Модули М45203, м45цш, блоки бр-037 и унч-037м

 

Модуль М45203 выполняет функцию передатчика и предназначен для генерирования СВЧ колебаний в диапазоне частот от 4200 до 4400 МГц, модулированных по частоте с выходной мощностью не менее 150 мВт.

Схема модуля (рис. 4.14) содержит автогенератор АГ с электронной перестройкой частоты, усилитель мощности УМ, умножитель частоты УЧ, полосовой фильтр ПФ и вентиль ферритовый ВФ1.

Рис. 4.14. Функциональная схема модулей М45203 и М45100-1

Автогенератор формирует СВЧ колебания со средней частотой примерно 2150 МГц, выполнен на транзисторе типа КТ918Б. СВЧ коле­бания автогенератора усиливаются двухкаскадным усилителем УМ, выполненным по двухтактным схемам на транзисторах КТ918Б, и поступают на удвоитель частоты, выполненный на диоде 2А608А. Его нагрузкой является фильтр ПФ, настроенный на вторую гармонику частоты автогенератора. В качестве элементов колебательных контуров используют полосковые линии (волноводы). Колебания СВЧ через ферритовый вентиль поступают на модуль М45110-1. Вентиль является развязывающим устройством и устраняет влияние отраженных сигна­лов на работу передатчика. Принцип его работы основан на взаимодействии электромагнитной волны в феррите с магнитным полем, ослабляя сигнал в обратном направлении с затуханием примерно 17...20 дБ, в прямом - не более 1 дБ, чем исключается паразитная амплитудная модуляция передатчика отраженным сигналом.

Частотная модуляция осуществляется варикапом типа ЗА610А, включенным в контур автогенератора. На варикап от модулятора блока БИ-037В поступает напряжение U _у, изменяющееся в пределах 1,5...25 В по несимметричному пилообразному закону (см. рис. 4.11), что приводит к изменению частоты автогенератора от среднего значе­ния, а следовательно, к частотной модуляции.

Модуль М45203 ремонту не подлежит.

Модуль М45110-1 является ВЧ головкой, преобразует частоты прямого (опорного, гетеродинного) и отраженного сигналов в напряже­ние разностной частоты, значение которой пропорционально высоте полета, и осуществляет направленное распределение мощности пере­датчика. В состав схемы модуля входят (см. рис. 4.14) делитель мощ­ности (узел направленных ответвителей) и смеситель См.

Сигналы СВЧ передатчика поступают на делитель мощности (направленный ответвитель) модуля М45110-1, выполненный на микрополосковых линиях, в которых диэлектрической подложкой является поликор. Они выполняют функцию СВЧ трансформаторов и представ­ляют собой отрезки полосковых линий длиной 1/4 λ. (λ - длина волны), через которые СВЧ колебания поступают на смеситель и в блок резона­торов БР-037. Одновременно СВЧ сигналы передатчика через делитель мощности поступают на передающую антенну.

Смеситель преобразует частоты прямого и отраженного сигналов в разностную частоту F _p, содержащую информацию о высоте полета. Он представляет собой гибридное кольцевое соединение на микрополосковых линиях с четырьмя отводами и интервалами между ними, равны­ми 1/4 λ и 3/4 λ.. Через два отвода к смесителю подводятся прямой (гетеродинный) f _пр и отраженный f_{о тр} сигналы, а к двум другим подк­лючены диоды VD1, VD2, выполняющие функцию амплитудных детек­торов. Смеситель балансный и содержит два плеча, к каждому из которых прямой сигнал подводится синфазно (проходит к диодам расстояние 1/4 λ.). Отраженный сигнал через вентиль ВФ2 к плечам схемы подводится в противофазе. Вентиль ВФ2 служит для ослабления гетеродинного сигнала по приемному каналу. Сигналы прямой и отраженный отличаются между собой амплитудой и частотой. В одном плече происходит их сложение, а в другом - вычитание. В результате этого образуются амплитудно-частотно-модулированные колебания, у которых частота огибающей изменяется с частотой, значение которой пропорционально разности частот прямого и отраженного сигналов, а следовательно, высоте полета. Напряжение этой частоты F _p выделяет­ся балансным амплитудным детектором, к диодам которого подклю­чен трансформатор TV1, конструктивно находящийся в блоке УНЧ-037. Диоды включены таким образом, что токи разностной частоты через нагрузку протекают в одном направлении и складываются.

