Приемное устройство

Для современных импульсных РЛС характерно широкое использование в тракте приема и обработки радиолокационных сигналов цифровых устройств. Эти устройства применяются в основном при обработке сигналов после детектирования (на видеочастоте). Поэтому тракт приема и обработки сигналов можно условно разделить на две части: аналоговую и цифровую. Такое деление является условным, так как на современном этапе развития радиолокационной техники существует устойчивая тенденция приближения средств цифровой техники к входу приемного тракта. Например, в адаптивных радиолокаторах управляющие части формирователя нижней кромки зоны обзора радиолокационной станции - адаптивного аттенюатора помех, входящего в состав приемного устройства, выполнены на основе цифровой техники (см. рис. 1.1).При этом исполнительные части названных устройств являются аналоговыми и входят в состав тракта приема и обработки сигналов.

Приемная аппаратура двухчастотной импульсной РЛС включает в себя аналоговую часть тракта приема и обработки сигналов и состоит из двух, приемных устройств, отличающихся друг от друга несущей частотой принимаемых сигналов. Каждое приемное устройство конструктивно объединяется с соответствующим передающим устройством, составляя таким образом приемопередающий модуль первичной РЛС.

Основными функциями приемного устройства РЛС с применением двухлучевой диаграммы направленности антенны на прием сигналов являются:

· усиление принятых антенно-фидерной системой сигналов,

· преобразование частоты,

· частотная селекция,

· детектирование этих сигналов,

· формирование сигналов для получения требуемой зоны обзора РЛС,

· стабилизация уровня ложных тревог,

· сжатие динамического диапазона принятых сигналов,

· формирование сигналов для выделения границ (контуров) мощных метеообразований.

Выполнение этих функций необходимо для нормального функционирования цифровой части тракта приема и обработки сигналов и в конечном итоге для надежного обнаружения полезных радиолокационных сигналов на фоне помех от местных предметов, метеообразований, помех типа «ангелов» и аномального распространения сигналов, несинхронных помех и др.

Приемные устройства различных РЛС имеют ряд общих черт. Прежде всего следует отметить, что эти устройства выполняются по супергетеродинной схеме с УРЧ, однократным преобразованием частоты и имеют на выходе амплитудный и фазовый детекторы.

Фазовый детектор обычно расположен вместе с цифровыми устройствами СДЦ и соединен с выходом предпоследнего каскада усилителя промежуточной частоты (УПЧ) приемного устройства высокочастотным кабелем. Благодаря этому передача сигнала с относительно большим динамическим диапазоном на промежуточной частоте по кабелю длиной в несколько десятков метров производится при минимальном уровне наводок и собственных шумов на входе системы СДЦ.

Таким образом, на выходе приемного устройства -формируются два основных вида сигналов:

· амплитудный - с выхода амплитудного детектора,

· сигнал промежуточной частоты - с выхода предпоследнего каскада УПЧ.

В состав приемного устройства псевдокогерентной РЛС входит также система автоматической подстройки частоты (АПЧ). В истинно когерентной РЛС нет необходимости в этой системе, так как источники колебаний несущей, гетеродинной и опорной промежуточной частот стабилизированы кварцевым резонатором.

Приемные устройства РЛС с двухлучевой диаграммой направленности антенны можно разделить по способу объединения сигналов, принятых по разным лучам, на две группы:

· с объединением на видеочастоте,

· объединением на высокой частоте.

Структурная схема приемного устройства первой группы приведена на рис. 1.11.

Это устройство содержит два приемных канала, предназначенных для раздельного приема сигналов основного и дополнительного лучей ДНА.

Приемные устройства второй группы являются одноканальными и предназначены для приема объединенного сигнала. Однако в этом случае требуется радиочастотное устройство объединения сигналов (ФНК, рис. 1.1), которое включается в приемный тракт между УРЧ и преселектором приемного устройства.

Рассмотрим более подробно приемное устройство первой группы, применяемое в первичном канале РЛК «Скала-М».

