Принципы построения и работы типового канала пко

 

В состав типового канала входят:

антенное устройство АА,

устройства предварительной обработки ПУ,

формирования и сканирования ДН в вертикальной плоскости ФрДН ВП,

додетекторной обработки ПФ и УОГ,

формирования и сканирования ДН в горизонтальной плоскости ФрДН ГП,

детекторной Д и последетекторной УПДО обработок,

отображения и регистрации информации УОИ и PC,

синхронизации и управления работой УСн.

В ряде ГАК могут дополнительно применяться устройства преобразования информации УПИ, автоматические обнаружители АО и специализированные цифровые вычислительные системы ЦВС.

Кроме того, отдельные перечисленные устройства могут отсутствовать или располагаться в иной последовательности (рис. 2.1).

Антенное устройство Предназначено для:

преобразование акустической энергии в электрическую энергию,

совместно с другими устройствами тракта шумопеленгования формирует и вращает ДН в горизонтальной плоскости (ГП) и вертикальной плоскости (ВП).

В качестве основной антенны тракта ШП ЗДЧ используется цилиндрическая антенна, позволяющая сохранять постоянство ширины ДН при ее вращении в ГП.

Недостатком такой антенны является сложность компенсации фазовых сдвигов в ГП при сканировании ДН в вертикальной плоскости (ВП).

 

Рис. 2.1. Структурная схема типового канала ПКО

 

Антенна располагается в специальной выгородке в носовой оконечности носителя, в зоне с минимальным уровнем помех при работе тракта. Для более эффективного использования объема выгородки иногда на единой несущей конструкции (в виде герметичной капсулы цилиндрической формы) совмещают антенны разных трактов ГАК.

Общее число приемных элементов антенны , располагаемых в

горизонтальных поясах по элементов в каждом. Для формирования ДН в горизонтальной плоскости используется 120-градусный сектор цилиндра, а в вертикальной - его высота.

Антенна тракта ШП дополнительно обеспечивает прием сигналов тракта связи и опознавания.

Устройства предварительной (ПУ) обработки решают задачи: предварительного усиления сигнала для снижения влияния электрических помех; защиты входных цепей тракта от сигналов большой интенсивности; предварительной частотной селекции и распределения стимулирующего сигнала при контроле работоспо­собности. В состав устройства входят предварительных усилителей (ПУ), расположенных внутри капсулы для уменьшения длины кабельных трасс. Защи­та входа ПУ производится 2-сторонним ограничителем. Для повышения помехо­устойчивости применяется специализированный входной усилитель с мини­мальным уровнем электрических помех. Предварительная частотная селекция производится фильтром верхних частот (ФВЧ) с граничной частотой, равной ми­нимальной частоте рабочего диапазона. С выхода ПУ сигнал поступает: по кана­лам обнаружения в устройство формирования ДН в ВП, а по каналам АСЦ - в устройство формирования ДН в ГП.

Устройства формирования и сканирования ДН в ВП обеспечивают для каждого из вертикальных столбов антенны формирование диаграмм направ­ленности, УН осей которых смещен на величину, равную ширине ДН на уровне 0,7 по давлению. Одновременно устройства производят выбор требуемого УН по команде УСн. Формирование ДН с УН = 0° производится при суммировании сигналов от приемных элементов вертикального столба, а с остальными УН — за счет введения определенных временных сдвигов между ними, обеспечивающих поворот фронта плоской волны на заданный угол. Устройства собраны на активных линиях задержки и резистивном сумматоре.

Устройства додетекторной обработки обеспечивают частотную селекцию входного процесса по трем частотным диапазонам и его стационаризацию (нормирование). В ряде случаев, когда они являются общими для каналов ПКО и ОКО, устройства располагаются между формирователями ДН в горизонтальной и вертикальной плоскостях (рис.2.1). Частотная селекция осуществляется квази­оптимальным диапазонным полосовым фильтром с прямоугольной передаточной характеристикой. Функцию нормирующего устройства выполняет усилитель-ограничитель (УОГ). Нормирование входного сигнала дополнительно позволяет автоматизировать процесс обработки. Входной сигнал трех частотных диапазо­нов параллельно поступает в устройство формирования и сканирования ДН в ГП канала ПКО, а 2-го ЧД - дополнительно и в аналогичное устройство канала ОКО.

Устройство формирования и вращения ДН в горизонтальной плоскости обеспечивает в каждом частотном диапазоне формирование трех разнесенных в пространстве ДН и их синхронное вращение в ГП. Использование в канале муль­типликационного способа обработки потребовало формирования промежуточ­ных ДН от правой и левой половин рабочего сектора антенны. Результирующая ДН получается за счет перемножения сигналов полусумм на корреляционном де­текторе. Рассмотренный вариант относится к максимальному корреляционному методу, формирующему на выходе симметричную автокорреляционную функ­цию. Формирование ДН производится за счет компенсации времен запаздывания фронта волны на приемных элементах цилиндрической антенны и последующе­го суммирования процесса на пассивных линиях задержки. Рабочим является сектор антенны порядка 120°. Для уменьшения при заданном в каждом ЧД одновременно формируется три ДН, оси которых смещены относительно центральной оси на угол 112,5°. В качестве формирователя используется индук­ционный коммутатор-компенсатор машинного типа, конструктивно хорошо со­гласующийся с антенной цилиндрического типа. Устройство и работа такого компенсатора подробно были рассмотрены ранее. Работа в трех ЧД обеспечива­ется тремя идентичными поясами коммутации, расположенными на статоре и роторе компенсатора.