Такое включение диодов позволяет ослабить паразитную амплитудную модуляцию и шумы гетеродина (передатчика) как по передаю­щему, так и по приемному каналу на 30 дБ. Источником паразитной амплитудной модуляции являются колебательные контуры передатчи­ка, смесителя и антенны. Токидиодов паразитной амплитудной модуляции через нагрузку (трансформатор) протекают встречно и взаимно компенсируются.

В приемном канале между приемной антенной и вентилем ВФ2 включен фильтр типа ФПГ-036, который предназначен для ослабления уровня побочного приема и выполнен в посеребренном прямоугольном корпусе, внутри которого расположены штыри-резонаторы.

Модуль М45110-1 ремонту не подлежит.

Блок резонаторов БР-037 предназначен для получения эталонной полосы частотной модуляции СВЧ сигнала и является датчиком опор­ных частот.

Схема блока (рис. 4.15) содержит два объемных ВЧ резонатора и два детектора (выпрямителя). Резонатор Э1 (нижний) настроен на частоту (4265± 3) МГц, Э2 (верхний) - на частоту (4355± 3) МГц, и они представляют собой колебательные контуры с распределенными параметрами. Они возбуждаются элетромагнитным полем штыря Э3, который подключен к модулю M45110-1. При частотах передатчика, близких к частотам настройки резонаторов, формируются ВЧ импульсы, которые выпрямляются диодами VD1, VD2. На их нагрузках создается напряжение (импульсы), которое поступает в схему модуля­тора блока БИ-037В.

Рис. 4.15. Функциональная схема блока резонаторов БР-037

Блок УНЧ-037М обеспечивает усиление напряжения разностной частоты до значения не менее 1 В, что необходимо для нормальной работы блока измерения.

В состав схемы блока входят (рис. 4.16): согласующий трансформа­тор TV1, предварительный усилитель напряжения низкой частоты УНЧ, фильтры нижних ФНЧ и верхних ФВЧ частот, дифференциальный усилитель, выходной усилитель-ограничитель и устройство автомати­ческой регулировки усиления, состоящее из электронного аттенюатора и управителя.

Рис. 4.16. Функциональная схема блока УНЧ-037М

Сигнал разностной частоты F _р с модуля M45110-1поступает на усилитель УНЧ через согласующий трансформатор, который является нагрузкой амплитудного балансного детектора модуля М45110-1. Усиленный сигнал поступает на фильтры ФВЧ и ФНЧ, которые формируют полосу пропускания DF = 18±3 кГц на уровне 3 дБ. Фильтр ФНЧ ослаб­ляет сигналы на частотах более 36...37 кГц, ФВЧ - менее 24...25 кГц.

В качестве фильтров используют активные RCR- и CRC -фильтры. С выхода фильтра ФВЧ напряжение частотой F _p поступает на дифферен­циальный усилитель и после усиления на выходной двухкаскадный усилитель-ограничитель, с которого усиленное напряжение частотой F _p поступает в блок измерения.

При изменении высоты полета изменяется амплитуда отраженных сигналов, и поэтому в блоке предусмотрено устройство автоматической регулировки коэффициента усиления, которое состоит из элект­ронного аттенюатора (регулятора) и управителя.

Электронный аттенюатор выполнен на резисторах и диодах, сопро­тивление которых зависит от протекающего по ним тока. Диоды включены в цепь связи между дифференциальным усилителем и выходным усилителем-ограничителем. Управление сопротивлением диодов осуществляется управителем, на который подается отрицательное управляющее напряжение и с экспоненциального преобразо­вателя блока измерения. Оно может изменяться в пределах -0,024 - 6 В. Управитель преобразует напряжение U_y в ток и обеспечивает обратно пропорциональную зависимость сопротивления диодов от напряжения U_у. При изменении высоты полета изменяется напряжение U_у, изменяется сопротивление диодов, коэффициент передачи и в итоге изменяется коэффициент усиления блока УНЧ-037М.

Потенциометром R26 регулируют коэффициент усиления при настройке и ремонте блока.

Все элементы схемы блока выполнены на микросхемах, за исключением предварительного усилителя УНЧ, выполненного на транзисто­рах по каскадной схеме.