Рис 1.11. Структурная схема приемного устройства двухчастотной РЛС (один частотный канал)

Из рис. 1.11 видно, что основной (ОК) и дополнительный (ДК) каналы приемного устройства одинаковы. Рассмотрим принцип действия на примере основного канала. Принятый по основному лучу ДНА сигнал с выхода антенного переключателя АФС через направленный ответвитель (НО) и высокочастотное согласующее устройство (СУ) поступает на вход малошумящего усилителя УРЧ, усиливается в нем и через фильтр-преселектор (ПР) поступает на сигнальный вход смесителя (См). На гетеродинный вход смесителя подаются непрерывные колебания гетеродинной частоты F_г от соответствующего частотного канала передающего устройства. Направленный ответвитель служит для ввода в приемный тракт сигнала от генератора шума (ГШ) при измерении коэффициента шума основного канала. Переключатель (П) обеспечивает переключение ГШ с одного канала приемного устройства на другой. Согласующее устройство СУ предназначено для согласования входного сопротивления УРЧ с радиочастотным трактом. В качестве преселектора используется фильтр СВЧ, обеспечивающий ослабление помех и собственных шумов приемного тракта по каналу зеркальной частоты.

После преобразования частоты в смесителе (См) принятый сигнал усиливается в тракте промежуточной частоты с помощью предварительного и основного усилителей промежуточной частоты (ПУПЧ и УПЧ). Эти усилители являются многокаскадными резонансными и настроены на частоту F_пр = 35 МГц. Предварительный УПЧ представляет собой широкополосный малошумящий усилитель и конструктивно выполнен вместе со смесителем и преселектором в виде одного блока. Усилитель промежуточной частоты выполнен по схеме «широкополосный усилитель-фильтр сосредоточенной селекции» и обеспечивает основное усиление и частотную селекцию принимаемого сигнала.

С выхода УПЧ сигнал промежуточной частоты поступает в два подканала, имеющие разные амплитудные характеристики. В подканале амплитудного детектора АД с линейной амплитудной характеристикой осуществляется амплитудное детектирование сигнала. Этот подканал используется при формировании зоны обзора РЛС на участках дальности 111 и IV (рис 1.2), т. е в дальней зоне действия РЛС, и при условии отсутствия помех от мощных метеообразований. Подканал ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ представляет собой устройство защиты от помех, обусловленных мощными метеообразованиями, влияние которых не компенсируется полностью с помощью поляризационной селекции и системы СДЦ. Этот подканал состоит из УПЧ с логарифмической амплитудной характеристикой (ЛОГ), осуществляющего наряду с усилением амплитудное детектирование сигнала, устройства малой постоянной времени МПВ и видеоусилителя с антилогарифмической амплитудной характеристикой (АнтиЛОГ). Устройство ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ обеспечивает сжатие динамического диапазона входного сигнала, селекцию по длительности полезного импульсного сигнала, имеющего малую длительность по сравнению с импульсами помехи от метеообразований, и частичное восстановление динамического диапазона выделенного полезного сигнала. Подканал ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ используется тоже в дальней зоне действия РЛС, но при условии наличия нескомпенсированных остатков помех от мощных метеообразований. При этом подканал АД отключается.

Переключение подканалов осуществляется оператором с пульта управления РЛС. При переключении используется устройство задержки и коммутации УЗК, в состав которого включена линия задержки для компенсации временного сдвига между зондирующими импульсами двух частотных каналов РЛС. Благодаря компенсирующей задержке осуществляется совмещение во времени двух видеосигналов, полученных от одной цели, в двухчастотном режиме работы РЛС. С выхода УЗК амплитудный сигнал основного канала (Осн А) через видеоусилитель (ВУ) поступает на выход приемного устройства и передается далее в устройство объединения сигналов двух частотных каналов РЛС.

