Автоматическое согласующее антенное устройство (АСАУ)

 

АСАУ предназначено для автоматического согласования выходного сопротивления передатчика с переменным в диапазоне частот входным комплексным сопротивлением табельных антенн, с целью получения максимальной излучаемой мощности и для повышения избирательности приемника.

Структурная схема АСАУ изображена на рис. 21, а электрическая — в приложении 33.

6.6.1. АСАУ представляет собой параллельный контур, состоящий из конденсатора переменной емкости (КПЕ) С11 и индуктивности L1 с фиксированной связью со стороны передатчика и с переменной емкостной связью С10 со стороны антенны. Органы настройки – конденсаторы С10 и С11 - перестраиваются автоматикой, содержащей два канала управления, в каждом из которых имеются: датчик сигналов рассогласования, усилитель, логический фазовый детектор, генератор, триггер, электронный мост, моторно-редукторный узел, коммутатор, реактивный элемент и общее для обоих каналов управления демпфирующее устройство.

Органы настройки (конденсаторы переменной емкости С10 и С11) в АСАУ совершают круговое вращение при поиске экстремальной области. За один полный оборот ротора КПЕ получаются две точки настройки, соответствующих максимальному значению выходной мощности. На рис. 22 показан поиск экстремальной области КПЕ (С10 и С11). На рис. 23 изображены два положения ротора КПЕ, соответствующие двум точкам настройки.

На рис. 24 показано распределение фазовой информации на выходе датчика относительно модулирующего сигнала, вводимого в контур через реактивный элемент за один полный оборот ротора КПЕ.

 

Рис. 21. Структурная схема АСАУ:

ПРД — передатчик; Ск — конденсатор переменной емкости контура; Ссв — конденсатор переменной емкости связи с антенной; А — антенна; ДСР — датчик сигналов рассогласования; РЭ — реактивный элемент; МРУ — моторно-редукторный узел; ДУ -демпфирующее устройство; К — коммутатор; ЭМ — электронный мост; Тг ― триггер; ЛФД — логический фазовый детектор; Г — генератор; У — усилитель.

 

Рис. 22. Настройка КПЕ при поиске и согласовании.

 

Рис. 24. Распределение фазовой информации.

1,2 — резонансные точки.

Из рис. 24 видно, что фазовая информация, относящаяся к резонансной точке 2, зеркально отображена относительно фазовой информации, относящейся к резонансной точке 1. Следовательно, если резонансная точка 1 будет рабочей, то орган настройки, находясь в окрестности этой точки (при наличии сигнала рассогласования с датчика), достигает точки 1 и получает нулевой управляющий сигнал. А из резонансной области, прилегающей к точке 2, орган настройки будет выталкиваться сигналами рассогласования, т. е. резонансная область, прилегающая к точке 2, получается нерабочей. С целью получения двух рабочих областей, а следовательно, и сокращения времени автоматической настройки с помощью коммутатора, в каждом кольце производится смена фазы модулирующего сигнала на противоположную через каждые 180° угла поворота ротора КПЕ. Кроме того, введение коммутатора в каждом кольце позволяет осуществить автоматическое согласование даже на несогласуемую антенну. Это особенно важно, когда возникает необходимость работать на аварийную антенну (обледенение, обрыв и т. д.).

6.6.2. Датчик служит для выделения сигналов рассогласования и выполнен на трансформаторе тока Т, выходные концы которого нагружены на два амплитудных детектора, собранных на диоде V1, конденсаторе С1, резисторе R3 и диоде V2, конденсаторе С4, резисторе R4. При передаче диоды V1 и V2перемыкаются контактами реле К1, К2 с целью уменьшения уровня гармонических составляющих, излучаемых в эфир. Сигналы рассогласования поступают на входы усилителей через разделительные конденсаторы С6 и С7. Каждый усилитель собран на транзисторной сборке А1, А2 и представляет собой трехкаскадный усилитель с непосредственными связями между каскадами, с общей отрицательной обратной связью, выполненной на резисторах R21, R13, R17, конденсаторе С15, резисторах R23, R15, R19, конденсаторе С16. Резисторы R8, R9 и R10, R11 служат для выбора и стабилизации рабочих точек усилителей. Сигналы с выходов усилителей поступают через резисторы R34, R40 на базы (выводы 5) транзисторных ключей, собранных на транзисторных сборках D8, D9.