 

БЛОК ИЗМЕРЕНИЯ БИ-037В

 

Блок БИ-037В выполняет следующие функции: формирует модулирующее напряжение для передатчика, изменяющееся по несиммет­ричному пилообразному закону; формирует управляющее напряжение для регулировки усиления блока УНЧ-037М; осуществляет поиск и обнаружение сигнала разностной частоты; формирует импульс "Измерительный интервал" и преобразует его в постоянное напряжение, значение которого пропорционально высоте полета; осуществляет контроль работоспособности основных узлов и блоков высотомера и выдачу сигналов "Исправность" или "Отказ" и работу высотомера в режимах "Контроль" и "Уст. Н" (установка высоты).

В состав схемы блока входят (рис. 4.17): устройство захвата и поиска, частотный дискриминатор, экспоненциальный преобразователь, модулятор, измеритель, формирователь сигналов, подавитель флюктуации.

В блоке БИ-037В предусмотрены режимы работы "Поиск и захват", "Слежение", "Контроль" и "Уст. Н " (установка высоты).

Устройство захвата автоматически контролирует амплитуду напряжения частотой F _p, формирует сигналы "Захват", "Разрешение", "Исправность" и "Отказ".

В состав устройства входят полосовой фильтр ПФЗ, выпрямитель ВЗ, схема сравнения СС5, схемы задержки 2,3, Кл4 и электронное реле ЭР1.

На вход устройства захвата с блока УНЧ-037М через Кл1 поступает сигнал частотой F _p (ключ открыт только во время рабочего хода модуляции). Напряжение коммутации Кл1 формируется в схеме модулятора. При открытом Кл1 напряжение частотой F _p поступает на полосовой фильтр, выполненный по схеме активного фильтра, настроенного на частоту 30 кГц с полосой пропускания ΔF = 5...11 кГц. Выпрямителем ВЗ напряжение частотой F _p выпрямляется, и его

Рис.4.17. Функциональная схема блока БИ-037В

постоянное напряжение поступает на схему сравнения СС5, на которую подается опорное напряжение U_on с резисторного делителя напряже­ния. Если напряжение выпрямителя меньше опорного, схема сравне­ния 5 формирует отрицательный уровень напряжения, соответствую­щий режиму "Поиск". Как только напряжение выпрямителя станет больше опорного, схема сравнения формирует положительное напря­жение, соответствующее моменту захвата сигнала, т. е. на ее выходе формируется сигнал "Захват", который поступает на устройство поиска и в схему задержки 3 устройства захвата.

Схема задержки 3 формирует сигнал "Разрешение", выдает и снимает его с задержкой на 35...85 мс относительно выдачи сигнала "Захват". Это необходимо для исключения пульсаций выходного напряжения схемы измерителя. Для создания задержки используется времязадающая RC-цепь.

Сигнал "Разрешение" поступает в измеритель.

Схема задержки 2 обеспечивает временную задержку длительностью 1...2 с на выдачу и снятие сигнала "Исправность" после выдачи и снятия сигнала "Разрешение", что необходимо для восстановления переходных процессов в схеме измерителя при появлении сигнала "Разрешение".

Схема задержки 2 выдает сигнал "Исправность" в виде положительного напряжения, которое поступает на электронное реле, выпол­ненное на транзисторе VT1 и реле К1. При отсутствии сигнал "Захват" транзистор VT1 закрыт, реле К1 обесточено и напряжение +27 В в виде сигнала "Отказ" поступает на указатель УВ-5М, систему МСРП-64 и контрольный соединитель, к которому подключается контрольно-про­верочная аппаратура. При наличии сигнала "Захват" транзистор VT1 открывается, реле К1 срабатывает и напряжение +27 В в виде сигнала "Исправность" выдается на приборы ПКП (бленкер "РВ"), системы ССОС, САУ и контрольный соединитель.