Кроме того, с выхода усилителя ЛОГ через видеоусилитель ВУ на выход приемного устройства выводится видеосигнал Метео А, который передается в устройство выделения контуров мощных метеообразований Приемный тракт основного канала, включающий усилитель ЛОГ и выходной видеоусилитель ВУ, представляет собой приемную часть метеоканала РЛС.

Выходной сигнал промежуточной частоты СДЦ (ПЧ) приемного устройства формируется с помощью коммутатора (К). Для этого сигналы промежуточной частоты (ПЧ) с выходов промежуточных каскадов УПЧ основного и дополнительного каналов подаются на два входа коммутатора. Последний под воздействием бланкирующих импульсов, поступающих от системы синхронизации, коммутирует входные сигналы таким образом, что на его выходе присутствует только сигнал ПЧ дополнительного канала для ближней зоны действия РЛС (рис. 1.2, участок 1), а для дальней зоны (участки 11 и-111) - только сигнал ПЧ основного канала. Выходной сигнал коммутатора СДЦ (ПЧ) по высокочастотному кабелю передается в блок фазовых детекторов системы СДЦ, в котором наряду с фазовым детектированием осуществляется объединение сигналов СДЦ (ПЧ) двух частотных каналов РЛС. В коммутаторе К обеспечивается развязка между коммутируемыми каналами не менее 55 дБ.

Для сжатия динамического диапазона сигналов, отраженных от целей на малых дальностях, и ослабления ложных сигналов, принимаемых по боковым лепесткам ДНА, применяется временная автоматическая регулировка усиления ВАРУ, регулирующее напряжение которой подается на каскады ПУПЧ. Запуск ВАРУ осуществляется от системы синхронизации РЛС.

В случае очень сложной помеховой обстановки, когда имеющиеся средства защиты от помех не обеспечивают полного подавления помех от местных предметов и метеообразований, может быть использована локальная регулировка усиления (ЛРУ). Эта регулировка позволяет оператору с пульта управления РЛС уменьшить коэффициент усиления ПУПЧ до необходимого уровня для ограниченных областей зоны обзора. При этом можно ввести локальную регулировку усиления одновременно не более чем для двух областей, наиболее пораженных помехами, которые выбираются оператором с помощью контрольного индикатора РЛС. Границы областей, защищаемых с помощью ЛРУ, устанавливаются и регулируются оператором с помощью кнюппеля при любых значениях дальности и азимута в зоне обзора Для каждой выделенной области усиление уменьшается до полного пропадания мешающих отметок на экране контрольного индикатора.

Для стабилизации уровня ложных тревог на выходе РЛС применяется ШАРУ, которая поддерживает напряжение шумов на выходе амплитудного детектора (АД) не выше допустимого уровня с погрешностью не более 15%.

Шумовая автоматическая регулировка усиления представляет собой инерционную АРУ с постоянной времени, равной нескольким периодам повторения импульсов РЛС. Благодаря своей инерционности ШАРУ не реагирует на сигналы малой длительности и работает в основном по шумам на выходе АД. Регулирующее напряжение ШАРУ подается на каскады основного УПЧ.

Во время действия регулирующего напряжения ВАРУ шумовая АРУ стремится увеличить коэффициент усиления УПЧ. Для устранения этого отрицательного действия ШАРУ последняя отключается импульсами запуска ВАРУ на время действия ВАРУ. При этом регулирующее напряжение ШАРУ запоминается и остается неизменным до момента включения ШАРУ.

Необходимо отметить важную особенность в построении дополнительного канала приемного устройства некоторых типов РЛС. На вход этого канала сигнал радиочастоты поступает с выхода блока разделения сигналов БРС соответствующего канала АФС, в котором отсутствуют сигналы с высоким уровнем мощности. Это позволяет применить общий для двух частотных каналов РЛС широкополосный УРЧ, включив его перед БРС, и уменьшить число УРЧ в РЛС с четырех до трех. Такое техническое решение используется, например, в РЛС АТСR-22 и АТСR-44.

Дата добавления: 2014-01-07