Вращение ротора с постоянной скоростью обеспечивается исполнитель­ным двигателем, входящим в состав электромеханического привода, работа ко­торого будет рассмотрена в дальнейшем Входной сигнал с различных направле­ний наблюдения, число которых кратно ширине ДН, по каждому из трех ЧД по­ступает в устройства детекторной обработки.

Устройства детекторной (корреляционной) обработки (рис.2.2) достаточно просто реализуются на основе перемножителя по схеме 2-полу-периодного фазочувствительного ключевого детектора КД. Число параллельно работающих уст­ройств определяется количеством синхронно вращающихся ДН и частотных диапазонов. Сигнал от одной половины рабочего сектора антенны (основная цепь) после промежуточного усиления, компенсирующего затухание в индукционном компенсаторе, поступает на сигнальные входы ключей ФЧД.

 

Рис. 2.2. Структурная схема детекторной и последетекторной обработок

Сигнал от другой половины (опорная цепь) с помощью усилителя-ограничителя преобразуется в прямоугольные импульсы, построенные на точках его перехода через нуль, и поступает на управляющие входы ключей ФЧД. Выходной эффект на фильтре нижних частот (интеграторе) ФНЧ1 будет максимальным при совпадении фаз процесса в обеих цепях. При возникновении сдвига по фазе за счет отклонения ДН от направления на цель выходной эффект уменьшается и становится равным нулю при сдвиге, равном 90°. В результате формируется автокорреляционная функция, соответствующая пеленгационной характеристике обнаружителя при максимальном методе пеленгования. Постоянная времени ФНЧ1 приблизитель­но согласована с длительностью импульса в 1-м частотном диапазоне.

Устройства последетекторной обработки производят параллельную обра­ботку сигнала в трех ЧД и отличаются постоянными времени ФНЧ Каждое уст­ройство обеспечивает квазиоптимальную фильтрацию огибающей входного сиг­нала, согласованную со спектром серии из импульсов, и его центрирование.

Эффективная длительность импульса определяется шириной ДН и скоро­стью ее вращения. Его форма повторяет характеристику направленности, а пери­од следования зависит от скорости вращения и числа параллельно сформирован­ных ДН. Максимально возможное число импульсов в серии определяется тре­буемым и техническими возможностями аналогового емкостного накопите­ля.

При равномерной спектральной плотности мощности помехи (отрезок бе­лого шума) квазиоптимальный фильтр серии из импульсов реализуют в виде последовательного соединения двух фильтров. Первый из них имеет передаточ­ную функцию , согласованную со спектром одиночного импульса, а второй – гребенчатую передаточную функцию . Результирующая передаточная функция определяется их произведением. В качестве первого используется RC- фильтр НЧ (интегратор) ФНЧ2 с постоянной времени, равной эффективной дли­тельности импульса для данного ЧД. Для формирования гребенчатой функции используется синхронный фильтр, представляющий собой набор ФНЧ Их коли­чество пропорционально числу направлений наблюдения (НН), кратному отно­шению величины сектора обзора к ширине ДН. Коммутация фильтров произво­дится синхронно с прохождением диаграммой направленности каждого из НН В результате каждая ячейка фильтра накапливает процесс с определенного НН, а фильтр называют синхронным или накапливающим.

Решение о наличии сигнала принимается по приращению постоянной со­ставляющей на выходе детектора. Однако, даже при отсутствии сигнала, на его выходе всегда присутствует постоянная составляющая и флуктуация помехи. Поэтому для исключения их влияния на работу накопителя производится центрирование процесса, т.е. снятие постоянной составляющей помехи с помощью ФВЧ в виде дифференцирующей цепи. Коммутатор записи КмЗ обеспечивает подключение строго определенной ячейки накопителя при последовательном прохождении каждого НН тремя синхронно вращающимися ДН, а коммутатор, считывания КмС производит последовательное подключение ячеек на выход устройства синхронно с формированием развертки по КУ при отображении и ре­гистрации информации. Управление коммутаторами производится импульсами, сформированными в узле управления (УУ) в зависимости от кода пеленга, по­ступающего от задающего вала обзора (ЗВО).

Устройство преобразования информации обеспечивает масштабирование огибающей процесса для его согласования с размером поля индикаторов, а также преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую (рис. 2. 3).

Устройство содержит согласующий усилитель СУ с высоким входным со­противлением, препятствующим разряду накопительных ячеек, и электронный ключ ЭК, управление которым производится импульсом, сформированным в уз­ле управления УУ. Последовательность выборок поступает параллельно на два масштабирующих усилителя МУ, один из которых работает на УОИ, а второй - на PC.

Рис. 2. 3. Структурная схема устройства преобразования информации