Частотный дискриминатор формирует напряжение рассогласова­ния (сигнал ошибки), значение которого пропорционально отклонению частоты F _p от переходной частоты дискриминатора. В состав схемы входят два полосовых фильтра ПФ1, ПФ2 и выпрямители B1, B2. Фильт­ры ПФ1, ПФ2 выполнены по одинаковым схемам и представляют собой активные фильтры с частотами настройки 25 кГц (ПФ1) и 35 кГц (ПФ2), которые формируют полосу пропускания DF = 10...12 кГц. Сигнал частотой F _p с блока УНЧ-037М через Кл1 поступает на фильтры и затем на выпрямители. Они формируют положительное или отрицательное напряжение, значение и знак которого зависят от отклонения частоты F _p относительно частоты 30 кГц (переходная частота дискриминатора). Сигнал ошибки с нагрузок выпрямителей поступает на интегратор, устройства поиска (через Кл10).

Нагрузку выпрямителей еще называют схемой разности.

Устройство поиска формирует поисковое напряжение в режиме "Поиск" и управляющее напряжение в режиме "Слежение".

Основными элементами устройства являются ключи Кл9, Кл10, интегратор 3, схема сравнения СС6.

Режим "Поиск" включается при потере сигнала и при включении высотомера. При этом устройство захвата не выдает сигнала "Захват" и на выходе СС5 формируется отрицательный уровень напряжения, соответствующий режиму "Поиск". Этим напряжением открывается Кл9 и закрывается Кл 10. Ключ Кл10 отключает выход дискриминатора от входа интегратора 3, чем размыкается контур стабилизации частоты F _p. Ключ Кл9 подключает к интегратору схему сравнения 6, и эта цепь образует генератор пилообразного напряжения. На его выходе форми­руется поисковое напряжение (см. рис. 4.11) частотой 3...5 Гц, которое поступает на экспоненциальный преобразователь.

При наличии сигнала "Захват" на выходе схемы сравнения 5 устройства захвата формируется положительный уровень напряжения, соответствующий режиму "Слежение". Этим напряжением открывается Кл10, подключая выход дискриминатора к интегратору, а Кл9 закрывается, размыкая цепь генератора поискового импульса. В этот момент на выходе интегратора 3 фиксируется управляющее напряже­ние, которое под действием сигнала ошибки дискриминатора будет изменяться (при изменении высоты полета). Оно поступает на экспо­ненциальный преобразователь.

Экспоненциальный преобразователь формирует управляющее напряжение, значение которого в зависимости от высоты полета может изменяться в пределах -0,024...-6 В. Он представляет собой инвертирующий усилитель с переменным коэффициентом передачи. Выходное напряжение преобразователя поступает на регулятор АРУ блока УНЧ-037М и модулятор в качестве управляющего напряжения.

Модулятор формирует модулирующее напряжение несимметричной пилообразной формы, импульсы "Измерительный интервал" (Т _и) и "Разрядный". Основными узлами схемы являются генератор пило­образного напряжения ГПН, Кл2, схемы сравнения СС1, СС2, ждущий мультивибратор MB, инвертор, триггер, устройство контроля импульса "Измерительный интервал" Т _и и схема задержки 1.

Генератор ГПН формирует несимметричное пилообразное напряже­ние, состоящее из рабочего хода Т_и и паузы Т _п. Длительность рабочего хода (наклон "пилы") зависит от значения управляющего напряжения U_y, которое формируется экспоненциальным преобразователем.

В режиме "Поиск" напряжение U_y преобразователя изменяется по экспоненциальному закону, а на выходе генератора ГПН за период поиска образуется последовательность пилообразных напряжений с максимальной крутизной (наклоном) в начале рабочего хода поискового напряжения и минимальной к концу (см. рис. 4.11). Оно поступает на варикап модуля М45203, осуществляя частотную модуляцию. Это происходит до появления сигнала "Захват", когда напряжение уст­ройства поиска и экспоненциального преобразователя будет иметь определенное значение, которым определяется крутизна рабочего хода Т _М модулирующего напряжения (наклон "пилы").

В режиме "Слежение" Кл2 в моменты t ₁ и t ₆ (рис. 4.18) открыт инвертированным положительным напряжением мультивибратора. Ждущий мультивибратор формирует импульс паузы Т _п, который называется импульсом "Разрядным". В устойчивом состоянии мультивибратор формирует отрицательный импульс U₆, который инвертируется вположительный импульс U₇ и он поступает на Кл2 модулятора, Кл10 схемы поиска и Кл1, включенный на входе устройства захвата и частотного дискриминатора.

