Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) ( 76 ) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (76)

§ 15. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ

1. Назначение автоматической подстройки частоты в радиолокационных приемниках

Большинство радиолокационных станций работает в диапазоне сантиметровых волн. Источниками высокочастотных колебаний в этом диапазоне являются мпогорезонаторные магнетроны (в передатчиках) и отражательные клистроны (в приемниках). Частота колебаний, генерируемых магнетроном или клистроном, не является строго стабильной. Она изменяется в процессе работы радиолокационной станции в силу различных причин.

Основными причинами нестабильности частоты магнетронного генератора являются: изменение объема резонаторов при изменении температуры магнетрона; изменение нагрузки на магнетрон, происходящее при вращении антенны радиолокационной станции (за счет изменения величины и характера сопротивлений во вращающихся сочленениях); изменение величины питающих напряжений.

В результате этих причин частота колебаний, генерируемых в магнетроне, может изменяться от своего номинального значения примерно в таких пределах:

а) >нон = 10 см (/„„„ = 3000 Мгц) до + 3 Мгц; б) >-ном = 3 см (/„он = 10000 Мгц) до +10 Мгц.

Основными причинами нестабильности частоты колебаний, генерируемых отражательным клистроном, являются изменение величины питающих напряжений и изменение объема резонатора клистрона.

Частота колебаний, возникающих в клистроне, очень сильно зависит от напряжения на его отражателе. В десятисантиметровом клистроне изменение потенциала отражателя на один вольт вызывает изменение частоты генерируемых колебаний на сотни килогерц. Если питание такого клистрона осуществляется от стабилизированного выпрямителя, то уход частоты от номинального значения (за счет температурного изменения объема резонатора и не-больших колебаний напряжения на электродах) может быть порядка 2-3 Мгц.

При указанных величинах возможного ухода частоты магнетрона и клистрона на волне 10 см максимальное отклонение промежуточной частоты приемника может составлять единицы мегагерц. В этом случае произойдет резкое уменьшение чувствительности приемника, а форма усиливаемых радиоимпульсов будет значительно искажаться (рис. 2 236).

Поддержание промежуточной частоты приемника вблизи номинального значения обычно достигается применением системы автоматической подстройки частоты (АПЧ). По своему назначению системы АПЧ делятся на два типа: 1) разностные системы АПЧ и 2) абсолютные системы АПЧ.



в первом случае изменение частоты магнетрона сопровождается одновременным изменением частоты клистрона так, что разность этих частот остается практически неизменной. Система разностной АПЧ требует для своей работы регулярного воздействия радиоимпульсов, создаваемых магнетроном. Поэтому она может применяться только в том случае, когда передатчик и приемник станции находятся в непосредственной близости.


Рис. 2.236. Расположение частотного спектра радиоимпульсов промежуточной частоты относительно частотной характеристики УПЧ;

с - когда промежуточная частота приемника равна своему иомннальиому значению; б - когда промежуточная частота приемника выше номинального

значения

Во втором случае частота клистронного гетеродина приемника не зависит от частоты принимаемых колебаний. Она остается все время стабильной. В этом случае лостоянство промежуточной частоты достигается мерами стабилизации частоты передатчика. Если же частота принимаемых сигналов не остается постоянной, то возможные изменения промежуточной частоты приемника учитывают путем расширения его полосы пропускания. Система абсолютной АПЧ применяется в тех случаях, когда передатчик полезных сигналов находится вдали от приемника, а также в радиолокационных станциях с селекцией движущихся целей.

2. Схема разностной системы АПЧ

В радиолокационных приемниках применяются различные разностные системы АПЧ. Одна из распространенных разностных схем АПЧ изображена на рис. 2.237. В нее входят: смеситель, усилитель



напряжения промежуточной частоты (обычно не более трех каскадов), частотный дискриминатор, видеоусилитель (обычно один каскад), управтяющая схема.

Из схемы видно, что часть энергии мощных высокочастотных радиоимпульсов, генерируемых в магнетроне радиолокационной станции, поступает через ослабитель мощности на смеситель системы АПЧ. В результате действия ослабителя мощность зондирующих импульсов на входе смесителя оказывается порядка 1 мет, в то время как на входе ослабителя она доходит до тысячи киловатт. Конструкция ослабителя может быть различной. Сравнительно часто им является отрезок цилиндрического предельного волновода или коаксиального кабеля с большим затуханием.

V Антенна

Основной канал приемника

К детектору

Смеситель

Управлянзиая схема

СМЕСи

тель АПЧ

ар- fr fjH

Дискри мина-

Видеоусилитель

Система АПЧ

Рис. 2.237. Схема разчостной системы АПЧ

Смеситель системы АПЧ конструктивно мало отличается от смесителя основного канала приемника. Принцип действия обоих смесителей одинаков.

От клистронного гетеродина приемника высокочастотные колебания поступают на оба смесителя. Мощность этих колебаний бывает порядка 0,5 мет. Частота колебаний клистрона отличается от частоты колебаний магнетрона на величину промежуточной частоты приемника.

Будем считать, что в разбираемой схеме номинальная частота колебаний магнетрона fMHOM=3000 Мгц, а номинальная частота колебаний клистронного гетеродина приемника /г.ном = 3030 Мгц, Тогда номинальное значение промежуточной частоты приемника fnp ном = 30 Мгц.

Нагрузкой смесителя системы АПЧ служит входной контур усилителя напряжения промежуточной частоты. На этом контуре создаются радиоимпульсы промежуточной частоты. Радиоимпульсы усиливаются и поступают на вход частотного дискриминатора. Его схема может быть такой же, как в приемнике частотно-модулиро-



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) ( 76 ) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86)