 20%. Поэтому настройка
верхнего и нижнего порогов срабатывания производится резисторами R26 и
R27 «MIN ШУМ» и «MAX ШУМ» платы ВАРУ-ШАРУ..
327
4. Устройство обработки видеосигналов
4.1. Назначение и технические характеристики устройства обработки видеосигналов
Устройство обработки видеосигналов (УОВС) предназначено:
- для детектирования эхо – сигналов ПК;
- для подавления эхо – сигналов от местных предметов;
- для формирования вобулированного запуска;
- для формирования выходных видеосигналов и их выдачи через аппаратуру синхронизации и сопряжения на АПОИ.
Технические характеристики УОВС:
- коэффициент компенсации контрольного сигнала
24 дБ;
- динамический диапазон по входу
25 дБ;
- дальность обработки в фазовом (когерентном ) канале
60 км;
Состав аппаратуры УОВС (рис.4.1):
- фазовый (когерентный) канал;
- амплитудный канал;
- устройство синхронизации;
- устройства контроля и питания.
4.2. Принцип построения схем системы череспериодной компенсации
на приборах с зарядной связью
Селекция (выделение) сигналов движущихся целей основаны на использовании метода череспериодного вычитания (ЧПВ) или череспериодной
компенсации (ЧПК), который базируется на использовании фундаментальных различий в структуре сигналов, отраженных от движущихся и неподвижных целей.
Рассмотрим процессы, связанные с отражением сигналов импульсной
РЛС от неподвижной и движущейся целей.
Пусть импульсная РЛС излучает зондирующие импульсы длительностью tи с периодом следования Тп и частотой заполнения f0. Предположим,
что на удалении R от антенны РЛС располагается неподвижная цель
(рис.4.2.).
328
Пусть в момент времени t0 излучается зондирующий радиоимпульс с
начальной фазой φз1. Спустя время t = R/C , где С - скорость света, он достигает цели и отражается от нее в направлении на РЛС в фазе
 отр1  2 
R  m

  з1
,
где m - целое число длин волн, укладывающихся в R.
В момент времени t = 2R/C, отраженный сигнал принимается антенной
радиолокатора. При этом фаза принятого сигнала
 ПР1  2 
2( R  m )

  з1
Следовательно, в результате первого зондирования неподвижной цели
отраженный сигнал приобретает фазовый сдвиг относительно зондирующего
импульса зависящий только от удаления цели.
Поскольку цель неподвижна (R = const), то при втором, третьем и т.д.
зондированиях фазы принятых антенной РЛС сигналов оказываются одинаковыми по отношению к фазам зондирующих импульсов.
Рис. 4.2. Возникновение эффекта Доплера при движении цели
329
Рассмотрим аналогично предыдущему процесс отражения сигналов целью, движущейся с постоянной скоростью Vr по направлению к РЛС (или от
нее). Пусть в момент времени to происходит излучение (первого) зондирующего импульса с начальной фазой φз1 (рис.4.2.). При t = 2R/C зондирующий
импульс с фазой
R  m
 отр1  2 

  з1
достигает цель и отражается от нее в направлении к РЛС.
Спустя время t = 2R/C отраженный сигнал с фазой
 ПР1  2 
2( R  m )

  з1
принимается антенной РЛС. При этом полное изменение фазы сигнала
1   ПР1   З1  2 
2( R  m )

При t = Tп, когда расстояние до цели оказывается равным R - VrTп,
происходит излучение следующего - (второго) зондирующего импульса с начальной фазой φз2. Через время t = ( R - VrTп)/2 он достигает цель и отражается от нее с фазой φотр2
 отр 2  2 
( R  Vr Т П )  m

  з2
Изменение фазы отраженного сигнала по сравнению с предыдущим
зондированием обусловлено перемещением цели за время Тп на расстояние
VrTп в направлении к РЛС. Спустя время t = 2[(R- VrTп)-mλ]/C, отраженный
от цели сигнал принимается антенной РЛС с фазой
 пр 2  2 
2[( R  Vr Т П )  m ]

  з2
Результирующее изменение фазы сигнала по отношению к фазе зондирующего импульса составляет в этом случае
 2   пр 2   З 2  2 
2[( R  Vr Т п )  m )]

330
или, что то же самое
 2  2 
2( R  m )

 2 
2Vr

Тп
Изменение фазы отраженного сигнала в этом случае зависит не только
от начального удаления цели R, но и от величины его изменения за время Тп.
Продолжая эти рассуждения для следующего (третьего) зондирования,
найдем
 3  2 
2 ( R  m )

 2 
2Vr

Тп
Аналогично для произвольного к –того зондирования можем записать
 к  2 
2( R  m )

 2 
2Vr

Тп
Таким образом, фундаментальное отличие сигнала, отраженного движущейся целью, состоит в непрерывном изменении его фазы от одного зондирования к другому на величину 4πVrТп/λ зависящую от скорости перемещения цели (рис.6.1.).
Сомножитель 2Vr/λ, имеющий размерность [сек -1], численно равен частоте Доплера, т.е. Fд=2Vr/λ.
Именно это отличие определяет сущность построения подавителей отражений от неподвижных и малоподвижных целей, которая состоит в последовательном (от зондирования к зондированию) сравнении фаз принятых
сигналов.
Однако, непосредственное сравнение фаз импульсных сигналов, разделенных интервалом времени Тп (или кратным ему), представляет достаточно
сложную техническую задачу. Поэтому обычно производят вначале преобразование фазы отраженного сигнала (в каждом зондировании) в амплитуду, а
затем - последовательное (от одного зондирования к другому) сравнение этих
амплитуд.
Преобразование фазовых изменений отраженных сигналов в амплитудные производится с помощью фазового детектора, который может быть реализован либо на радиочастоте, либо на промежуточной частоте. Последний
вариант более предпочтителен ввиду возможности получения простыми
средствами требуемого усиления при заданной стабильности коэффициента
передачи приемника.
На один из входов детектора поступает сигнал, отраженный от цели, а
на другой вход детектора подается опорное напряжение. Это напряжение
представляет собой непрерывное (по крайней мере, в пределах Тп) колебание,
331
фаза которого жестко связана с фазой зондирующего импульса (внутреннее
фазирование) или с фазой отражения от протяженного местного предмета
(внешнее фазирование).
В РЛС АОРЛ-85 используется опорное напряжение, сформированное в
УПФ по принципу истинной когерентности.
Рис.4.3. Выходные сигналы ФД
а) неподвижная цель
б) подвижная цель
При действии на входе фазового детектора импульсного сигнала, отраженного от неподвижной цели (Fд = 0), величина выходного напряжения зависит только от фазы, которая остается постоянной от зондирования к зондированию. Следовательно, в этом случае выходное напряжение фазового детектора представляет собой последовательность видеоимпульсов длительностью tи, следующих с периодом Тп и имеющих одинаковую амплитуду
(рис.4.3.а).
В том случае, когда отражение происходит от движущейся цели, фаза
сигнала на входе 4πVrТп/λ, результатом этого является изменение от импульса к импульсу амплитуды сигнала на выходе детектора (рис.4.3.б). То есть
выходное напряжение фазового детектора представляет собой последовательность видеоимпульсов длительностью tи, следующих с периодом Тп и
промодулированных по амплитуде частотой Доплера.
Для череспериодного сравнения амплитуд импульсов с выхода фазового детектора используются схемы череспериодной компенсации (ЧПК). Один
из простейших вариантов построения такого устройства показан на рисунке
4.4.а.
Приведенная схема реализует операцию череспериодного вычитания в
соответствии с выражением
332
U вых (к )  U вх (к  1)  U вх (к )
где Uвых(k) и Uвx(k) - выходной и входной сигналы текущего периода
зондирования;
Uвx(k-1) - сигнал предшествующего периода зондирования.
Uвх
Тзад
Тзад
Uвых
б)
Рис.4.4. Простейшие одно- и двукратная схемы ЧПК
На рис 4.4.б. показан вариант двукратной схемы ЧПК.
При действии на входе последовательности импульсов с периодом следования Тп = Тз, где Тз - время задержки, выходной сигнал представляет собой разность амплитуд входного сигнала и сигнала, задержанного на время
Тз. Если амплитуды входных импульсов одинаковы, то на выходе схемы они
оказываются подавленными (начиная со второго). Следовательно, сигналы,
полученные в результате отражения от неподвижной цели и имеющие на выходе фазового детектора одинаковую амплитуду, подавляются.
Если же амплитуды входных сигналов изменяются от импульса к импульсу, что характерно при отражении от подвижной цели, то имеет место
выходной сигнал в виде последовательности импульсов разностной амплитуды, который далее может быть использован для индикации координатной
отметки движущейся цели.
Для рассмотренной схемы череспериодной компенсации, независимо
от способа ее реализации, характерны некоторые ограничения и недостатки,
основными из которых являются следующие.
- Низкая эффективность подавления отражений от неподвижных и малоподвижных целей при обработке реальных сигналов, из-за флуктуации амплитуд, ограниченной длительности пачки отраженных импульсов и т.д.
- Нечувствительность устройства к сигналам, отраженным от движущихся целей, скорости которых таковы, что за период зондирования они перемещаются на расстояние кратное целому значению длин полуволн.
333
В первом случае повышение эффективности систем достигается их
каскадным включением.
Во втором случае амплитуды сигналов на входе устройства череспериодной компенсации оказываются одинаковыми и они подавляются. Описанное явление приводит к потерям сигналов от движущихся целей, и получило
наименование явления слепых скоростей.
Рис..4.5. Прохождение сигналов от неподвижной цели и движущегося ВС через ЧПК
С целью устранения влияния слепых скоростей на видимость целей используют переменный (вобулированный) период следования зондирующих
импульсов. В этом случае удается сместить ближайшую слепую скорость за
пределы диапазона реальных скоростей ВС.
Использование фазового детектора для преобразования фазовых изменений отраженных сигналов в амплитудные приводит к тому, что из-за гармонического характера зависимости
U ВЫХ .ФД  
имеют место зоны нулевой чувствительности (рис.4.6.а.).
Для устранения эффекта слепых фаз в РЛС АОРЛ-85 используются
квадратурные ФД (рис.4.6.а, б.), а схема СДЦ имеет два канала. Опорные напряжения поступают на фазовые детекторы со сдвигом 90°. Объединение обработанных сигналов осуществляется с помощью специальной схемы формирования модуля выходного сигнала в соответствии с выражением
U ВЫХ  (U cos ) 2  (U sin ) 2 .
334
Непосредственное вычисление модуля сопряжено с рядом неоправданных аппаратных усложнений. Поэтому при практической реализации описываемых устройств пользуются приближенными вычислениями. Наиболее
распространенный алгоритм вычисления модуля выходного сигнала
U ВЫХ
sin
 cos U ВХ
cos
sin
  U ВХ 
, если U ВХ
 U ВХ
,
2