Рис. 4.18. Временные диаграммы процессов, происходящих в модуляторе блока БИ-037

Ключи открываются, и через Кл2 управляющее напряжение экспоненциального преобразователя поступает на генератор ГПН; на его выходе формируется линейно нарастающее напряжение U₁ с крутизной (наклоном "пилы"), определяемой значением управляющего напряже­ния. Когда частота передатчика достигнет частоты настройки нижнего резонатора блока БР-037 (момент t₂), он выдает импульс, который поступает на схему сравнения 1, на которую прикладывается опорное напряжение U_on. Схема сравнения 1 нормирует по амплитуде импульс резонатора и формирует положительный импульс U₂, который через КлЗ поступает на триггер и запускает его.

В момент t ₃ когда частота передатчика достигает частоты настройки верхнего резонатора блока БР-037, он выдает импульс на схему сравнения 2, которая формирует положительный импульс U₄. Он поступает на другой вход триггера и возвращает его в исходное состояние (триггер опрокидывается). В результате на его выходе форми­руется положительный импульс U₄ длительностью Т_И, который являет­ся импульсом "Измерительный интервал". Его длительность зависит от длительности рабочего хода Т_м модулирующего напряжения, а следовательно, от высоты полета. При увеличении высоты она увели­чивается, так как уменьшается крутизна модулирующего напряжения, и наоборот. Импульс "Измерительный интервал" поступает в схемы измерения и контроля наличия этого импульса.

Одновременно положительный импульс СС2 поступает на ждущий мультивибратор и через схему задержки 1 на генератор ГПН. Мульти­вибратор устанавливается в другое состояние и формирует положи­тельный импульс U₆ длительностью 300...400 мкс (импульс паузы Т _п), который называется "Разрядным". Он поступает в схему измерителя и инвертор. Отрицательным импульсом U₇ инвертора закрываются Кл2 модулятора, Кл10 устройства поиска и Кл1, включенный на входе устройства захвата и дискриминатора.

При поступлении положительного импульса СС2 на генератор ГПН он начинает формировать линейно падающее напряжение, и частота передатчика начинает уменьшаться. Однако импульс нижнего резона­тора блока БР-037 и схемы сравнения 1 (в момент t₄) не изменит состоя­ния триггера, так как КлЗ закрыт импульсом "Разрядный".

При закрытом Кл2 генератор продолжает формировать линейно падающее напряжение. Схема задержки 1 затягивает задний фронт этого напряжения U₅. Этим обеспечивается формирование модулирующего напряжения ниже уровня, соответствующего частоте настройки нижнего резонатора блока БР-037, что необходимо для формирования импульса "Измерительный интервал" передними фронтами импульсов резонаторов. В момент t ₅ заканчивается импульс с выхода схемы задержки 1, но Кл2 еще разомкнут и напряжение на выходе генератора ГПН остается постоянным (горизонтальный участок модулирующего напряжения):

Через 300…400 мкс мультивибратор самостоятельно устанавливает­ся в устойчивое состояние, Кл2 модулятора, Кл10 устройства поиска и Кл1 открываются, начинается рабочий ход модулирующего напряже­ния и весь процесс повторяется.

Устройство контроля Т_И контролирует наличие импульса "Измерительный интервал" на выходе триггера. При наличии этих импуль­сов схема выдает напряжение, близкое к нулю. При их пропадании она выдает положительное напряжение, поступающее на схему сравнения 5 устройства захвата, которая через 1...2 с снимает сигнал "Исправ­ность" и выдает сигнал "Отказ".

Измеритель преобразует длительность импульса "Измерительный интервал" в положительное постоянное напряжение, значение которого пропорционально высоте полета Н. Основными элементами измери­теля являются: интегратор 2, источник опорного напряжения U_оп, схемы совпадения И1, И2, ключи Кл5, Кл8, Кл11 и усилитель УПТ.