6.6.3. Логические фазовые детекторы предназначены для формирования управляющих сигналов на их выходах, в зависимости от сигнала на входе.

Сигналы с коллекторных нагрузок ключей подаются на входы 1, 6 логических фазовых детекторов, собранных на микросхемах D4, D5. На два других спаренных входа (7, 8 и 2, 14) поступают противофазные сигналы прямоугольной формы с мультивибраторов, собранных на сборках D1, D2. С выходов 10, 12 логических фазовых детекторов сигналы поступают через интегрирующие цепочки, выполненные на резисторах и конденсаторах: R30, С27; R31, С28; R32, С29; R33, С30, на входы триггеров, собранных на микросхемах D6, D7 выводы 14, 1, 2; 8, 7, 6. Выходы 10, 12 триггеров через резисторы R35, R36, R41, R42 соединены с базами (выводы 9, 12) транзисторных ключей D8, D9, которые управляют электронными мостами, собранными на транзисторах V10,V11, V12, V13V15, V16, V18, V19. В диагонали мостов включены электродвигатели М1, М2, которые через редукторные узлы осуществляют вращение роторов КПЕ С10, С11.

6.6.4. Генераторы прямоугольных импульсов предназначены для формирования опорных колебаний для логических фазовых детекторов и для подачи модулированных сигналов на реактивные элементы V3, V4 - контура. Генераторы прямоугольных импульсов собраны на микросхемах D1, D2 и представляют собой мультивибраторы, частоты которых определяются времязадающими конденсаторами С19, С20 (f = 1 кГц) и С21, С22 (f = 20 кГц). Выводы мультивибраторов 8, 14 соединены со входами логических фазовых детекторов, собранных на микросхемах D4, D5, и с базами транзисторных ключей D3, D8, D9. С коллекторных резисторов R27, R29, R54, R58 ключей противофазные сигналы поступают на контакты коммутаторов, выполненных на микропереключателях S1 и S2, предназначенных для изменения фазы модулирующих сигналов на противоположную через каждые 180° угла поворота ротора КПЕ. С выхода коммутатора S1 сигнал с частотой 1 кГц через резистор R6 поступает на реактивный элемент, выполненный на варикапе V4. Емкость р-n перехода варикапа V4 изменяется синхронно напряжению с частотой 1 кГц, а следовательно, осуществляется параметрическая модуляция контура, собранного на индуктивности L1 и КПЕ С11.

С выхода коммутатора S2 сигнал с частотой 20 кГц через резистор R2 поступает на варикап V3, который одним выходом соединен с контуром через контакты реле К3, а другим - через емкость С2 с антенным выходом. После окончания настройки АСАУ варикапы V3, V4 отключаются от контура контактами реле К3 и К4, а вместо них подключаются эквивалентные емкости С5 и С9. Это сделано с целью уменьшения уровня гармонических составляющих, излучаемых в эфир.

6.6.5. Питание микросхем D1, D4, D6 стабилизировано стабилитроном V6, а D2, D5, D7 — стабилитроном V7.

Питание на электронные мосты, выполненные на транзисторах V10, V11, V12, V13, V15, V16, V18, V19, при настройке АСАУ подается через транзистор V17 демпфирующего устройства.

6.6.6. Демпфирующее устройство предназначено для уменьшения выбега электродвигателя и состоит из интегратора с запоминанием входного сигнала, собранного на транзисторной сборке D10, управляемого интегратором транзистора V17, выпрямителя на диодах V9, V14с интегрирующей цепочкой, состоящей из резистора R52 и конденсатора С32.

Интегратор представляет собой разновидность триггера с одним устойчивым состоянием и выполнен на двух составных транзисторах. При настройке АСАУ первый составной транзистор с выводами 2, 13, 14 и 4, 3, 12 закрыт, а второй составной транзистор с выводами 5, 11, 10 и 9, 7, 6 открыт, следовательно, открыт транзистор V17 и через него подается питание на электронные мосты.

