Контрольная работа по теме:
Принцип построения высокочастотной части антенно-волноводнойсистемы, с поворотом вектора поляризации
РАДИОЛОКАЦИОННАЯСТАНЦИЯ 9S35М1
Антенно-волноводнаясистема
НАЗНАЧЕНИЕ.
АВСпредназначена:
— для формирования ДН (диаграммы направленности) на прием и передачу;
— для перемещения ДН в пространстве;
— для канализации (передачи) электромагнитной энергии от передатчика к антенне иот антенны к приемнику.
СОСТАВ.
Антенно-волноводнаясистема имеет:
— высокочастотную часть;
— электромеханическую часть.
ВЫСОКОЧАСТОТНАЯЧАСТЬ ИМЕЕТ:
— параболическое решетчатое зеркало — АН-2;
— рефлектор с поляризационными решетками — АН4;
— рупорный облучатель канала «Обзор» и канала «Подсвет» — АН3;
— волноводный тракт;
— приемный тракт;
— вибраторные облучатели канала НРЗ;
— компенсационные антенны;
— компенсационные антенны НРЗ.
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСАЯЧАСТЬ ИМЕЕТ:
— силовой редуктор азимута;
— силовой редуктор угла места;
— приборный редуктор азимута;
— приборный редуктор угла места;
— координатор;
— прибор питания;
— прибор управления ферритовым коммутатором.
ОСНОВНЫЕТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
1.Ширина ДН канала «ОБЗОРА»
— по азимуту -1,15º;
— по углу места — 2,8º.
2.Ширина ДН канала ” ПОДСВЕТА”
— по азимуту — 1,4º;
— по углу места — 2,9º.
3.Коэффициент усиления
— на передачу канала ” ОБЗОРА” — 6000
— на прием канала ” ОБЗОРА” — 4000
-РСН- 2000
— на передачу канала ” ПОДСВЕТА” — 4300.
4.Перемещение луча в пространстве
— по азимуту — ±60º
— по углу места — -10º +80º
5.Скорость перемещения луча по азимуту
— в широкой зоне — 200º/сек
— в узкой зоне — 60º/сек.
6.Времяреверса луча по азимуту — 0,15 сек.
РАБОТАВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЧАСТИ
Волноводнаясистема выполняет следующие функции:
— одновременную канализацию электромагнитной энергии по каналам «О» и«П» с выхода РПДУ на вход суммарного канала облучателя;
— передачу электромагнитной энергии от облучателя на вход I, II приемника (бл. Р-7М1)в режиме ОБЗОР;
— амплитудную суммарно-разностную обработку сигналов с трех выходов облучателя, обеспечивающуюпеленгацию цели методом скрытого сканирования (режим СОПРОВОЖДЕНИЕ);
— работу на эквивалент ЭКВ по каналам ОБЗОР и ПОДСВЕТ.
Передающиеканалы волноводной системы герметичны и работают при избыточном давлениивоздуха Р=1,5 атм., необходимом для обеспечения электропрочности АВС. Повышенноедавление обеспечивает пневмосистема (бл. Р-56).
Элементыволноводной системы, работающие при высоком уровне мощности, включены в СЖО,обеспечивающую необходимый тепловой ре жим работы блока.
РАБОТАНА ПЕРЕДАЧУ В РЕЖИМЕ ОБЗОР
Электромагнитнаяэнергия с выхода РПДУ (блок Р-2КИ) поступает через секцию контрольную (У6)поступает на вход 2 циркулятора Э22 и через выход 1 поступает на электромеханическийкоммутатор КР-3 (У4) тракта волноводного (Рис. 1).
/>
Рис.1 — Структурная схема АВС
КоммутаторКР-3 обеспечивает переключение режимов АНТЕННА-ЭКВИВАЛЕНТ управляющим напряжением+27В с блока Р-19М1.
Врежиме ЭКВИВАЛЕНТ вся энергия поступает через волновод Э16 на вход нагрузки Э14(ЭКВИВАЛЕНТ), где преобразуется в рабочем теле в тепловую энергию, котораярассеивается СЖО.
Контрольнаясекция У6 содержит термодатчик, в котором под действием электромагнитнойэнергии возникает термо-ЭДС, величина которого зависит от средней мощностиполя. По величине тока, измеренного прибором, в блок Р-36 поступает значениесредней мощности передатчика «О», индицируемой на стрелочном прибореблока.
Одновременнос волновода Э16 выводится на ПКР электромагнитный сигнал для контроля выходныхпараметров передатчика.
Врежиме «АНТЕННА» энергия поступает через коммутатор У4 на вход суммарногоканала “Σ” облучателя.
Враскрыве облучателя (Ан3) при этом возбуждается волна с горизонтальнойполяризацией. Горизонтально — поляризованная сферическая волна, возбужденнаяоблучателем, находящимся в фокусе параболического зеркала, преобразуетсясистемой зеркал (параболическое зеркало — плоский рефлектор) в вертикально–поляризованнуюплоскую волну, которая излучается в пространство.
Горизонтально-поляризованнаяволна, излученная рупором облучателя, попадает на внутреннюю поверхностьпараболического зеркала.