U ВЫХ
cos
 sin U ВХ
cos
sin
  U ВХ 
, если U ВХ
 U ВХ
2

или
оказывается значительно проще в реализации, хотя и имеет погрешность в оценке величины выходного сигнала до 10%.
Рис.4.6.а. Подавление слепых фаз в квадратурных ФД
Сущность подавления явления слепых фаз состоит в том, что если в
одном из каналов чувствительность детектора близка к нулевой, то в другом
канале она оказывается максимальной. Результирующая характеристика чувствительности (рис.4.6.а.) не имеет нулевых зон.
335
Рис.4.6.б. Фазовые детекторы в квадратурной системе СДЦ
В РЛС АОРЛ - 85 компенсаторы и накопители реализованы на базе
приборов с переносом заряда (ППЗ). Особенности этих приборов привели к
использованию специфических схемных решений при реализации указанных
устройств. Поэтому прежде чем рассматривать конкретные схемные реализации компенсатора и накопителя импульсных сигналов, целесообразно рассмотреть принцип действия ППЗ, их параметры и характеристики, а также
связанные с ними ограничения.
ППЗ относятся к классу дискретно-аналоговых приборов, которые занимают промежуточное положение между цифровыми и аналоговыми устройствами и позволяют создавать функционально законченные устройства,
сочетающие высокую стабильность и простоту управления с малыми габаритами, массой и энергопотреблением.
Как и в цифровых фильтрах, в ППЗ используется тактовое управление,
поэтому стабильность характеристик фильтра на основе ППЗ определяется
стабильностью тактовой частоты. Существенным является то, что отпадает
необходимость в аналого-цифровом преобразовании, так как все операции
выполняются в аналоговой области.
Основное преимущество применения ППЗ для обработки радиолокационных сигналов по сравнению с цифровыми устройствами заключается в
снижении стоимости аппаратуры, её габаритов, массы и потребляемой мощности. Вместе с тем устройства на ППЗ, как правило, уступают по параметрам цифровым устройствам, однако для задач обработки, которые не требуют особого качества и связаны с аппаратурой массового применения, использование ППЗ является весьма перспективным.
336
Рис.4.7. Структура ППЗ
Приборы с переносом заряда являются дискретно-аналоговыми линиями задержки, состоящими из последовательно соединённых запоминающих
конденсаторов и аналоговых ключей, выполненных по интегральной технологии. Структура ППЗ и соответствующая ей эквивалентная схема представлена на рис. 4.7.
Структуру ППЗ можно рассматривать, как ряд полевых транзисторов с
изолированными затворами, в которых истоки и стоки соединены друг с другом и, кроме того, затворы перекрывают диффузионные n-области так, что
между ними существует сильная емкостная связь. Диффузионные области,
являющиеся стоком для одного и истоком для следующего прибора, не подключаются к источникам напряжений. Контакты первой и последней диффузионных областей служат входными и выходными выводами.
Входное напряжение преобразуется в заряд и передаётся от ячейки к
ячейке с помощью двух противофазных последовательностей тактовых импульсов UТ1 и UТ2. Так, при подаче на соответствующие (например, чётные)
затворы импульса положительной полярности (относительно подложки) полярности находящиеся под ним диффузионные области играют роль стоков,
куда перемещается заряд электронов, пропорциональный сигналу, из областей, являющимися истоками предыдущих (нечётных) элементов, затворы которых находятся под нулевым потенциалом. В следующий такт работы
функции чётных и нечётных элементов меняются. Такие схемы были названы пожарными цепочками по аналогии со старинным способом передачи вёдер с водой при тушении пожара.
Таким образом, линия задержки на ППЗ из к - последовательно включенных ячеек (разрядов), обеспечивает задержку сигнала на время:
Тзад = к Ттп,
где Ттп – период следования управляющих тактовых импульсов.
337
Если спектр сигнала, который вводится в линию задержки, ограничен
частотой Fmах, то в соответствии с теоремой Котельникова частота следования тактовых импульсов (частота дискредитации) должна выбираться из условия fтп = (1 / Ттп)  Fmах.
Максимальная задержка (т.е. нижний предел тактовой частоты), реализуемая в линии задержки, на ППЗ ограничена процессами термогенерации
пар электрон-дырка в объеме полупроводника и на границе полупроводника
с диэлектриком, что приводит к искажению информационного зарядового
пакета. Для серийных микросхем f Тп. min составляет 1 ÷ 20 кГц и существенно
зависит от температуры.
Одним из факторов, ограничивающих предельные возможности устройств на ППЗ, является эффективность переноса заряда α, определяемая отношением заряда Qi+1, перешедшего в i + 1 ячейку ППЗ, к величине заряда
Qi, находившегося в i-й ячейке:

Qi 1
.
Qi
На практике часто используются коэффициентом неэффективности переноса Е = 1- α , который характеризует величину заряда, оставшегося в i-й
ячейке к концу процесса передачи. У реальных приборов Е лежит в пределах
10-3 ÷ 10-5. Неэффективность переноса зависит от тактовой частоты, что в основном определяет максимально допустимую тактовую частоту fтп. mах и ограничивает допустимое число разрядов в ЛЗ на ППЗ.
Наличие неэффективности переноса заряда приводит к тому, что на
выходе ЛЗ имеют место паразитные сигналы, т.е. ЛЗ на ПП, в отличии от
идеальной, имеет импульсную характеристику бесконечной длительности,
амплитуда откликов которой уменьшается со скоростью, определяемой величиной неэффективности переноса заряда Е и числом разрядов линии к.
Следует отметить, что в выходных цепях ЛЗ на ППЗ неизбежно возникают наводки от тактовых импульсов. Которые необходимо отфильтровать.
Для этого на выходе ЛЗ всегда включается фильтр нижних частот (ФНЧ) с
частотой среза, равной половине тактовой частоты.
Помимо технологических, существуют схематические пути некоторого
улучшения характеристик ЛЗ на ППЗ. Влияние неэффективности переноса
уменьшается при использовании двух и более параллельных каналов, которые работают на частоте соответственно более низкой (в два или более раз).
ЛЗ содержит два параллельных канала, управляемых противофазными последовательностями тактовых импульсов, так что выборка входного сигнала
осуществляется каждые полпериода и поступает в параллельные каналы поочередно. В этом случае, если каждый канал ЛЗ работает на частоте fтп, то
эквивалентная частота дискретизации удваивается (2fтп). Это расширяет воз-
338
можности ЛЗ на ППЗ, что особенно важно при обработке широкополосных
сигналов.
Улучшение параметров ЛЗ может быть достигнуто за счет объединения
двух идентичных параллельных каналов на дифференциальном усилителе.
Параллельные каналы в данном случае управляются синфазными последовательностями тактовых импульсов, а на их входы подаются исходные и инвертированные сигналы. При этом на выходе ЛЗ ослабляются помехи от тактовых импульсов, которые, следовательно, могут быть отфильтрованы при
менее крутом срезе частотной характеристики ФНЧ, что уменьшает нежелательный фазовый сдвиг (паразитную задержку) в ФНЧ.
В платах компенсатора и накопителя РЛС АОРЛ-85 для выполнения
операции задержки аналоговых видеосигналов применяются микросхемы
528БР2, которые состоят из двух независимых линий задержки по
512разрядов каждая, выполненных в виде пожарных цепочек.
Основные электрические параметры микросхемы 528БР2:
- напряжение питания
+ 15В ± 5%;
- амплитуда управляющих тактовых импульсов
+ 15В ± 5%;
- ток потребления не более
2мА;
- коэффициент усиления по напряжению
0,7…1,8;
- максимальная частота тактовых импульсов
1,5МГц;
- минимальная частота тактовых импульсов
20кГц;
- сопротивление нагрузки, не менее
10 кОм;
- диапазон рабочих температур
- 60° - +70°С;
- неэффективность переноса заряда на частоте 1МГц 5 · 10-4.
Устранение слепых скоростей в компенсаторе на ППЗ
Скоростные характеристики фильтров СДЦ при постоянной частоте
повторения имеют глубокие провалы в точках, соответствующих доплеровским смещениям частоты, кратным частоте повторения импульсов РЛС. Это
приводит к невозможности обнаружения движущихся целей на фоне пассивных помех при -так называемых слепых скоростях, когда спектральные линии сигнала и помехи совпадают или, что то же самое, набег фазы от периода
к периоду равен ±2πk, где k = 0, 1, 2...
Устранение влияния этих провалов на качество обнаружения движущихся целей при достаточно хорошем подавлении мешающих отражений
может быть достигнуто путём изменения (вобуляции) периода повторения.
В РЛС АОРЛ - 85 последовательность вобулированных импульсов запуска передатчика формируется в синхронизаторе УОВС, а при приёме отражённых сигналов время задержки в ЛЗ на ППЗ изменяется в соответствии с
339
законом вобуляции путём изменения частоты следования тактовых импульсов.
Структурная схема, иллюстрирующая способ реализации вобуляции
периода повторения, представлена на рисунке 4.8., а временные диаграммы,
поясняющие принцип работы схемы – рис.4.9.
Линии задержки на плате компенсатора обеспечивают задержку на период повторения
Tni = Tраб +  Тi,
где
Траб - интервал времени, соответствующий рабочему участку
дальности и постоянный для всех периодов повторения;
Тi; - интервал времени, соответствующий нерабочему участку
дальности и изменяющийся от периода к периоду в соответствии с законом
вобуляции;
i = l, 2... .
Запись информации в n - разрядные линии задержки с рабочего участка
дальности производится с постоянной тактовой частотой fт.раб., которая выбирается из условия теоремы Котельникова и должна быть по крайней мере в
два раза выше максимальной частоты спектра входного сигнала.
Плата компенсатора
ППЗ
Выч.
Устр-во
ППЗ
Выч.
Устр-
Эл.
ключ
Строб
СДЦ
ГТИ
fт.раб
И1
ИЛИ
fт.i
ДПКД
И2
Двоичный
счетчик
Формир.
зап.
РЛС
S
T
ДШ
R
Счетчик
Ти
Рис.4.8. Структурная схема, иллюстрирующая принцип реализации вобуляции периода повторения
Тактовые импульсы с частотой fт.раб вырабатываются генератором тактовых импульсов ГТИ и через первую схему совпадения И1, на которую подан разрешающий потенциал с прямого выхода триггера, и, через схему
340
ИЛИ, поступают на управляющие входы линий задержки. Информация с рабочего участка дальности размещается в n1 разрядах линии задержки, причём
n1/fт.раб = Траб.
Двоичный счётчик подсчитывает число тактовых импульсов, когда его
состояние станет равным ni, сигнал с выхода дешифратора переключает
триггер, который снимает разрешающий потенциал со схемы И1 и подаёт
разрешающий потенциал на схему И2. В этот момент происходит переключение тактовой частоты, управляющей линиями задержки, с fт.раб на fтi и записанная информация с рабочего участка дальности сдвигается на n2; разрядов к выходу линии, причём
n1 + n2 = n;
n2 / fТi= ΔТi.
При этом тактовые импульсы на линии задержки поступают с делителя
частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) через схемы И2 и
ИЛИ.
На вход ДПКД подаются импульсы с частотой fт.раб, а коэффициент деления определяется состоянием счётчика периодов. Когда состояние двоичного счётчика достигает значения n = n1 + n2, импульс сброса возвращает его
в исходное состояние и одновременно воздействует на S - вход триггера, переключая последний. По переднему фронту импульса триггера формируются
импульсы запуска передатчика, меняется состояние счётчика периодов, подаётся разрешающий потенциал на схему И1 и снимается разрешающий потенциал со схемы И2.
Рис.4.9. Временные диаграммы, поясняющие принцип вобуляции
341
Следовательно, в момент появления очередного импульса запуска передатчика на линии задержки снова подаются тактовые импульсы с частотой
fт.раб и начинается запись в линию информации с очередного периода повторения и одновременное считывание информации с предыдущего периода повторения. Этот процесс повторяется от периода к периоду, причём каждый
раз изменяется тактовая частота fтi, обеспечивающая сдвиг информации в течение нерабочего участка дальности.
Электронный ключ, управляемый сигналом с прямого выхода триггера,
обеспечивает прохождение сигналов на выход платы компенсатора только в
течение рабочего участка дальности. Таким образом, используя линию задержки на ППЗ и соответствующее управление, можно реализовать произвольный закон изменения периода повторения с произвольным числом периодов в цикле вобуляции.
Исходя из требований к скоростной характеристике фильтра СДЦ, который должен обеспечивать обнаружение целей с радиальными скоростями
40-1500 км/час, с учётом ограничений на максимальную и минимальную частоты повторения импульсов запуска РЛС, в АОРЛ - 85 выбрана пятикратная
вобуляция со средней частотой повторения 424 Гц и глубиной вобуляции
примерно 20%. Реализована следующая последовательность периодов повторения:
Tп1 = 1800 мкс; Тп2 = 2600 мкс; Тп3 = 2360 мкс; Тп4 = 2120 мкс; Тп5 =
2840 мкс.
Скоростные характеристики оказываются равномерными до частоты
примерно 3,7 кГц, что при длине волны 24 см соответствует радиальной скорости цели 1600 км/час. Наиболее глубокий провал в этом диапазоне имеет
место при радиальной скорости примерно 180 км/час и составляет 4,3 дБ для
ЧПК - 1 и 5,7 дБ для ЧПК - 2.
4.3. Структурная схема УОВС
В состав аппаратуры УОВС входят (рис.4.1):
- фазовый (когерентный) канал;
- амплитудный канал;
- устройство синхронизации;
- устройства контроля и питания.
Амплитудный канал обеспечивает обработку эхо – сигналов только в
режиме ЛЧМ. Обрабатываемый сигнал в канале задерживается с целью выравнивания задержки относительно фазового канала.
342
Фазовый канал обрабатывает видеосигналы с выходов фазовых детекторов с целью компенсации в схеме двукратной ЧПК на приборах с переносом заряда. Для устранения эффекта слепых фаз применена квадратурная обработка.
Устройство синхронизации вырабатывает импульсы запуска для рабочего комплекта блока синхронизации и сопряжения и обеспечивает синхронизацию работы амплитудного и фазового каналов.
Эхо – сигналы приёмника ПК на промежуточной частоте поступают на
плату детекторов, где производится их амплитудная и фазовая демодуляция.
Для обеспечения работы квадратурных фазовых детекторов (ФД) на плату
подаётся из УПФ опорное напряжение промежуточной частоты.
Видеосигналы с ФД поступают на компенсаторы синусного и косинусного каналов, где реализуется алгоритм двукратной ЧПК. Видеосигналы амплитудного канала выравниваются по временной задержке с сигналами фазового канала и через видеоусилитель поступают схему защиты от НИП и в
ШСС.
Устройство контроля проводит автоматический или регламентный контроль работоспособности плат и принимает решение о их исправности, вырабатывает сигналы ухудшения и аварии УОВС, передаёт их в аппаратуру автоматики и индицирует на передней панели блока.
Компенсатор
Компенсатор предназначен для подавления помех, вызванных отражениями от местных предметов, и реализует алгоритм двукратной череспериодной компенсации.
Структурная схема платы компенсатора включает (рис.4.10):
- входное устройство, в котором осуществляется предварительная
фильтрация входного сигнала и замешивание сигналов контроля;
- последовательно соединенные компенсатор 1 и компенсатор 2, в которых осуществляется подавление мешающих отражений;
- выходное устройство для фильтрации выходного сигнала и преобразования двухполярного сигнала в однополярный;
- формирователь импульсов управления.
Сигналы с выхода фазового детектора поступают на вход коммутатора
1, на второй вход которого поступают контрольные сигналы КСг- и KСг+,
предварительно сформированные формирователем КСг. Двухполярный контрольный сигнал используется для контроля работоспособности компенсатора. ФНЧ входного устройства с полосой 500 кГц служит для ограничения
спектра входного сигнала.
343
Сигнал с выхода ФНЧ поступает на вход компенсатора 1, а также на
коммутатор 2, с выхода которого в режиме однократной компенсации - на
вход компенсатора 2.
Элемент задержки реализован на микросхеме 528БР2, состоящей из
двух независимых линий задержки. На управляющие входы ЛЗ поступают
противофазные последовательности импульсов с частотой fт с платы устройства синхронизации что позволяет в два раза понизить частоту дискретизации входного сигнала. Кроме того, на вход одной из линий подаётся входной
сигнал, а на другой - его инверсия. Сигналы с выхода линии объединяются на
операционном усилителе. Достоинством такой схемы является то, что различие в уровнях постоянных смещений и наводки от тактовых импульсов, одинаковые для обеих линий задержки, на входе дифференциального усилителя
компенсируются.
При управлении параллельными каналами ЛЗ противофазными импульсными последовательностями, сигналы на выходе каналов сдвигаются
относительно друг друга на 1/ 2fт и, при объединении на дифференциальном
усилителе, образуют сигнал большой длительности. Для выравнивания длительности и формы сигналов, пошедших по задержанному и не задержанному каналам, в последнем используется расширитель, представляющий собой
