Пристрої генерування зондувальних сигналів. Типові структури схеми передавачів. Принципи стабілізації частоти зондувальних сигналів.

 

Важливою частиною любого радіолокатора є пристрій, який генерує в/ч енергію – генератор. Це видно із основного рівняння радіолокації –

Z_макс = ⁴√_ЕП

А пристрій, до якого входить генератор разом з іншими пристроями, що забезпечують його роботу, називають передавальним, або передавачем.

 

Передавач має наступні електричні характеристики:

· Потужність колевань (імпульсну або середню);

· Діапазон частот чи ширину спектра колевань, що формуються;

· Вид сигналу (вид і параметри модуляції);

· Коефіцієнт корисної дії (ККД);

· Стабільність і точність установлення частоти;

· Рівень паразитних колевань складових (шумів) в сформованому сигналі.

За яким принципом має бути побудований передавач?

Відомі на даний час два типи схем побудови передавача:

 

 

А.Односкладні передавальні пристрої.

Б.Багатоскладні передавальні пристрої.

 

 

Мал 39. Схема однокаскадного передавача.

Типова схема однокаскадного передавача(а) показана на Мал.39.

Особливістю данної схеми є використання в якості джерела НВЧ колевань потужного автогенератора (генератора з самозбудженням). Як правило, в якості генератора застосовують:

- Тріодний генератор (на керамічному триоді);

- Магнетрон;

- ЛОВ «М».

В якості модулятора використовують схему перетворення постійної напруги (десятки кВ) із високовольтного випрямляча в імпульси моделюючий напруги, яка подається на катода магнетрону. Це двокаскадний перемножувач напруги з накопичуванням ємкості та формуванням моделюючих імпульсів на генеруючій лампі ГМІ-7.

 

При однокаскадній побудові передавача основні проблеми виникають в реалізації вимог до стабільності частоти сигналу. Тому частоти сигналу автогенератора (див. Мал. 39) стабілізується спеціальною системою автоматичної підстроювання частоти.

Односкладні передавачі мають наступні переваги:

- Простота конструктивного і схемного використання:

- Мала вага та габарити;

- Низька вартість.

Але, в той же час, вони забезпечують низьку стабільність частоти сигнала (довгочасна 10^-4 , короткочасна до 10^-5). Але це знижує якість виявлення сигналів доплерівських РЛ на фоні пасивних завад. Застосування систем АПЧ з механічним перестроюванням генератора не вирішує проблеми стабільності частоти. До того ж в односкладних передавачах обмежені можливості здійснення модуляції всередині імпульсів за частотою і фазою.

Таким чином, односкладні РПП застосовуються в РЛ с простими сигналами (немодулюванними), а застосування складних сигналів в РЛ та використання допплерівських методів локації призвело до необхідності використання багатоскладних схем побудови передавачів.

Б.Багатокаскадні передавальні пристрої.

Радіопередавальні пристрої сучасних РЛ будуються частіше за багатоскладною системою (див. Мал. 40), яка складається зі збуджувача (задавального генератора) та каскадів підсилення потужності. Багатоскладні передавачі у порівнянні з односкладними мають більш низькі можливості керування частотою колевань, дозволяють отримати більшу стабільність несучої частоти та законів модуляції складних сигналів, також забезпечують значну потужність сигналів.

 

 

Мал. 40. Схема багатокаскадного передавача

В багатоскладних передавачах з’являється можливість розподілу між каскадами функцій:

- стабілізації частоти сигналу;

- модуляції всередині імпульсу;

- підсилення потужності сигналу.

Передавач складається з: збуджувача, попередніх каскадів підсилення, передвихідних каскадів підсилення та вихідного підсилювача потужності. Якщо передавач працює в імпульсному режимі, то в залежності від рівня вихідної потужності модулятори здійснюють імпульсну модуляцію або в вихідному, або в проміжному каскаді підсилення. Збуджувач формує сигнали заданої частотної структури, та забезпечує вимогу стабільності їх параметрів на низькому рівні потужності. Але цей рівень мусить бути достатнім для збудження підсилювачів потужності.

 

 

 

Мал. 41.Багатокаскадний передавач з кварцовим генератором.

 

На Мал.41 показано приклад побудови передавача в якому збуджував виконано на базі кварцового (високостабільного) генератора з наступним помноженням частоти сигнала.

До передавачів РЛ ставляться різні вимоги щодо стабільності параметрів сигналів, а саме, стабільності частоти сигналу. Відомо, що потужні генераторні прилади (наприклад магнетрон) має низьку стабільність частоти. Тому для її стабілізації застосовується спеціальна система АПЧМ – автоматичної стабілізації частоти магнетрону.

Система АПЧМ реагує на зміни частоти сигналу fm, яку виявляє по зміні частоти сигналу ƒ_пр = ƒ_м – ƒ_ген , а потім формує напругу U_рег , яка регулює, в свою чергу, напругу на відбивачі, магистрону, змінюючи при цьому частоту ƒ_м.