В точке настройки электродвигателя совершают колебания с низкой частотой. Эти колебания снимаются с диагонали электронного моста V10, V11, V15, V16, в которую включен электродвигатель М1, и через разделительный конденсатор С37 подаются на выпрямитель, состоящий из диодов V14, V9. Выпрямленное напряжение прикладывается к базе (вывод 2) первого составного транзистора, и он открывается, а второй составной транзистор закрывается не мгновенно, а по экспоненте, крутизна которой определяется интегрирующей емкостью С33. Транзистор V17 закрывается также по экспоненте. Напряжение питания на двигателях уменьшается также по экспоненте, что существенно уменьшает ошибку выбега моторно-редукторных узлов и увеличивает точность настройки.

После прекращения колебаний моторно-редукторных узлов триггер остается в последнем состоянии за счет обратной связи коллектора второго составного транзистора с базой первого через диод V8.

6.6.7. При нажатии кнопки НАСТР. на блок АСАУ поступает напряжение питания 12 В и через дроссель L2 — высокочастотный сигнал c выхода передатчика. При появлении напряжения питания срабатывают реле К1, К2, К3, К4 и К5. Контакты реле К1 и К2 подключают диоды V1 и V2 датчика сигналов рассогласования, а контакты реле К3 К4 подключают варикапы V3, V4 к контурной системе. Контакты реле К5 подключают выход передатчика к контуру АСАУ.

С выходов 8, 14 генераторов, собранных на микросхемах D1, D2, два противофазных сигнала поступают на два входа 8, 14 логических фазовых детекторов, выполненных на микросхемах D4, D5, и на два входа коммутатора - S1, S2 через транзисторные ключи, собранные на сборках D3, D8, D9. С выходов коммутаторов S1 и S2 модулирующие сигналы с частотами 1 и 20 кГц поступают на варикапы V3, V4. Фазы модулирующих сигналов изменяются на противоположные коммутаторами через каждые 180° угла поворота роторов КПЕ.

В области больших расстроек от экстремума, когда сигналы рассогласования с датчика отсутствуют, на выходах 10, 12 логических фазовых детекторов появятся сигналы — две логич. 1. Триггеры на сборках В6, В7 устанавливаются в произвольное состояние, и на их выходных выводах 10, 12 появятся логич. О и логич. 1. Соответственно, на выходах ключей D8, D9, управляющих электронными мостами, появятся логич. 0 и логич. 1. Через электронные мосты, состоящие из транзисторов V10, V11, V12, V13, V15, V16, V18, V19, в диагонали которых включены электродвигатели постоянного тока, проходит ток в одном из двух направлений, и электродвигатели осуществляют правое или левое вращение роторов КПЕ С10 и С11. Скорость вращения ротора КПЕ С10 примерно в два раза больше скорости вращения ротора КПЕ С11.

Отношением этих скоростей определяется шаг сканирования области согласования. Траектория движения КПЕ С10 и С11 вдали от экстремальной области и в экстремальной области показана на рис. 26. В экстремальной области появляются сигналы рассогласования с датчика, которые усиливаются усилителями А1, А2, и через ключи (сборки D8, D9 выводы 5, 10, 11) поступают на входы логического фазового детектора (сборки D4, D5 выводы 1, 6). На выходах логического фазового детектора появятся логич. 0 и логич. 1 (вместо двух логич. 1 без сигнала рассогласования). Под действием сигналов рассогласования роторы КПЕ С10 и С11 направляются в точку экстремума, но проходят ее. При переходе через экстремальную точку каждого КПЕ фазы сигналов рассогласования меняются на противоположные, и двигатели поменяют направление вращения. У экстремальной точки роторы КПЕ С10 и С11 будут совершать колебания с низкой частотой. Эти колебания снимаются с диагонали моста транзисторов V10, V11, V15, V16, выпрямляются и воздействуют на демпфирующее устройство. Питание на электронных мостах уменьшается по экспоненте, и, следовательно, колебания моторно-редукторных узлов затухают по экспоненте. На этом процесс автоматического согласования передатчика с антенной заканчивается.