устройство двойной выборки и хранения, т. е. два идентичных дискретизатора, которые управляются противофазными последовательностями импульсов
с частотой Fдискр. Сигналы с выходов дискретизаторов суммируются. На рабочем участке дальности fт = fдискр и, следовательно, расширитель имитирует
работу одного разряда ЛЗ на ППЗ.
Резистор R88 «Компенсация 1» служит для выравнивания амплитуд
сигналов с выходов задержанного и не задержанного каналов, откуда сигналы через коммутатор 2 поступают на дифференциальный усилитель; где происходит их вычитание, и далее через тот же коммутатор по команде «Двукратная компенсация» разностный' сигнал поступает на вход компенсатора 2.
Коммутатор 2, управляемый сигналами с формирователя сигналов
управления, позволяет коммутировать либо задержанный сигнал (команда
«ЗСг – компенсация»), либо незадержанный сигнал (команда «НЗСг - компенсация»), либо оба сигнала одновременно.
В последнем случае на время действия сигнала «Строб СДЦ» включается режим компенсации, а в остальное время на выход коммутатора выдаётся сигнал незадержанного канала, что необходимо для нормальной работы
АПОИ ВУОКСА за пределами рабочей дальности СДЦ.
Устройство временной привязки, включённое между компенсаторами 1
и 2, позволяет повысить качество подавления помех во втором компенсаторе
за счёт того, что не скомпенсированные остатки помех , поступающие на его
вход, нормализуются по длительности. В остальном схема компенсатора 2
идентична схеме компенсатора 1.
344
ФНЧ на выходе платы с частотой среза 500 кГц служит для подавления
помех от тактовых импульсов, возникающих на выходе ЛЗ на ППЗ. Двухполярный сигнал с выхода ФНЧ преобразуется в однополярный и поступает на
выход компенсатора.
Видеоусилители фазового и амплитудного каналов
Плата видеоусилителя фазового канала (рис.4.12) предназначена для
объединения квадратурных составляющих сигнала с выхода компенсаторов
по критерию "Sin2 х + Cos2 х", либо |Sin х | + | Cos x |, а также для усиления
видеосигнала и трансляции его на устройства отображения и обработки.
Сигналы квадратурных каналов через входные усилители подаются на
сумматор 2 и одновременно на квадраторы, после которых суммируются в
сумматоре 1. Квадраторы выполнены на базе микросхем 525ПС2А, выполняющих функцию перемножителя аналоговых сигналов. По команде «Квадратура - Вкл.» на выходе коммутатора 1 выдаётся сигнал Sin2 х + Cos2 х", а
по команде «Квадратура - Откл.» - сигнал |Sin х | + | Cos x |. Сигнал с выхода
коммутатора 1 после усиления транслируется на второй комплект УОВС, а
также, пройдя ещё раз через коммутатор 1, поступает на линии трансляции и
на вход коммутатора 2, на второй вход которого подаётся контрольный сигнал. По команде "Контроль фаз" на выход коммутатора 2 поступает контрольный сигнал. С выхода коммутатора 2 после усиления сигнал транслируется на накопитель фазового канала.
Плата видеоусилителя амплитудного канала предназначена для усиления видеосигнала и трансляции его на устройство обработки и отображения.
При включении резервного режима коммутатор 1 пропускает сигнал амплитудного канала от второго компенсатора УОВС. Во время действия строба
"Контроль амплитудного канала" коммутатор 2 пропускает контрольный
сигнал, а всё остальное время - видеосигнал, которые после усиления транслируются на накопитель амплитудного канала.
Контрольный сигнал для проверки работоспособности и настройки накопителей амплитудного и фазового каналов формируется на плате синхронизации накопителя и представляет собой либо непрерывную последовательность импульсов, либо пачки из 32 импульсов. На вход накопителей
можно подать контрольный сигнал, имитирующий несинхронную импульсную помеху, сформированный внешним генератором.
345
Устройство синхронизации
Плата устройства синхронизации предназначена для формирования
импульсов запуска РЛС с пятикратной вобуляцией периода повторения,
формирования управляющих импульсных последовательностей, обеспечивающих работу компенсаторов, а также синхронизации устройства синхронизации накопителя.
Принцип формирования импульсов запуска РЛС и тактовых импульсов, управляющих линиями задержки на ППЗ компенсаторов, аналогичен изложенному выше. Тактовые импульсы с частотой 5 МГц (рис.4.13.) вырабатываются кварцевым генератором GN и через внешнюю цепь (устройство
сопряжения) подаются на вход усилителя и далее на вход счётчика СТ1, который выполняет функцию делителя частоты на 5, 10 и 20 и устанавливается
в исходное состояние по входу R импульсом "Запуск" (ноль дальности).
Импульсы с частотой 1 МГц (по команде "Дальность СДЦ – 120 км")
через мультиплексор 1 подаются на вход А1 мультиплексора 2, на входА2
которого поступают импульсы с частотой хранения Г-н , изменяющиеся от
периода к периоду в соответствии с законом вобуляции, а на вход A3 - импульсы с частотой 100 кГц с выхода делителя частоты СТ1.Таким образом,
через мультиплексор 2 на вход десятиразрядного двоичного счётчика СТ2 и
на управляющие входы линии задержки платы компенсатора поочерёдно
проходят три импульсные последовательности, коммутация которых производится стробирующими импульсами "0-400" (строб СДЦ) и "500-512" с выхода формирователя стробов ТТ.
В начале цикла с формирователя стробов ТТ на вход 11 мультиплексора 2 подаётся строб "0 - 400", разрешающий прохождение на выход сигнала
со входа А1 (1 МГц или 500 кГц). Для предотвращения ложных срабатываний одновременно с разрешением прохождения по входу А1 запрещается
прохождение сигнала по входу А2. Импульсы с выхода мультиплексора 2
подсчитываются десятиразрядным двоичным счётчиком СТ2, с выхода которого двоичный код подаётся на дешифратор ДС, дешифрирующий состояния
"400", "500" и "512" ("0"). С приходом 400-го импульса строб "0-400" (строб
СДЦ) заканчивается и прохождение сигнала 1 МГц (500 кГц) на выход мультиплексора прекращается, т.е. длительность строба "0 - 400" составляет 400
мкс (800 мкс), что соответствует рабочему участку дальности 60 км (120 км).
Таким образом, информация с рабочего участка дальности размещается в 400
ячейках памяти ЛЗ на ППЗ.
346
Рис.4.10. Компенсатор. Схема структурная.
347
Дискрет
из.
Вх.
Повт.
Л3
Инв.
fТ
Дифф.
усил.
Л3
Дифф.
усил.
Инв.
Форм.
Коммут.
ФНЧ
Порог.
уст-во
Вых.1
fдискр.
Строб Д
Вых.2
Форм.
Рис.4.11. Накопитель. Схема структурная.
348
1
2
Рис.4.12. Платы видеоусилителей фазового и амплитудного каналов. Схема структурная.
349
350
Одновременно с окончанием строба "0 - 400" начинает вырабатываться
строб "0 - 500", поступающий на вход R управляющего делителя с переменным коэффициентом деления СТ4, разрешая его работу. Импульсы с частотой хранения fТi с выхода СТ4 через мультиплексор 2 попадают на шину fТ
(вход ЛЗ на ППЗ) и воздействуют на счётчик СТ2. Когда состояние счётчика
достигнет 500, т.е. количество импульсов с частотой fТi достигнет 100, в дешифраторе формируется команда, воздействующая на формирователь стробов, строб "400-500" заканчивается и начинается строб "500 - 512". Таким образом, когда fТ = fТi информация с рабочего участка дальности сдвигается на
100 разрядов к выходу ЛЗ на ППЗ.
Строб "500-512" разрешает прохождение через мультиплексор 2 импульсов с частотой 100 кГц. В момент окончания строба "400 - 500" импульс
с выхода "500" дешифратора ДС поступает на вход формирователя, где вырабатывается импульс "Предзапуск", опережающий импульс "Запуск" на 120
мкс и служащий для синхронизации аппаратуры ШСС. Необходимая задержка достигается за счёт того, что счётчик СТ2 подсчитывает 12 импульсов с
частотой повторения 100 кГц, под действием которых информация в ЛЗ
сдвигается ещё на 12 разрядов к выходу ЛЗ. Когда состояние счётчика достигает 512, импульс с выхода "512" дешифратора ДС поступает на вход мультиплексора 3, а с его выхода (в режиме "Ведущий") подаётся на входы R
счётчиков СТ1 и СТ2, устанавливая их в ноль, а также на формирователь, который формирует импульс "Запуск". При этом заканчивается строб "500 512" и начинается строб "0 -400", который разрешает прохождение импульсов с fТ = 1 МГц (500 кГц). Далее цикл повторяется.
Частоты хранения fТi формируются управляемым делителем СТ4, 5 разрядный код управления для которого формируется преобразователем кода
X/Y из 3 - разрядного двоичного кода. Трехразрядный код номера частоты
повторения (запуска) формируется на выходе счётчика СТЗ. По команде
"Дальность СДЦ - 120км", поступающей на вход SE преобразователя кода,
выходной код Y1 преобразуется таким образом, чтобы изменение частоты
хранения сохраняло период следования импульсов запуска такими же, как и в
режиме "Дальность СДЦ-60 км".
Код Y2 представляет собой позиционный пятиразрядный код, который
поступает на усилитель индикации и далее на светодиоды, которые служат
индикаторами номера частоты повторения.
В режиме вобуляции (переключатель "Вобуляция" S2 - в положение
АВТ) импульс запуска через мультиплексор 4 поступает на вход счётчика
СТЗ. При регулировочных работах (переключатель S2 - в положение РУЧН)
смена частот осуществляется запуском от кнопки S1 "частота". При этом импульс с формирователя через мультиплексор 4 поступает на вход счётчика
СТЗ.
351
В режиме ручного управления частотой повторения горит светодиод,
индицирующий соответствующий номер частоты повторения. В режиме вобуляции из-за высокой частоты переключения (  400Гц) свечения светодиодов воспринимаются, как одновременное.
В режиме "Ведомый" импульс "Запуск" поступает от второго комплекта аппаратуры УОВС и через мультиплексор 3 подаётся в цепь синхронизации счётчиков СТ1 и СТ2, а также на формирователь импульса "Запуск".
Для обеспечения синхронной работы комплектов сигнал "Код Fзап" (3
разряда) записывается в регистр R6, с выхода которого через мультиплексор
5 поступает на формирование частот хранения. В остальном схема работает
так же, как и в режиме "Ведущий".
5. Аппаратура вторичного канала
5.1. Тактико-технические характеристики вторичного канала (ВК)
Вторичный канал АОРЛ-85 представляет собой радиолокационный запросчик, работающий в режимах УВД и RBS, конструктивно размещённый в
шкафу АВК.
Шкаф АВК представляет собой приемо-передающее устройство, предназначенное для передачи, приема и обработки высокочастотных сигналов
по двум каналам с целью получения информации о самолетах, оборудованных ответчиками.
Передатчик шкафа формирует кодированные высокочастотные сигналы импульсной модуляции частотой 1030 МГц, предназначенные для запроса
самолетных ответчиков по каналам «запрос» и «подавление».
Приемники шкафа предназначены для приема кодированных сигналов
самолетных ответчиков в режимах УВД, УВД-М и RBS на частотах 740 и
1090 МГц, их обработки по каналам «Основной» и «Подавление» и выдачи
видеосигналов на АПОИ.
Аппаратура ВК имеет следующие технические параметры:
в режиме приёма:
- чувствительность приёмных устройств по каналам "Основной" и "Подавление" при соотношении сигнал/шум, равном 2:1, не менее 110 дБ;
- динамический диапазон приёмных устройств по входу при соотношении сигналов "детектор С"/ "Детектор Р" равном 5:1,не менее 70 дБ.
в режиме передачи:
- выходная импульсная СВЧ мощность по каналам запроса и подавления не менее 0,7 кВт;
- контроль выходной импульсной СВЧ мощности по встроенному устройству
БИМ
с
точностью
не
хуже
±
25%.
352
CT1
5мГц
:5
:10
C
1мГц
500кГц
:20
R
A1
MUX
2
A1
A2
A2
X
A3
X1
100кГц
MUX
2
CT2
DC
C
D
R
X2
400
TT
S1
500
S2
512
S3
0-400
400500
500512
X3
fT
GN
5мГц
Строб СДЦ
Код Fзап
1мГц
5мГц
Дальность СДЦ
A1
MUX
3
ЗАПУСК
Зап.от 2-го компл. A2
Вкл.ведущ.компл.
X
Ф
Запуск
Ф
Предзапуск
1
«Вобуляция»
АВТ
ручн
S2
2
X
A1
Ф
«Частота»
S1
MUX
4
CT3
3
A1
C
R
MUX
5
Y1
3
A2
5
CT4
fTi
X
3
4
D
Код Fзап от
2го комп.
запуск
3 D
C
RG
3
Y2
A2
X
5
SE
Рис.4.13. Устройство синхронизации. Схема электрическая структурная
5
353
5.2. Структурная схема вторичного канала АОРЛ-85
В состав вторичного канала АОРЛ-85 входят (рис.5.1.):
- блок передатчика;
- блок измерения мощности (БИМ);
- приёмник вторичного канала;
- элементы высокочастотного тракта:
аттенюатор плавный;
2 циркулятора;
фильтры- разделители;
нагрузки.
В режиме передачи шкаф АВК работает следующим образом.