Схемы совпадения управляют работой ключей. Схема И1 управляется импульсами "Разрешение" устройства захвата и "Измеритель­ный интервал" модулятора, а также импульсами схемы подавления флюктуации. Схема И2 управляется импульсами "Разрешение", схемы подавления флюктуации и "Разрядный". При наличии на входе схемы И1 положительных импульсов "Разрешение" и "Измерительный интер­вал" она выдает положительный импульс, которым открывается Кл5, и накопительный конденсатор интегратора 2 начинает заряжаться от источника опорного напряжения. По окончании импульса "Измери­тельный интервал" (см. рис. 4.18) Кл5 закрывается, но срабатывает схема И2, на которую поступает импульс "Разрядный". Схема И2. открывает Кл8, и конденсатор интегратора 2 начинает разряжаться. Постоянная времени его разряда выбрана большой, и он не успевает разрядиться за время действия этого импульса. После его окончания Кл8 закрывается, и интегратор 2 до прихода переднего фронта импуль­са Т _и на схему И1 переходит в режим "Память", после чего весь процесс повторяется и на выходе измерителя формируется постоянное положи­тельное напряжение, значение которого пропорционально длительнос­ти импульса "Измерительный интервал", а следовательно, и высоте полета. Оно после усиления поступает на указатель УВ-5М, системы САУ, МСРП, ССОС и приборы ПКП.

При отсутствии положительных импульсов "Разрешение" Кл5, Кл8 будут закрыты, и интегратор 2 переходит в режим "Память".

Для компенсации остаточной высоты самолета Н _ост к интегратору 2 подключается напряжение с потенциометра "0 Н" блока БС-037. Это напряжение поступает на интегратор 2 через Кл11, который в режиме "Контроль" размыкает цепь компенсации остаточной высоты.

Схема подавления флюктуации уменьшает флюктуации выходного напряжения схемы измерителя при появлении переотраженного сигнала. При его появлении на выходе экспоненциального преобразо­вателя появляются скачки напряжения. Они поступают в схему подавления флюктуации, которая выдает отрицательные уровни напряжений на схемы И1, И2 измерителя, переводя его в режим "Па­мять".

В режиме "Поиск" схема подавления флюктуации отключается отрицательным напряжением схемы задержки 3 устройства захвата, а также на высотах более 75 м, так как скачки напряжения экспоненциального преобразователя оказываются меньше порога срабатывания схемы подавления флюктуации и она не влияет на работу измерителя.

Режим "Контроль" блока БИ-037В необходим для проверки работо­способности высотомера как на земле, так и в полете. Он включается нажатием кнопки "Контроль" на указателе высоты УВ-5М (см. рис. 4.8). При этом сигнал "Контроль" в виде напряжения +27 В из указателя поступает на Кл11 схемы измерителя и на схему формирования сигна­лов. Она формирует напряжение +9 В, которое поступает на схему сравнения СС5 устройства захвата, интегратор 3 устройства поиска, экспоненциальный преобразователь и триггер модулятора. При этом устройство захвата при исправной работе модулей М45203, М45110-1, блока БР-037 и модулятора блока БИ-037В выдает сигналы "Разреше­ние" и "Исправность", интегратор 3 устройства поиска отключается от экспоненциального преобразователя. Преобразователь формирует эталонное управляющее напряжение, и на выходе модулятора создает­ся модулирующее напряжение с определенной длительностью рабоче­го хода, значение которой пропорционально контрольной высоте (15±2) м. Триггер измерителя переводится в режим ждущего мульти­вибратора, и начинает формировать импульс "Измерительный интер­вал", длительность которого соответствует значению контрольной высоты. На выходе измерителя формируется напряжение, пропор­циональное этой длительности, а на указателе УВ-5М отрабатывается контрольная высота.

Режим "Установка высоты"—"Уст.Н" необходим при проверке высотомера контрольно-проверочной аппаратурой КПА. При включении КПА (КП РВ-5 или КПА-034) в режим " Уст.Н " в нее выдается напря­жение +27 В. Оно поступает в схему формирования сигналов, которая выдает постоянное напряжение +9 В, поступающее на устройство захвата и интегратор 3 устройства поиска. Устройство захвата выдает сигналы "Разрешение" и "Исправность", интегратор 3 отключается от экспоненциального преобразователя.

Из аппаратуры КПА выдается изменяющееся напряжение, имитирующее высоту полета. Оно через блок БС-037 поступает на экспонен­циальный преобразователь, что приводит к изменению его выходно­го напряжения, напряжения модулятора, изменению длительности импульса "Измерительный интервал", выходного напряжения измери­теля. Стрелка указателя УВ-5М при этом устанавливается в диапазоне имитируемых высот.

 

УКАЗАТЕЛЬ ВЫСОТЫ УВ-5М,