Структуразеркала такова, что такая (горизонтально поляризованная) волна не проходитчерез зеркало, а отражается обратно и попадает на рефлектор с поляризационнойрешеткой.
Горизонтальнополяризованная волна Ег, попадая на поляризационную решетку,раскладывается на параллельную Е1 и перпендикулярную Е2составляющую (Рис. 2, а).
СоставляющаяЕ1, отражаясь от поляризационной решетки, взаимодействует сперпендикулярной составляющей Е’2 предыдущего полупериода. Тем самымформируя вертикально поляризованную волну Ев.
Дляперпендикулярной составляющей Е2, поляризационная решетка являетсярадиопрозрачной и составляющая Е2 без потерь проходит расстояниемежду поляризационной решеткой и рефлектором, равное четверти длины волны, чтопо времени соответствует четверти периода (т.е. на П/4).
Заэто время, волна Е2 успевает осуществить доворот своей фазы на 90град. Отражаясь от не прозрачного рефлектора, волна Е2 меняет свойзнак на противоположный, что соответствует сдвигу фазы еще на 180 град (т.е. наП/2), и проходя расстояние, равное четверти длины волны, между рефлектором иполяризационной решеткой, обеспечивает доворот своей фазы еще на 90 град ипопадает на решетку как волна Е’2 с общим набегом фазы 360 град.
/>
Рис.2 — Изменение вектора поляризации
Общеевремя, затраченное на прохождение волной Е2 от поляризационнойрешетки до рефлектора и обратно, составляет половину периода (П/4+П/4 = П/2). Ноза это время, горизонтально поляризованная волна Ег изменит своюфазу на 180 град ( Е”г) (Рис.2, б).
Такаяволна Е”г, также раскладывается на две составляющиепараллельную Е”1 и перпендикулярную Е”2. Причем составляющая Е”2 проходит через поляризационную решетку ипопадает на рефлектор.
Асоставляющая Е”1 взаимодействует с составляющей Е’2предыдущего полупериода. В результате такого взаимодействия формируется вертикально-поляризованнаяволна Е”г, которая отражается от решетки и проходит черезпараболическое решетчатое зеркало, которое для такой волны являетсярадиопрозрачным и излучается в пространство.
Формируетсяузконаправленная однолепестковая (игольчатого типа) диаграмма направленности.
Врежиме ОБЗОР, на прием, по суммарному “Σ” каналу формируется аналогичнаяДН как и на передачу. Принятая по “Σ” каналу электромагнитнаяэнергия проходит через электромеханический коммутатор У4 на выход 1 ферритовогоциркулятора Э22 (циркулятор прием-передача) и с выхода 2 поступает через секциюфазирования на вх.2 ферритового коммутатора У3 (О-С обзор-сопровождение). Попринципу действия ферритовый коммутатор У3 аналогичен 4-х плечевому ферритовомуциркулятору Э22 и отличается тем, что постоянный магнит замененэлектромагнитом.
Управляямагнитным полем, можно обеспечить следующие режимы работы:
1)Коммутировать энергию ЭМ поля (в зависимости от полярности управляющегонапряжения) со входа 2 (У3) только на выход 1, либо только на выход 2 (т.е. врежиме ОБЗОР подключать тот или другой каналы приемника). При этом ЭМЭ на вход1 коммутатора У3 не поступает, т.к. коммутатор У2 находится под напряжением спульта управления ферритовым коммутатором (ПУФК) и обеспечивает запирание сигналана 20 дБ;
2)Поровну распределять энергию входных каналов (У3) (входы 1,2) между выходнымиканалами (выходы 1,2), при этом ферриты полностью размагничиваются, снимаетсянапряжение с Y- коммутатора (У2) при этом затухание коммутатора становитсяравным 0,5 дБ — режим СОПРОВОЖДЕНИЕ.
Врежиме ОБЗОР ЭМЭ с входа 2 коммутатора У3 поступает на выход 1(2) и проходячерез Y- циркулятор Э8 (Э9) и фильтр Э9 (Э10) подается на вход 1(2) приемникабл. Р-7М1. Циркуляторы Э9, Э10 обеспечивают защиту АВС от сигнала, отраженного отвходных цепей бл. Р-7М1. Отраженная от бл.Р-7М1 энергия поглощается в нагрузкахЭ19 и Э20, подключенных к соответствующим Y- циркуляторам.
ФильтрыЭ9 и Э10 служат для защиты приемника от сигнала частоты подсвета.
Работав режиме СОПРОВОЖДЕНИЕ
Врежиме СОПРОВОЖДЕНИЕ формирование РСН осуществляется методом сканирования — смещениямаксимума приемной ДНА относительно направления излучения, определяемогоположением рефлектора, а так же суммированием однолепестковой суммарной и 2-хлепестковых разностных ДН, формируемых на выходах 3-х канального облучателя.Суммирование осуществляется в коммутаторе «О-С» (У3) при переводе его в режим СОПРОВОЖДЕНИЕ (ферритыполностью размагничены).