Высокочастотная кодовая посылка с выхода блока передатчика поступает на вход 1 переключателя ЕЛ2.242.020. В этой посылке присутствуют
импульсы кода запроса и один импульс подавления. На вход 4 переключателя с блока передатчика подается сигнал управления переключателем. Сигнал
управления приходит синхронно с ВЧ импульсом подавления, в результате
чего при отсутствии сигнала управления ВЧ сигнал коммутируется от входа
1 на выход 2, при наличии сигнала управления ВЧ сигнал коммутируется от
входа 1 на выход 3. Таким образом осуществляется разделение ВЧ кодовых
посылок в каналы "Запрос" и "Подавление".
Циркуляторы ТЖ2.238.007-03 пропускают с малыми потерями ВЧ сигнал передатчиков от разъёма 1 на разъем 2 и служат для развязки входов
приемников от мощных ВЧ сигналов передатчика, Далее ВЧ сигнал передатчика по двум каналам поступает через блок БИМ на фильтры-разделители.
Блок БИМ измеряет мощность передатчика как в канале "Запрос" так и
в канале "Подавление". Фильтры-разделители служат для согласования высокочастотных входов-выходов шкафа АВК с антенно-фидерным трактом
изделия АОРЛ-85.
Аттенюатор плавный ЕЛ2.243.133, включенный в канал запроса, позволяет регулировать соотношение излучаемых мощностей по каналам запроса и подавления. Эта регулировка производится в случае появления ложных отметок от боковых лепестков диаграммы направленности антенны в
режиме "Запрос".
В режиме приёма шкаф АВК работает следующим образом. На входы
фильтров-разделителей поступают высокочастотные сигналы через вращающиеся переходы от антенны. Фильтры-разделители выделяют из всех поступающих на них сигналов в режиме приёма сигналы самолётных ответчиков
частотой 740 МГц и 1090 МГц, а также выделяют сигналы приёма верхних
углов первичного канала для дальнейшей их трансляции на приёмник ПК.
354
Выделенные через фильтры-разделители сигналы частотой 740 МГц
поступают непосредственно на входы "основной" и "подавление" приёмника
УВД, где усиливаются, обрабатываются, детектируются, после чего выдаются на выход видеосигналами.
Запрет видео
ПОДАВЛ
RBS/УВД
2
Фильтрразделитель
ЕЛ2.057.035
1
Циркулятор
ТЖ2.238.007-03
3 «П»
«П»
Выход видео
УВД
Приемник УВД
Блок
индикатора
мощности
ЕЛ2.720.005
Приемник
RBS
Переключатель
ЕЛ2.242.020
3 «О»
«О»
ЗАПРОС/ОТВЕТ
RBS, УВД
Запуск
передатчика
2
2
Фильтрразделитель
ЕЛ2.067.035-01
Циркулятор
ТЖ2.238.007-03
Эхо от ОВУ ПК
ЗАПУСК
ВАРУ
1
1
Блок
передатчика
ЕЛ2.017.007
4
Аттенюатор
главный
ЕЛ2.243.133
Управление
переключателем
Выход
видео RBS
Рис.5.1. Схема шкафа аппаратуры вторичного канала
Выделенные фильтрами-разделителями сигнала частотой 1090 МГц поступают на входы приёмника RBS через блок БИМ и циркуляторы
ТЖ2.238.007-03. Циркуляторы работают в качестве вентилей ВЧ сигналов. В
режиме передачи циркуляторы пропускают ВЧ сигналы передатчиков с разъёма 1 на разъём 2, исключая их прохождение на разъём 3 и защищая тем самым входы приёмника. В режиме приёма циркуляторы пропускают ВЧ сигналы с разъёма 2 на разъём 3, исключая ответвление сигналов приёма на выход передатчика.
Приёмник RBS усиливает, обрабатывает, детектирует поступившие
сигналы, после чего выделяет на выход видеоимпульсы сигналов самолётных
ответчиков.
Управление шкафом ABК может осуществляться как дистанционно,
так к в местном режиме. В местном режиме управление приёмниками, передатчиком и блоком БИМ производится устройствами коммутации, расположенными на передних панелях блоков приёмника передатчика и БИМ.
В схемах приёмников, передатчика и БИМ имеются устройства допускового контроля и контроля наличия необходимых для работы напряжений,
данные устройства выдают сигналы "Норма" (корпусом) при включенном
шкафе и нормированной величине контролируемого параметра, выдают сигнал "Авария" (корпусом) при изменений контролируемого параметра больше
допустимых пределов.
355
5.3. Принцип работы передатчиков запроса и подавления ВК по
структурной схеме
Блок передатчика ВК предназначен для генерирования мощных СВЧ
импульсов запроса и подавления на частоте 1030 МГц и выработки сигналов
управления СВЧ переключателем, обеспечивающим разделение сигналов запроса и подавления по соответствующим каналам.
Структурная схема блока передатчика ВК приведена на рис. 5.2. Блок
передатчика на выходе третьего каскада усиления обеспечивает импульсную
мощность не менее 2,5 кВт, а длительность импульсов кода запроса 0,8 мкс.
В качестве задающего генератора частоты 1030 МГц (рис.5.3.) используется возбудитель, содержащий кварцевый генератор, каскады умножения
частоты и усиления мощности, выполненные на транзисторах. Импульсная
модуляция в возбудителе осуществляется положительным импульсом с выхода модулятора и позволяет облегчить режим работы транзисторов трёхкасР=1,2 Вт
1030 МГц
возбудит.
имп.
зап.
модулятор
ГИ-41-1
вентиль
Р=30 Вт
I контур
ГИ-41-1 Р=300 Вт
ГС-15Б
II контур
III контур
к ант.
усилит.
имп.
из ШСС
Рис.5.2.Передатчик ВК. Схема электрическая
кадного усилителя мощности, диодов в варакторном утроителе частоты, а
также снизить потребление по цепи питания +27 в. Вентиль служит для защиты выходных каскадов возбудителя и развязки его с входом лампового
каскада.
В первых двух каскадах усилителя мощности использованы металлокерамические генераторные триоды, на аноды которых подаётся напряжение
+1,5 кВ с высоковольтного выпрямителя. Коэффициент усиления каждого
каскада по мощности - не менее 13 дБ. В третьем каскаде усиления (коэффициент усиления не менее 10 дБ) применён металлокерамический триод, питаемый от выпрямителя напряжением +4 кВ. экранная сетка этого каскада
запитывается импульсным напряжением от импульсного усилителя.
Модулятор, выполненный на транзисторах и микросхемах, при подаче
на его вход импульсов запуска ВК от ШСС обеспечивает формирование им-
356
пульсов катодной модуляции первых двух каскадов усиления мощности, импульсов запуска импульсного усилителя и импульсов запуска манипулятора.
Модулятор обеспечивает выдачу сигнала "авария" в случае исчезновения импульсного сигнала на любом из его выходов при наличии импульсов запуска
на входе или при пропадании напряжения +5 В.
Манипулятор формирует импульсы управления СВЧ переключателем.
57,22 МГц
Кварц.
генер.
Т6
Т2-Т5
Т7
Т8
Т9
Д1, Д2
1,3 Вт
f
3f
171,66 МГц
3f
2f
1030 МГц
343,33 МГц
4,5 мкс от
модулятора
Рис.5.3.Возбудитель передатчика ВК. Схема электрическая структурная
Автоматика блока обеспечивает требуемый порядок включения и выключения передатчика, а также контроль параметров и аварийное отключение с сигнализацией о причине отключения при исчезновении высокого напряжения +4 кВ и напряжения –27 В.
5.4. Принцип подавления боковых ответов в приемном устройстве
Во вторичном канале АОРЛ-85 применён амплитудно-фазовый метод
подавления ответных сигналов с направления боковых лепестков. Рассмотрим принцип построения системы подавления, основанной на нём.
Амплитудно-фазовая система подавления сигналов боковых лепестков основана на создании фазовых различий сигналов, принимаемых основным и дополнительным каналами. В такой системе в качестве критерия принадлежности сигнала, принятого основным или боковыми лепестками ДНА,
используется соотношение амплитуд этих сигналов. Однако, для исключения
влияния различий коэффициентов передачи приемных трактов (основного и
подавления) это соотношение амплитуд преобразуется в фазовые соотношения.
Принцип работы заключается в следующем. Сигналы, принятые основной антенной и антенной подавления, одновременно складываются и вычитаются. Образующиеся суммарный и разностный сигналы получают относительно друг друга определенные фазовые различия, которые в зависимости
от направления приема будут иметь одно из двух возможных значений:
– при приеме с направления главного лепестка основной антенны угол
между векторами суммарного и разностного сигналов будет острым (<90о);
357
– при приеме сигналов с направления боковых лепестков угол между
векторами суммарного и разностного сигналов будет тупым ( 90О).
Up
U0
U
Up
г
а)
–U n
U0
б)
+U n
U
 бл.
–U n
+U n
Рис.5.4. Векторные диаграммы при приеме в направлении главного (а) и бокового (б) лепестков
Вышерассмотренные ситуации показаны на рис.5.4. При приеме с направления главного лепестка сигнал, поступающий от основной антенны,
превышает сигнал от антенны подавления. Сдвиг фаз г между векторами
U
суммарного U  и разностного p сигналов будет 0    90О (рис.5.4.а).
г
При приеме с направления боковых лепестков сигнал, поступающий от основной антенны, будет всегда меньше сигналов, поступающих от антенны
подавления. В этом случае (рис.5.4.б) угол между векторами суммарного U 
U
и разностного p сигналов будет тупым: 90О  бл  1800.
Суммарные и разностные сигналы, получившие фазовые различия в зависимости от направления приема, усиливаются в отдельных каналах промежуточной частоты, после чего фазовые соотношения вновь преобразуются
в амплитудные. Суммарные и разностные сигналы сравниваются по фазе с
помощью фазового детектора. При этом суммарные сигналы промежуточной
частоты используются в качестве опорных и подаются на оба плеча детектора в фазе.
Разностные сигналы промежуточной частоты поступают на плечи фазового детектора в противофазе. При приеме сигналов с направления главного лепестка продетектированное напряжение во втором плече нагрузки фазового детектора будет всегда больше продетектированного напряжения первого плеча нагрузки. При приеме сигналов с направления боковых лепестков
ситуация становится обратной.
Если теперь после фазового детектора включить схему амплитудного
сравнения сигналов первого и второго плеч нагрузки, то на выходе ее останутся сигналы только от тех объектов, которые находятся в зоне действия
главного лепестка ДНА основного канала.
358
Рис.5.5. Схема подавления ложных ответов способом фазовых различий сигналов
Структурная схема приемника, осуществляющего подавление сигналов
боковых лепестков амплитудно-фазовый методом, изображена на рис.5.5.
Недостатком схемы является неэффективность подавления сигналов с
направления задних лепестков ДН основной антенны. Это объясняется тем,
что по энергетическим соображениям создавать с помощью одной антенны
подавления единую диаграмму направленности, перекрывающую все без исключения боковые лепестки, нецелесообразно.
5.5. Приемные устройства ВК режима УВД и RBS
Приёмное устройство ВК предназначено для приёма сигналов самолётных ответчиков, работающих на частотах 1090 МГц (RBS) и 740 МГц (УВД),
а также для подавления сигналов боковых лепестков диаграммы направленности (ДН) антенны.
Приёмники УВД и RBS структурно выполнены аналогично и отличаются рабочими частотами, а следовательно, настройкой входных фильтров и
высокочастотных устройств.
Основные характеристики приёмных устройств вторичного канала;
- чувствительность приёмников УВД и RBS
не хуже 110
дБ/Вт;
- динамический диапазон
не хуже 70 дБ;
- глубина ВАРУ
23 дБ;
- глубина ШАРУ
23 дБ;
359
- длительность ВАРУ
не менее 60 км.
Структурная схема приёмника ВК приведена на рис. 5.6. Для подавления сигналов боковых лепестков ДН по приёму используется амплитуднофазовый метод.
Для его реализации сигналы основного канала и канала подавления поступают на входы кольцевого моста, где складываются и вычитаются, в результате чего векторы диаграммы суммы (U+) и разности (U-), образующиеся
на его выходах, приобретают определённую фазовую окраску в зависимости
от направления приёма.
Как следует из векторных диаграмм (рис.5.4, а), при любом соотношении фаз входных сигналов φ в случае приёма в направлении основного лепестка ДН, когда Uосн > Uпод , угол между сигналами U+ и U- будет острым, т.е.
φг < 90°, а в случае приёма в направлении боковых лепестков ДН, когда Uосн
< Uпод, угол φб будет тупым, т.е. φб > 90°.
После кольцевого моста сигналы "суммы" и "разности" усиливаются в
идентичных каналах приёмника и подаются на фазовый детектор, где фазовые соотношения вновь преобразуются в амплитудные. Как следует из векторных диаграмм (рис.5.4, б), иллюстрирующих работу фазового детектора,
при приёме в направлении основного лепестка, когда φосн < 90°, на одном из
выходов ФД амплитуда сигналов будет всегда больше, чем на другом, т.е.
U1 > U2. При приёме в направлении боковых лепестков, когда φб >
90°, на выходе ФД всегда будет выполняться противоположное соотношение,
т.е. U1< U2.
Схема амплитудного дискриминатора выделяет сигналы основного луча ДН и подавляет сигналы боковых лепестков.
Устройство, высокочастотное, входящее в состав приёмного тракта ВК,
предназначено для усиления высокочастотных сигналов, поступающих от
основной антенны и антенны подавления, преобразования их в сигналы промежуточной частоты 60 МГц и предварительного усиления сигналов промежуточной частоты. Коэффициент усиления каналов суммы и разности составляет не менее 25 дБ, а полоса пропускания - не менее 14 МГц.
Гетеродин вырабатывает колебания частоты 1030 МГц (RBS) и 680
МГц (УВД) и включает задающий кварцевый генератор, каскады умножения
частоты и усиления мощности. В первом случае частота кварцевого генератора умножается на 12, во втором - на 8.
Все узлы, входящие в состав ВЧ - устройства, выполнены на микрополосковых линиях с применением тонкоплёночной технологии и бескорпусных полупроводниковых приборов. После настройки ВЧ - устройство герметизируется, воздух из корпуса откачивается, а объём заполняется чистым аргоном.
360
Тракт УПЧ обеспечивает основное усиление сигналов промежуточной
частоты по каналам суммы и разности и преобразование фазовых различий
на входе в амплитудные на выходе.
Коэффициент усиления тракта - не менее 70 дБ, полоса пропускания –
10 МГц. В тракте УПЧ осуществляется два вида регулировок усиления: АРУ
и ШАРУ.
Для осуществления временной автоматической регулировки усиления
на входе УПЧ используется аттенюатор ВАРУ на полевых транзисторах,
обеспечивающий глубину регулировки не менее 23 дБ. Аналогично выполнен аттенюатор ШАРУ.
С нагрузок фазового детектора видеосигналы поступают на амплитудный дискриминатор, выполненный в виде дифференциального сумматора на
операционном усилителе. На выходе последнего появляется положительный
видеоимпульс только в том случае, когда, на неинвертирующем входе, амплитуда сигнала будет больше, чем на инвертирующем.
Сигналы "контроль С (Р)" используются для контроля выходного напряжения ФД.
Рис. 5.7 . Структурная схема ВАРУ ВК
361
+ 12,6 В
УСВЧ
"С"
СМ
ПУПЧ
аттен
ВАРУ
УПЧ
аттен
ШАРУ
УПЧ
РРУ
С
ШАРУ
"С"
R26
вх.
осн.
АТТ.
ВАРУ
+ 12,6 В
зап.
гетер.
вх.
под.
ВАРУ
бланк
видео
кольц
мост
ФАЗА
R13
(R14)
ампл.
дискр.
ФД
"видео УВД"
(RBS)
- 12,6 В
+ 12,6 В
УСВЧ
"Р"
СМ
ПУПЧ
атт.
ВАРУ
УПЧ
атт.
ШАРУ
УПЧ
Рис.5.6. Приёмное устройство ВК. Схема электрическая структурная
ШАРУ
"Р"
РРУ
Р
R28
362
5.6. Принцип работы устройств адаптации приемного тракта ВК
Устройства адаптации приемных устройств вторичного канала представляют собой схемы ШАРУ и ВАРУ. ШАРУ реализована в УПЧ, а ВАРУ в
УПЧ и, для основного канала, в тракте ВЧ.
Регулирующие напряжения "ВАРУ ВЧ" и "ВАРУ НЧ" вырабатываются
с приходом импульса "Запуск ВАРУ" и регулируются по длительности до 60
км.
Применение ВАРУ (рис.5.7.) уменьшает коэффициент усиления приёмника при приёме сигналов ответчика в ближней зоне, что устраняет ложные ответы за счёт сигналов, переотражённых местными предметами, а также ответы, принятые боковыми лепестками ДН в ближней зоне.
Детекторы ШАРУ (рис.5.8.) вырабатывают постоянные напряжения,
пропорциональные среднеквадратичному значению напряжения шумов в каналах приёма, которые используются для формирования управляющих напряжений ШАРУ. На схемы ШАРУ поступает напряжение "Бланк ШАРУ",
которое запирает последнее на время действия напряжения ВАРУ.
На платах ШАРУ расположены устройства допускового контроля, которые выдают сигнал "норма" при включенных приёмниках и уровне шумов,
находящимся в допустимых пределах. При отклонении уровня шумов в ту
или другую сторону от допустимых пределов выдаётся сигнал "Авария".
Контроль усиления приёмника производится с двухсторонним допуском
±25%.
Рис.5.8 . Структурная схема ШАРУ ВК
363
5.7. Эксплуатационные проверки и регулировки приемных устройств ВК
В приёмных устройствах вторичного канала производятся измерения
следующих эксплуатационных параметров:
- чувствительность основного канала приёмника УВД;
- чувствительность дополнительного канала приёмника УВД;
- чувствительность основного канала приёмника RBS;
- чувствительность дополнительного канала приёмника RBS;
- динамический диапазон приёмников УВД и RBS;
- напряжения вторичных источников питания.
Основные регулировки приёмных устройств вторичного канала;
- регулировка усиления каналов суммы и разности в режимах РРУ и
ШАРУ;
- фазировка каналов суммы и разности;
- установка допускового контроля приёмников в режиме ШАРУ;
- регулировка глубина и длительности ВАРУ.
Регулировка усиления каналов суммы и разности в режиме ШАРУ
производится резисторами R17, R18 платы ШАРУ-ВАРУ до достижения равенства собственных шумов в каналах сумма и разность величине примерно
(0,5…0,7) В. Контроль ведётся по осциллографу, подключенному к контактам 21 и 22 платы ШАРУ – ВАРУ. В режиме РРУ используются резисторы
R26 и R28.
Фазировка каналов суммы и разности проводится по контрольному
сигналу от ВЧ генератора, подключаемого на вход приёмника. Регулировкой
ФАЗА, R13 в УВД и R14 в RBS, добиваются максимальной разности между
выходными сигналами С и Р при изменении амплитуды контрольного сигнала в 2 раза.
Установка допускового контроля приёмников в режиме ШАРУ заключается в регулировании нижнего и верхнего порогов схемы контроля. При
Uш = 0,6 В, устанавливаются пороги 0,45 В и 0,75 В.
Регулировка глубина и длительности ВАРУ производится резисторами
платы ШАРУ –ВАРУ с учётом следующих соображений и рекомендаций
таблицы 5.1.
Длительность участка 2 (рис.5.9.) ВАРУ ВЧ и НЧ устанавливается резистором R14 «Длит. макс.ВАРУ». Длительность участка 3 ВАРУ ВЧ и НЧ
устанавливается резистором R36 СПАД ВАРУ. Глубина ВАРУ ВЧ и НЧ устанавливается соответствующими резисторами R39, R42 для ВАРУ НЧ и
R47, R57 для ВАРУ ВЧ с учётом рекомендаций таблицы 5.1.
364
Рис.5.9. Напряжения ВАРУ в основном и канале подавления
Таблица 5.1.
Канал
Основной (О)
Приёмник
ВАРУ
Глубина, дБ
№ участка
Подавления
(П)
О,П
1
0
О,П
2
НЧ
10…15
О,П
4
0
УВД
О
1
2…7
О
2
ВЧ
3…8
О
4
2…7
О,П
1
0
О,П
2
НЧ
15…20
О,П
4
0
RBS
О
1
4…9
О
2
ВЧ
10…16
О
4
4…9
6. Аппаратура первичной обработки информации ПРИОР
6.1. Задачи обработки радиолокационной информации
Для обеспечения работы РЛС в составе автоматизированных систем
УВД в её составе имеется аппаратура первичной обработки информации
ПРИОР, с помощью которой решаются следующие задачи:
- прием от РЛС аналоговых сигналов амплитудного и СДЦ каналов и
преобразование их в цифровой код;
365
- автоматическое обнаружение сигналов от целей по первичному каналу на фоне естественных пассивных помех (с применением межобзорной обработки, адаптивных порогов обнаружения и средств адаптации) и определение координат ВС;
- выделение и обработку сигналов, отраженных от метеообразований,
из суммарного сигнала амплитудного канала РЛС;
- автоматическое обнаружение и декодирование ответных сигналов
ВРЛ в режимах УВД и RBS и определение координат ВС;
- обработку координатной, полетной информации и повышение ее достоверности за счет межобзорной обработки;
- объединение информации, полученной по первичному и вторичному
каналам;
- ввод в сопровождение и траекторную обработку информации о всех
ВС в зоне действия РЛС;
- передачу информации потребителю через контроллер аппаратуры передачи данных либо по физической линии, либо через модемы по стандартным телефонным каналам связи. Сопряжение с модемом по стандартному
протоколу по стыку RS-232. Номенклатура цепей связи, параметры сигналов,
кодограммы данных и алгоритмы обмена конкретизируются в протоколах
сопряжения;
- сопряжение с системами отображения информации "Символ", "Комета", "НОРД", "КАРМ ДРУ", АС УВД "Трасса", "Стрела"
Технические характеристики АПОИ ПРИОР:
АПОИ "ПРИОР" сохраняет свои параметры при следующих внешних
условиях:
- температура окружающей среды от + 50 С до + 400 С;
- относительная влажность воздуха до 80% при температуре ≤ 250 С;
- атмосферное давление не ниже 450 мм. рт. ст.
Функциональный состав АПОИ ПРИОР:
- процессор обработки информации первичного радиолокатора
(ПОИ ПРЛ);
- процессор обработки информации вторичного радиолокатора
(ПОИ ВРЛ);
- процессора траекторных данных (ПТД).
Технические данные ПОИ ПРЛ
366
ПОИ ПРЛ обеспечивает обработку радиолокационной информации по
всей дальности действия РЛС.
- ПОИ ПРЛ устраняет несинхронные помехи.
- Максимальное количество ложных тревог (плотов) за обзор
от всех видов помех, исключая преднамеренные , не превышает 30;
- вероятность обнаружения цели при)
не менее 0.9;
- точность определения координат цели:
по азимуту
не более 1.2 угловых дискрета;
по дальности
не более 0,5 τи;
- разрешающая способность по координате:
по азимуту не более 6-ти зондирующих импульсов между пакетами;
по дальности
не более 600 м;
Вероятность дробления не более
0.005.
ПОИ ПРЛ сопрягается с ПТД по стандартному протоколу по стыку RS232.
Технические данные ПОИ ВРЛ:
ПОИ ВРЛ обеспечивает обработку информации по всей дальности действия ВРЛ.
-вероятность ложных тревог, вызванных НИП, меньших или равных
ЗИ, с Fп ≥ Fп РЛС +0,02 Fп РЛС по плот – выходу
более 10(-6);
- максимальное количество ложных тревог (плотов) за обзор от всех
видов помех, исключая преднамеренные, не превышает
5;
- вероятность обнаружения цели при Pл.т.= 10Е(-6)
не менее 0.9;
- точность определения координат цели:
по азимуту
более 0,25 град.
по дальности
не более 250 м.
- разрешающая способность по координате:
по азимуту не более ширины ДН
+0,5 град.;
по дальности
не более 1000 м;
- вероятность дробления
не более 0.005;
- вероятность получения дополнительной информации при нахождении
одного ВС в основном лепестке ДН и при отсутствии мешающего потока запросных и ответных сигналов
не менее 0,98;
- вероятность получения дополнительной полетной информации при
нахождении двух ВС на одном азимуте
не менее 0,9;
- вероятность искажения или перепутывания полетной информации не
более 10(-6) при расстоянии между целями более величины разрешающей
способности РЛС.
367
6.2. Структура и алгоритмы системы обработки
радиолокационной информации
В РЛК АОРЛ-85 для обработки радиолокационной информации используется АПОИ ПРИОР. Рассмотрим алгоритмы обработки и структуру
изделия ПРИОР.
Первичная обработка РЛИ решает следующие задачи:
- обнаружение радиолокационных сигналов;
- измерение координат ВС;
- декодирование ответных сигналов и дополнительной полётной информации ( для ВРЛ);
- объединение информации от первичных и вторичных РЛС с единой
зоной обзора.
Обнаружение состоит в принятии решения о наличии или отсутствии
воздушного объекта в каждом выделенном участке пространства с минимально допустимыми вероятностями ошибочных решений.
Измерение сводится к выработке оценок координат и параметров движения воздушного объекта с минимально допустимыми погрешностями.
Структура аппаратуры первичной обработки информации (АПОИ)
приведена на рис.6.1.
Рис.6.1. Структурная схема АПОИ
Обнаружение радиолокационных сигналов
368
Обнаружение радиолокационных сигналов – статистическая задача, в
ходе решения которой с определённой вероятностью принимается решение о
наличии радиолокационной цели. Задача решается путём анализа смеси сигнала и шума (помехи), мгновенные значения которой распределены по случайному закону.
В качестве вероятностных характеристик обнаружения используются
условные вероятности правильного обнаружения D и ложной тревоги F.
Вероятность правильного обнаружения F – вероятность того, что выбросы смеси сигнала и шума, соответствующие одному и тому же разрешаемому объему зоны действия, превысят порог обнаружения.
Вероятность ложной тревоги D – это вероятность того, выбросы шума
(помехи) превысят порог обнаружения в одном и том же разрешаемом объеме зоны действия.
От значения вероятности ложных тревог зависит нагрузка диспетчера
УВД, вынужденного отсеивать ложные отметки ВС, и загрузка вычислительных средств АС УВД (КСА), пытающихся завязать и построить траекторию
несуществующей цели
Вероятности D и F связаны между собой следующим образом
DF
1
1 q
,
где q - отношение сигнал-шум по мощности.
F e

U 02
2 ш2
,
где U0 – порог обнаружения;
 ш2 – среднеквадратическое значение шума на выходе линейной части
приемника.
От РПрУ РЛС
Пороговое
устройство
Решение о наличии цели
D,F
Порог Uпор
Рис 6.2 Обнаружитель - пороговое устройство
Для формирования требований к порогу обнаружения в радиолокации
используется (в большинстве случаев) критерий Неймана - Пирсона.
Критерий Неймана - Пирсона, требует поддерживать в процессе обнаружения постоянство заданного уровня ложной тревоги F.
Вероятностные характеристики обнаружения задаются потребителем
РЛИ и, в соответствии с ФАП -2000, должны составлять
369
для ОРЛ-А
D ≥ 0,8 и F ≤ 10-6
для ВРЛ
D ≥ 0,9 и F ≤ 10-6.
Для обнаружения радиолокационного сигнала на фоне шумов и помех
используют обнаружители в виде порогового устройства (рис.6.2.) с задаваемым порогом Uпор.
Величина порога обнаружения Uпор может зависеть от случайных характеристик смеси полезного сигнала и помехи (закона распределения мгновенных значений и его числовых характеристик).
Обнаружители с таким порогом называют параметрическими. Параметрические обнаружители максимально эффективны для конкретного распределения радиолокационного сигнала.
Обнаружители, не зависящие от вида распределения называют непараметрическими. Они уменьшают зависимость вероятности ложной тревоги от
статистического характера сигнала на входе обнаружителя и полезны в более
широком кругу реальных ситуаций, чем параметрический обнаружитель.
Примером является ранговый обнаружитель, используемый в современных
АПОИ ПРИОР.
Обнаружение пачки радиолокационных сигналов производится путем
определения её импульсов, последующего счёта числа импульсов К и сравнения этого значения с установленным порогом Кпор (рис.6.3.).
Во входном пороговом устройстве видеосигналы с РПрУ нормируются
по амплитуде и длительности и, как бинарные сигналы «1» или «0», поступают на регистр сдвига РС и, одновременно, на реверсивный счётчик РСИ.
Рис.6.3. Дискретный обнаружитель пачки радиолокационных сигналов
Число разрядов РС и РСИ равно ожидаемому числу импульсов в пачке
М. Реально фиксируемое в них количество импульсов может изменяться по
времени из-за флюктуации импульсов пачки по амплитуде и непревышения
отдельными импульсами порога входного ПУ. Функции входного ПУ выполняет бинарный квантизатор или аналого-цифровой преобразователь, а
уровень входного порога Uпор выбирается относительно собственных шумов
приёмника σш из условия
Uпор = (1,8…2,2)σш
370
При записи в РСИ Кпор импульсов с выходного ПУ снимется первый
импульс обнаружения. Импульсы, поступившие в РС, сдвигаются на один
разряд синхросигналами ИС в каждом периоде работы РЛС. После М тактов
сдвига импульсы с РС поступают на вычитающий вход РСИ, где число записанных импульсов начинает уменьшаться. Как только оно станет меньше
Кпор, на выходном ПУ перестанет формироваться импульс обнаружения.
Рис.6.4. Вид сектора зоны обнаружения РЛС (тёмным цветом показаны участки зоны, сигналы с которых превысили величину Кпор)
Это устройство обнаружения называется обнаружителем типа «движущегося окна», в котором проводится анализ сигнала в импульсном объёме,
определяемом разрешением по дальности δR и размерами Δβ движущейся по
азимуту ДН антенны РЛС (рис.6.4.).
Для обнаружения во всей зоне, устройство (рис.6.3.) должно быть многоканальным по дальности. Число колец дальности при этом равно n = Rmax/
δR.
Решение об обнаружении пачки принимается по логике «К из М», где
М — число импульсов в анализируемой пачке, а К — число импульсов пачки, превысивших заданный порог Кпор.
Обнаружение бинарных сигналов даёт проигрыш в отношении сигнал/шум на (1,5…2) дБ по сравнению с аналоговыми сигналами, но более
просто в технической реализации.
Измерение координат ВС
Измерение дальности
371
Дальность R в РЛС определяется по времени запаздывания отраженного (ответного) сигнала относительно зондирующего (ответного) следующим
образом:
R
сt з
2 ,
где с – скорость распространения света.
В аппаратуре первичной обработки реализуется метод автоматического
измерения дальности.
Дальность в АПОИ определяется по порядковому номеру дискрета
дальности nR, в котором обнаруживается цель: R = ΔR nR. Номер дискрета
находится путем счета тактовых импульсов, которыми дискретизируется
дальность за время периода повторения Тп зондирующих импульсов
(рис.6.5).
Устройство измерения дальности должно быть многоканальным, т.к. за
один период зондирования необходимо обеспечить измерения дальностей до
нескольких объектов, имеющих одинаковую азимутальную координату.
Поэтому такой измеритель строится для каждого кольца дальности и
работает следующим образом.
Рис.6.5. Принцип измерения дальности
Импульс запуска ИЗ радиолокационной станции включает генератор
импульсов строба и сброса ГСС. Строб-импульс подается на временной селектор (ВС) и открывает его на время длительности строба Тп, равное периоду повторения сигналов РЛС. Генератор тактовых импульсов ГТИ непрерывно вырабатывает последовательность импульсов И с периодом tΔR. Эта последовательность идет через ВС на счетчик импульсов СчИ. Результаты счета в виде двоичного кода поступают на выходные ячейки СчИ. Так как им-
372
пульсы ГТИ имеют период tΔR, соответствующий дискрету дальности ΔR, то
на выходах ячеек СчИ будет код текущей дальности, который необходимо
снять в момент обнаружения цели. Для этого каждый разряд счетчика подключен к одному из входов своей схемы совпадений — схеме «И». Вторые
входы этих схем подключены к генератору импульсов считывания ГИС, который вырабатывает их при поступлении на него импульса обнаружения цели от схемы «движущееся окно». Импульс считывания ИСч открывает все
ячейки схемы «И» и на выходах схемы будет параллельный двоичный код
дальности обнаружения цели.
Каждый цикл работы схемы заканчивается обнулением счетчика импульсом сброса (ИС), вырабатываемым по заднему фронту строб-импульса.
Число разрядов s, т. е. и ячеек СчИ, зависит от общего числа дискретов
дальности nR и определяется выражением 2s ≥ nR.
Измерение азимута ВС
При измерении азимута ВС в АПОИ ПРИОР используется амплитудный метод максимума и его разновидности.
Пеленгация методом максимума (рис.6.6.) осуществляется путем совмещения направления максимума диаграммы направленности антенны β с
направлением на пеленгуемый объект β0 в результате плавного вращения антенны со скоростью Ω. Пеленг (азимут) отсчитывается в тот момент, когда
напряжение на выходе приемника становится максимальным.
N
U
β
A
β0
θ
Ω
β0
0
a)
б)
Рис.6.6. Принцип пеленгации методом максимума
Вторичная обработка РЛИ
Ωt
373
Радиолокационная информация, полученная при первичной обработке,
из-за влияния помех может содержать ложные отметки, а часть целей может
быть пропущена. Вторичная обработка решает задачи устранения ложных
отметок и восстановления пропущенных, уменьшения ошибок измерения координат и определения скоростей и курсов.
Вторичная обработка радиолокационной информации включает следующие этапы:
- обнаружение траекторий;
- завязка траектории;
- сопровождение траектории.
- обнаружение траекторий
Результатом первичной обработки сигнала от ВС является координатная метка с характеристиками обзоре R1 и θ, которая может быть началом
траектории или являться ложной (рис.6.7.а.).
Выявление координатной метки следующего обзора в окрестностях
первой осуществляется на основе анализа попадания её внутрь назначенного
строба. Под стробом понимается область неопределённости вокруг первой
метки с размерами
ΔRi =i Vц.мах Тп,
где Vц.мах – максимальная скорость цели;
Тп - период повторения РЛС;
i - номер цикла обзора ( i = 1, 2,3…m)
Рис.6.7. К пояснению вторичной обработки РЛИ
Обнаружение траектории заключается в выявлении факта попадания в
строб хотя бы одной координатной метки k во втором и последующих обзо-
374
рах. Обычно в качестве критерия обнаружения выбирают значение k=2 и
m=3…4. Процедуру обнаружения траектории иногда называют автозахватом.
Завязка и сопровождение траектории
После обнаружения траектории, по двум координатным меткам вычисляется скорость и направление движения предполагаемой цели, а также
предсказывается (экстраполируется) положение метки на следующий (третий) обзор (рис.6.7.б). Количество экстраполированных меток зависит от количества меток в первичном стробе S1. Вокруг экстраполированных меток
формируются стробы S2, размеры которых определяются возможными
ошибками предсказания. Если в какой-либо строб в третьем обзоре попала
метка, то она считается принадлежащей к обнаруженной траектории и происходит её завязка. При завязке траектория движения ВС принимается линейной.
В процессе последующих обзоров пространства от АПОИ поступает
множество координатных меток, из которых только одна принадлежит завязанной траектории. Сопровождение заключается в отборе отметок для продолжения траектории и проводится на основе сравнения координат и параметров новых отметок с экстраполированными координатами и характеристиками сопровождаемых траекторий. Для упрощения процедур сравнение
координат и экстраполированных отметок производится в стробах сопровождения (рис.6.8.), размеры которых постепенно уменьшаются.
При сопровождении траекторий проводится сглаживание параметров
траектории. Операция сглаживания необходима для повышения точности
прогнозирования ожидаемых координат цели на последующий обзор. Для
сопровождения используются стробы трёх размеров:
- узкий строб для сопровождения неманеврирующих объектов при отсутствии пропусков отметок;
- средний строб для сопровождения сильноманеврирующих объектов
при отсутствии пропусков отметок;
- широкий строб или набор стробов для сопровождения объектов при
пропусках отметок.
y
ΔR3
ΔR4
ΔR2
ΔR5
5
4
3
ΔR1
1
2
x
375
Рис.6.8. Сопровождение траектории ВС
Третичная (мультирадарная) обработка РЛИ
Объединение информации от нескольких разнесенных на местности
источников информации наблюдения получило название третичной (мультирадарной) обработки.
Мультирадарная обработка должна обеспечить стабильное сопровождение воздушных целей и формирование картины воздушной обстановки путём анализа информации, поступающей от нескольких источников (радаров).
При третичной обработке решаются следующие задачи:
- отождествление отметок от одного ВС, полученных источниками информации;
- формирование измерений по данным от нескольких источников;
- построение траектории по объединенным данным.
Третичной обработке предшествует пересчет координат отметок от
различных источников в единую координатную систему. Наиболее просто
эта задача решается в РЛС, имеющих первичные и вторичные каналы, как в
АОРЛ-85.
Кроме того, все отметки приводятся к единому времени экстраполяцией векторов координат к очередному моменту объединения информации. Обычно
время экстраполяции невелико, и поэтому применяется линейная экстраполяция.
376
Рис.6.9. Структурная схема АПОИ ПРИОР
Задача отождествления отметок решается в два этапа.
В начале отметки группируются по их попаданию в строб допустимых
отклонений, который определяется погрешностями оценки координат. Затем
проводится отождествление отметок и их объединение.
В результате третичной обработки выдаются мультирадарные траектории.
Рассмотренные выше процедуры первичной, вторичной и элементы
третичной обработки реализованы в АПОИ ПРИОР.
Рассмотрим взаимодействие аппаратуры ПРИОР по структурной схеме
(рис.6.9.).
ПОИ ПРЛ обрабатывает поступающие на вход сигналы от первичных
каналов РЛС, производит обнаружение воздушных судов, измерение их координат по каналам РЛС и передает информацию по стандартному каналу
RS-232 в ПТД.
Сигналы от первичного канала РЛС поступает на Адаптер ПРЛ
(рис.6.10). Адаптер ПРЛ преобразовывает в цифровую форму входные аналоговые сигналы, обеспечивает выделение полезных сигналов на фоне различного рода мешающих отражений, формирует координатный видеосигнал,
формирует видеосигнал карты помех, а также обеспечивает измерение в полярных координатах начала и конца пакета от воздушного судна (ВС).
Адаптер ПРЛ
RS232 (Установка параметров)
ЗИОредк
Цифровая информация
ЗИОчаст
МАИ
ЖКИ
клавиатура
мышь
Контроллер ПК
Регламент
220В, 50 Гц
Видео 2
Синхр., 4 видео на
гнезда
Видео 3
Сигналы диогностики
на
индикацию на КРМ
Лицевая
понель
+5В
+5В
220В, 50 Гц
монитор
Инф. о шумовых порогах
Север
Видео 4
RS232
Север
МАИ
Видео 1
Вых. Инф.
Плотэкстрактор
ПРЛ
Блок питания
+12В
-12В
В кабельный
ввод
377
Рис.6.10. Адаптер ПРЛ
Измеренные значения поступают в плотэкстрактор ПК (ПЭ-П), где
производится вычисление координат центра пакета, осуществляется обнаружение зон метеообразований и фильтрация плотов по различным алгоритмам.
Информация о плотах по стандартному последовательному каналу RS-232
передается на ПТД в согласованных кодограммах.
ПОИ ВРЛ принимает сигналы вторичных каналов РЛС и обеспечивает
их обработку с автоматическим обнаружением воздушных судов, измерением
их координат, получение дополнительной полетной информации о бортовом
номере и высоте полета воздушных судов, оборудованных ответчиками вторичной информации по стандартам УВД и ИКАО, и передает информацию по
стандартному каналу RS-232.
Сигналы от вторичного канала РЛС поступают на Адаптер ВРЛ
(рис.6.11). Адаптер ВРЛ принимает и нормализует управляющие и синхронизирующие сигналы, декодирует координатную и дополнительную полетную
информацию о летательных аппаратах, оборудованных ответчиками системы
ВРЛ по стандарту УВД и ИКАО, и подавляет несинхронные помехи.
Адаптер ВРЛ
RS232 (Установка параметров)
ЗИОредк
Цифровая информация
Плотэкстрактор
ВРЛ
Вых. Инф.
RS232
Север
МАИ
МАИ
ЖКИ
монитор
Инф. о шумовых порогах
Север
Видео 1
клавиатура
мышь
Контроллер ВК
Регламент
Видео 2
ЗК
220В, 50 Гц
Синхр., 4 видео на
гнезда
Сигналы диогностики
на
индикацию на КРМ
Лицевая
понель
+5В
+5В
220В, 50 Гц
+12В
Блок питания
-12В
Рис.6.11. Адаптер ВРЛ
Радиолокационные данные с Адаптера ВРЛ (координаты начала пакета
(НП) и конца пакета (КП), дополнительная информация, угловая синхронизация, контрольные сообщения) поступают на плотэкстрактор ВК (ПЭ-В), который производит обнаружение и измерение координат самолетов, ввод в со-
378
провождение и траекторную обработку плотов от всех летательных аппаратов в зоне действия ВРЛ. Передача информации с выхода ПЭ-В на ПТД осуществляется по стандартному последовательному каналу RS-232 в согласованных кодограммах.
ПТД принимает цифровые радиолокационные данные от двух ПОИ
ПРЛ и двух ПОИ ВРЛ и осуществляет обнаружение целей и измерение параметров траекторий воздушных судов по каждому из каналов, а также осуществляет объединение информации от одного воздушного судна, поступившей по каналам ПРЛ и ВРЛ.
ПТД производит контроль работоспособности ПОИ с выдачей результатов статистической обработки поступающих данных. ПТД осуществляет
документирование обрабатываемых данных на протяжении времени не менее
7 суток.
Таким образом, при использовании ПТД в аппаратуре АПОИ "ПРИОР"
совместно с аппаратурой ПОИ ПРЛ и ПОИ ВРЛ обеспечивается объединение информации от первичного и вторичного канала, реализуются в полном
объеме функции контрольного индикатора РЛС, обеспечивается гибкое резервирование и реконфигурация системы обработки и передачи радиолокационных данных.
Согласование входных сигналов осуществляется через кабельный ввод
(КВ). На входе КВ имеется согласованный делитель, позволяющий изменять
уровень входного сигнала в соотношениях 1:1, 1:2, 1:4, при сопротивлении на
входе 75 Ом. Далее синхро - и видео сигналы РЛС (ПРЛ, ВРЛ) размножаются для передачи в каждый из Адаптеров (ПРЛ, ВРЛ), а также в контроллер
растрового монитора (КРМ) для обеспечения аналоговой развертки и отображения на мониторе.
Пульт управления ПУ1-4 обеспечивает выбор на отображение цифровой информации ПЭ (ПРЛ, ВРЛ) и ПТД соответствующих комплектов.
Селектор видео (СВ) предназначен для определения состава аналоговой
координатной р/л информации, подаваемой на вход КРМ и обеспечивает: селекцию в любой комбинации и смешивание видеосигналов с амплитудной
модуляцией (VA) по шести входам; селекцию в любой комбинации и смешивание нормированных видеосигналов по четырем входам; селекцию сигналов
синхронизации ЗИ, МАИ и "Север" от ПРЛ и ВРЛ.
Контроллер растрового монитора (КРМ) обеспечивает аналоговую развертку на экране монитора и отображение входной и обработанной информации. Совместно с ПТД обеспечивается отображение как аналоговой, так и совмещенной с ней цифровой полетной информации.
Генератор пиксельной частоты (ГПЧ) представляет собой устройство,
преобразующее линейную частоту строчной развертки видеоадаптера в импульсы, во временной области соответствующие пиксельным знакоместам.
379
Коммутатор информации (КИ) осуществляет подключение к выходным
линиям связи (как цифровым, так и аналоговым) информации от устройств
(Адаптеров - в части аналоговой информации, ПТД - в части цифровой информации), являющихся в данный момент времени основными по отношению к устройствам находящимся в состоянии "Резерв", "Регламент" или
"Авария".
Для обеспечения электропитанием составных частей АПОИ при пропадании внешней питающей сети на время, необходимое для включения и выхода на рабочий режим резервных источников питания (около 2 минут), в
комплект АПОИ включены блоки бесперебойного питания (ББП). В случае
пропадания внешнего электропитания на более длительный срок ББП посылают на ПТД команду, по которой ПТД завершают работу и подготавливаются к
выключению.
6.3. Контрольный индикатор РЛС
Аппаратура КИКО предназначена для контроля по экрану ЭЛТ радиолокационной информации первичного и вторичного каналов, декодирования
координатных кодов самолетных ответчиков, работающих в режиме УВД и
управления работой РЛС.
Рабочий диаметр экрана КИКО – 400 мм, масштабы изображения 50,
100 и 200 км. На экране ЭЛТ отображается масштабная сетка, образованная
метками дальности 2, 10 и 50 км и метками азимута 100 и 300. Отображение
видеоинформации возможно по семи независимым каналам.
В состав аппаратуры КИКО входят собственно ИКО БИ-45, блок сигналов и пульт КИКО.
Структурная схема тракта отображения информации КИКО представлена на рис. 6.2. и включает:
- электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) с отклоняющей системой и элементами управления лучом;
- две платы предварительных координатных усилителей (ПКУ);
- выходные каскады координатных усилителей (ВКУ);
- плату видеоусилителя и подсвета (ПВП);
- плату управления и видеосмесителя (ПУ и В);
- генератор пилообразных напряжений (ГПН);
- дешифратор УВД.
ЭЛТ 45ЛМ5В с электрической фокусировкой и магнитным отклонением луча имеет длительное послесвечение и повышенную яркость. Развертывающие напряжения по обеим осям отклонения формируются платой ГПН.
Их длительность определяется длительностью сигнала «Импульс дистанции»
380
или «Запуск ПК», а амплитуда пропорциональна синусу и косинусу угла поворота антенны РЛС или напряжению с АРП.
Длительность сигнала «Импульс дистанции» зависит от выбранного
масштаба дальности и составляет 330 мкс для масштаба 50 км, 660 мкс для
масштаба 100 км и - 1320 мкс для масштаба 200 км. Усиление пилообразных
напряжений идет по двум независимым каналам.
Координатные усилители предназначены для преобразования развертывающих напряжений в пропорциональные им токи. Выходные каскады
работают на отклоняющие катушки горизонтального и вертикального отклонения.
Плата управления и видеосмесителя (ПУ и В) предназначена для формирования сигналов управления, меток азимута и дальности, а также для
объединения видеосигналов с различных источников.
Рис.6.2. Упрощенная структурная схема КИКО
Плата видеоусилителя и подсвета служит для усиления видеосигналов
до величины, необходимой для модуляции луча по яркости и формирования
импульсов подсвета.
Дешифратор содержит два идентичных комплекта аппаратуры и служит для декодирования координатной информации, поступающей от самолетных ответчиков, работающих в режиме УВД. Эта информация может отображаться на КИКО и подается в ШСС для трансляции на КДП.
381
В состав пульта КИКО входит панель управления РЛС для управления
работой РЛС в местном и дистанционном режиме и панель управления для
управления режимов отображения на КИКО.
7. Эксплуатация АОРЛ-85
7.1. Регламент технического обслуживания (ТО) РЛС
В АОРЛ-85 и его модификациях регламент технического обслуживания
(ТО) осуществляется комбинированным методом. Его сущность заключается
в том, что заложено ТО «по состоянию», но вместе с тем назначаются работы, проводимые по установленным календарным срокам.
Регламент ТО предусматривает:
- контроль параметров аппаратуры;
- профилактику механической части аппаратуры;
- регулировку аппаратуры по результатам контроля;
- устранение неисправностей аппаратуры;
- учёт результатов контроля и проделанных работ.
При уходе контролируемых параметров на две третьих части допуска
осуществляется регулировка, настройка или ремонт оборудования.
Техническое обслуживание АОРЛ-85 включает:
- ТО (ТО-1)оперативное;
- TO-2 - недельное ТО (через 170 час наработки);
- ТО-3 - месячное ТО (через 750 час наработки);
- TO-4 - квартальное ТО (через 2250 час наработки);
- ТО-5 - полугодовое ТО (через 4500 час наработки);
- ТО-6 - годовое ТО (через 8800 час наработки);
- ТО-С -сезонное техническое обслуживание.
Оперативное ТО выполняется ежедневно по сигналам аппаратуры дистанционного контроля и управления.
TO-2 - недельное ТО, выполняется дежурным техником трудозатраты –
9,75 ч/2 чел.
ТО-3 - месячное ТО, выполняется дежурным техником трудозатраты –
13,75 ч/2 чел.
ТО-4 - квартальное ТО, выполняется дежурным техником трудозатраты
– 13,75 ч/2 чел.
ТО-5 - полугодовое ТО (сезонное техническое обслуживание) выполняется при переходе на зимнюю или летнюю эксплуатацию трудозатраты –
41,5 ч/2 чел.
ТО-6 - годовое ТО производится через год эксплуатации АОРЛ – 85,
трудозатраты – 43 ч/2 чел.
382
Техническое обслуживание АОРЛ должен проводить инженернотехнический персонал, подготовленный к работе по эксплуатации электроустановок с напряжением выше 1000 В, прошедшие проверку по технике безопасности и имеющие квалификационную группу не ниже третьей.
Работы при ТО должны выполняться не менее чем двумя специалистами.
7.2. Содержание технологических карт и методика выполнения ТО
Регламентом ТО предусмотрены следующие виды работ, выполняемые
в соответствии с технологическими картами:
В аппаратной:
Таблица 7.1.
Регламент
№
Перечень работ
Т
Т
Т
Т
Т
карты
О-2
1
2
3
4
5
6
7
9
11
12
13
14
15
16
Проверка состояния устройства
антенного
Очистка от пыли, текущий ремонт антенны
Проверка температурного режима кузовов
Проверка сигнализации и положения органов управления
Проверка состояния монтажа
деталей, чистка от пыли и загрязнений
Проверка ВЧ и НЧ разъемов
Проверка
работоспособности
охранной сигнализации
Проверка щита аппаратной
Проверка устройства приёмного
первичного канала
Проверка аппаратуры КИКО
Проверка шкафа синхронизации
и сопряжения
Проверка шкафа ПУМ
Проверка шкафа ВУМ
Проверка шкафа выпрямителя
+12 кВ
О-3
+
О-4
О-С
О-6
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
383
17
18
19
20
21
Проверка шкафа АВК
Проверка установки СВЧ прибора
Проверка масла в редукторе
Замена масла в редукторе и профилактика опоры
Проверка установки уровней
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
В агрегатной:
Таблица 7.2.
№
Перечень ракарты бот
1
2
3
5
6
7
8
Проверка состояния устройства
антенного
Очистка от
пыли, текущий ремонт
антенны
Проверка
температурного режима
кузовов
Проверка состояния монтажа
деталей, чистка
от пыли и загрязнений
Проверка ВЧ
и НЧ разъемов
Проверка
работоспособности охранной сигнализации
Проверка
сигнализации и поло-
Регламент
ТО2
ТО3
+
ТО4
ТОС
ТО6
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
384
10
14
15
16
17
18
19
20
21
жения органов управления
Проверка
щита
распределительного агрегатной
Проверка
шкафа ПУМ
Проверка
шкафа ВУМ
Проверка
шкафа выпрямителя
+12 кВ
Проверка
шкафа АВК
Проверка установки СВЧ
прибора
Проверка
масла в редукторе
Замена масла
в редукторе
и профилактика опоры
Проверка установки
уровней
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
7.3. Эксплуатационная документация и правила ее ведения
Неотъемлемой составной частью РЛС является комплект эксплуатационной документации (ЭД), поставляемой вместе с оборудованием на радиолокационные позиции предприятия-заказчика.
Полный комплект ЭД включает следующие группы документов:
- формуляр РЛС;
- документы, определяющие комплектность поставки;
385
- техническое описание РЛС;
- инструкции по эксплуатации и обслуживанию поставляемого оборудования;
- ЭД на покупные изделия.
Полный перечень документов, поставляемых вместе с РЛС, приведен в
ведомости эксплуатационных документов.
Правила ведения формуляра на средство РТОП и связи
Формуляр средства является одним из важнейших эксплуатационных
документов. Ниже приведены правила ведения формуляров на средства
РТОП и связи.
1. Формуляр является документом, удостоверяющим гарантированные предприятием-изготовителем основные параметры и технические характеристики средств PTOП и связи, отражающим техническое состояние
данных средств и содержащим сведения по его эксплуатации (длительность и условия работы, ТО, виды ремонтов, замена составных частей и
деталей и другие данные за весь период эксплуатации).
2. Ответственным за сохранность формуляра и правильное его ведение является руководитель объекта, за которым закреплено данное средство.
В случае утери формуляра дубликат заводится с разрешения территориального специального уполномоченного органа Федеральной исполнительной власти в области ГА.
3. Ведение формуляра обязательно по всем разделам. Все записи в
формуляре производят отчетливо и аккуратно. Подчистки и незаверенные
исправления не допускаются.
4. При заполнении всех листов формуляра и невозможности подклейки дополнительных листов формуляр заменяется новым. В новый
формуляр заносятся обобщенные данные по каждому разделу старого
формуляра. Эти записи скрепляются подписью руководителя предприятия
ГА и гербовой печатью. Старый формуляр уничтожается по акту.
5. Данные о наработке средства заносятся ежемесячно на основании
показаний счетчиков или записей в оперативном журнале сменного инженера (техника) объекта.
6. В графах контрольных измерений основных параметров средства
записи производятся по результатам измерений.
386
7. В сведениях "Техническое состояние средства" записываются технические параметры, не соответствующие установленным нормам, и основные выявленные неисправности.
В графе "Выводы" записываются мероприятия для устранения выявленных недостатков.
8. Записи в формуляре о модернизации, доработке и ремонте средства делают руководители ремонтных предприятий, которые указывают вид
ремонта, когда и где он производился.
Записи о замене деталей и текущем ремонте средства производятся
лицами, проводивших ремонт. При этом указывают наименование, децимальный (чертежный) и схемный номера замененных составных частей, их
наработку, причину их замены.
9. Записи о Расконсервация производятся в период установки средства на эксплуатацию.
7.4. Наземная проверка АОРЛ-85
Наземные проверки проводятся для оценки соответствия основных
технических параметров средств РТОП и связи требованиям эксплуатационной документации и выполняются:
- при подготовке к приемке законченных строительством объектов
РТОП и связи;
- перед летными проверками;
- после реконструкции объектов;
- при ТО, в сроки, определенные графиком;
- по требованию службы движения.
Наземные проверки средств РТОП и связи включают следующие работы:
- проверку работоспособности:
- регулировку и настройку;
- измерение основных определяющих технических параметров;
- составление таблиц настройки и карт контрольных режимов (Приложение 39 РРТОП ТЭ-2000) и протокола наземной проверки и настройки
(Приложение 14 РРТОП ТЭ-2000).
Наземные проверки средств РТОП и связи проводятся инженернотехническим персоналом службы ЭРТОС. При вводе в эксплуатацию наиболее сложных средств РТОП и связи наземные проверки могут проводиться
представителями предприятий-разработчиков, предприятий-изготовителей,
специалистами научных организаций ГА.
387
Примечание:
1.Антенные системы ОРЛ-А, используемых автономно, в аэродромных
АС УВД "Старт", радиопеленгаторов, работающих на каналах ПОСАДКА,
КРУГ и ПОДХОД, юстируются по магнитному меридиану.
2.Антенные системы ОРЛ-Т, используемых автономно, в составе КС
ВРЛ, в трассовых АС УВД и антенные системы ОРЛ-А, используемых в аэроузловых АС УВД и в аэродромных АС УВД типа "Теркас", "Спектр", радиопеленгаторов, работающих на каналах авиационной воздушной связи РЦ,
РСБН, РМА, РМД юстируются по истинному меридиану.
КАРТА
КОНТРОЛЬНЫХ РЕЖИМОВ И ТАБЛИЦА НАСТРОЙКИ
1. Карта контрольных режимов и таблица настройки составляются на
каждое средство в соответствии с требованиями раздела 4.8 РРОП ТЭ-2000.
В карте контрольных режимов указываются величины напряжения сети,
напряжения на выходе выпрямителей, токов ступеней радиопередатчика или
магнетрона, мощности в эквиваленте антенны, токов радиоламп и другие
специфические для каждого оборудования режимы и параметры.
Для проверки указанных в карте контрольных режимов параметров используются панельные измерительные средства, подключаемые к различным
контрольным точкам с помощью переключателей или специальных проводников, а также дополнительные (переносные) измерительные средства.
В карту контрольного режима записываются тип и номер дополнительных измерительных средств, которыми определялся контролируемый режим.
Контролируемые параметры средства должны совпадать с величинами,
указанными в картах контрольных режимов.
2. В таблице настройки проставляются рабочие и резервные частоты,
указываются положения органов настройки и регулировки, при которых достигается номинальное использование средства. Карты контрольных режимов
и таблицы настройки составляются инженерами (техниками) объектов.
Формы карт контрольных режимов и таблиц настройки наземных
средств РТОП и связи разрабатываются на каждом объекте в зависимости от
типа оборудования.
ПРОТОКОЛ
НАЗЕМНОЙ ПРОВЕРКИ И НАСТРОЙКИ ________________________
388
____________________________________________________________
(наименование средства)
заводской № __________ дата выпуска ___________________________
установленного в предприятии __________________________________
(наименование предприятия ГА)
Проверяемый параметр
1
Номинальное зна- Получено Применяемая из- Причение, допуск, ед. при измере- мерительная аппа- мечаизмерения
нии
ратура
ние
2
3
4
5
Вывод
________________________________________________________
(выдается заключение о соответствии средства установленным техническим требованиям и
________________________________________________________
готовности к летной проверке)
Измерения проводил (проводили):
_______________________ __________________________
(должность)
_______________________
(ф.и.о. подпись)
___________________________
(должность)
(ф.и.о. подпись)
389
8. Список литературы:
1. Перевезенцев Л.Т, Огарков В.Н. Радиолокационные системы аэропортов, М.: Транспорт, 1991 – 360 с.
2. Радиолокационное оборудование автоматизированных систем
управления воздушным движением, Под редакцией д.т.н. А.А. Кузнецова.
М.: Транспорт, 1995 – 344 с.
3. Лернер В.Е., Миронов В.В., Шильман М.А. Аэродромный радиолокационный комплекс АОРЛ-85. РКИИГА: Рига, 1989 – 102 с.
4. Техническое описание РЛС АОРЛ-85.
5. Техническое описание РЛС АОРЛ-85ТК
6. Радиолокатор АОРЛ-85. Регламент технического обслуживания.
390
Содержание
1. Введение
1.1. Требования Федеральных авиационных правил
«Радиотехническое обеспечение полетов и авиационная
электросвязь. Сертификационные требования» к составу
и размещению оборудования ОРЛ-А
1.2. . Тактико-технические характеристики АОРЛ-85
и его модификаций
1.3. Принцип работы АОРЛ-85 по структурной схеме
1.4. Особенности обзора пространства АОРЛ-85,
принцип построения антенной системы РЛС
2. Передающее устройство первичного канала
2.1. Технические характеристики передающего устройства
первичного канала (ПК).
2.2. Структурная схема передающего устройства ПК.
2.3. Предварительный усилитель мощности.
Принцип работы, варианты технической реализации
2.4. Выходной усилитель мощности.
Принцип работы, варианты технической реализации
2.5. Высоковольтный выпрямитель. Принцип регулирования
и стабилизации питающих напряжений
для усилительной цепочки передатчика
2.6. Эксплуатационные настройки и регулировки
передающего устройства
3. Приемное устройство первичного канала.
3.1. Технические характеристики приемного устройства ПК
3.2. Структурная схема приемного устройства ПК
3.3. Принцип работы устройств адаптации
приемного тракта ПК
3.4. Эксплуатационные проверки и регулировки приемных
устройств РЛС
4. Устройство обработки видеосигналов
4.1. Назначение и технические характеристики устройства
обработки видеосигналов (УОВС).
4.2. Принцип построения схем одно- и двукратной системы
череспериодной компенсации на приборах
с зарядной связью
4.3. Структурная схема УОВС
5. Аппаратура вторичного канала.
5.1. Тактико-технические характеристики
3
4
5
9
12
17
17
18
24
27
29
30
32
32
32
38
42
43
43
43
57
66
391
вторичного канала (ВК)
5.2. Структурная схема ВК
5.3. Принцип работы передатчиков запроса
и подавления ВК по структурной схеме
5.4. Принцип подавления боковых ответов в приемном
устройстве
5.5. Приемные устройства ВК режима УВД и RBS
5.6. Принцип работы устройств адаптации
приемного тракта ВК
5.7.Эксплуатационные проверки и регулировки приемных
устройств ВК
6. Аппаратура первичной обработки информации
6.1. Задачи обработки радиолокационной информации
6.2. Структура и алгоритмы системы обработки
радиолокационной информации
6.3. Контрольный индикатор РЛС
7. Эксплуатация АОРЛ-85
7.1. Регламент технического обслуживания (ТО) РЛС
7.2. Содержание технологических карт и методика
выполнения ТО
7.3. Эксплуатационная документация и правила ее ведения
7.4. Наземная проверка АОРЛ-85
8. Список литературы
66
68
70
71
73
77
78
7
79
82
94
96
96
97
99
101
104