Отраженнаяот цели волна, вертикальной поляризации, проходя параболическое зеркало, падаетна рефлектор, отражается с поворотом вектора поляризации на 90 град., инаправляется на параболическое зеркало, отражается от него и фокусируется наоблучателе, формируя на его выходах следующие ДН:
— на выходе Σ (суммарного) канала -однолепестковая ДН -Σ
— на выходе I ( азимутальный) канал -двухлепестковая ДН – β
— на выходе II(угломестный) канал -двухлепестковая ДН – ε
Энергия,принятая по суммарному каналу, через коммутатор КР-3 поступает на циркуляторЭ22, а затем на секцию фазирования (Э11) и далее на вход 2 коммутатора «О-С»(У3). Секция фазирования представляет собой механический фазовращательтромбонного типа.
Энергияс выхода каждого разностного канала ( ε, β) поступает на выходы1,2 электромеханического балансного модулятора (У1), причем энергия УМ разностногоканала поступает на вход модулятора через секцию фазирования (Э7).
Модуляторсостоит из вращающейся диэлектрической пластины, длиной равной половине длины волны,и двух поляризационных волноводных мостов, имеющих ортогональные входы.
Принципдействия модулятора заключается в том, что разностные сигналы модулируются поамплитуде за счет вращения пластины, один по закону cos2ω (t), другойпо закону sin2 ω(t), где ω- круговая частота вращениядиэлектрической пластины.
Напряженностьэлектрического поля сигнала с выхода модулятора будет равна:
Емвых=С( Еεsin 2ω(t) + Еβ cos 2 ω(t))+(( Fo±F∂) t+π/2),
гдеπ/2-сдвиг фаз между суммарным сигналом ЕΣ и выходным сигналоммодулятора Емвых на входах коммутатора У3;
К-постоянный множитель, R — расстояние от цели до РЛС;
ω(t)=α- угол поворота ротора модулятора;
Еε, Еβ — нормированные сигналы, принимаемые по соответствующим разностным каналам;
Fo — несущая частота передатчика;
F∂-частота Доплера.
Сигналс выхода модулятора через открытый коммутатор У2 и волновод поступаетна вход 1 коммутатора У3.
Навход 2 поступает суммарный сигнал:
ЕΣ=C* Σ*sin[(Fo±F∂) t]
Σ — нормированнаясуммарная ДН.
КоммутаторУ3 в режиме СОПРОВОЖДЕНИЕ работает как щелевой мост (ферриты размагничены) инапряженность электрического поля сигналов на выходах коммутатора (выход 1,2):
выход1
Е1=C* Σ[1+ sin2 ω(t)+cos2 ω(t)]*sin [(Fo±F∂) t+ π/2]
выход2
Е2=C* Σ [1sin2 ω(t)- cos2 ω(t)] *sin [(Fo±F∂) t+ π/2]
К1, К2-крутизна пеленгационной характеристики
ε,β — углы отклонения цели от РСН
Такимобразом, в выходных сигналах коммутатора У3 содержится информация онаправлениях отклонения цели от РСН. Сигналы с выходов коммутатора У3 через Y-циркуляторы Э8, Э9, фильтры Э9, Э10 поступают на два входа приемника.
Приборуправления ФК (ПУФК) служит для включения и выключения ферритового коммутатораУ3, обеспечивающего формирование соответствующих диаграмм направленности. Схема построенана реле и имеет RC цепочку, на которой формируется импульс обратной полярностидля снятия остаточного напряжения с ферритов коммутатора в режимесопровождения.
/>
Рис.3 — ДН азимутального канала
/>
Рис.4 — Сигнал цели снимаемый азимутальной положительной ДН
/>
Рис.5 — Сигнал снимаемый азимутальной отрицательной ДН
/>
Рис.6 — Сигнал снимаемый азимутальной разностной ДН
/>
Рис.7 — Сигнал снимаемый суммарной ДН
/>
Рис.8 — Сигнал снимаемый суммарно-разностной, азимутальной ДН
Каквидно из графика, суммарно-разностной ДН (Рис. 8.), амплитуда огибающейуказывает на величину отклонения цели от РСН, а фаза указывает на направлениеотклонения.
Этаинформация содержится в обоих каналах, но в противофазе, поэтому для надежногосопровождения, достаточно иметь один исправный канал. Но для надежной защиты отуводящих помех по угловым координатам необходимо наличие двух исправныхканалов.
РАБОТАЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
Управлениелучом диаграммы направленности осуществляется перемещением рефлектора поазимуту и углу места силовыми редукторами на порошковых муфтах.
Дляперемещения рефлектора вручную в силовых редукторах азимута и угла местаимеются ручные приводы. Как по азимуту так и по углу места перемещениерефлектора ограничивается концевыми выключателями и пружинными упорами.
Силовыередуктора по АЗ и УМ представляют собой независимые, взаимозаменяемыеэлектромеханические устройства, выполненные на порошковых муфтах (рис. 9).
/>
Рис.9 — Силовой редуктор
Принципдействия порошковых муфт основан на эффекте сцепления, которое возникает междуповерхностями, разделенными зазором, содержащим ферромагнитный порошок. Еслизазор пересекается магнитным потоком, то частицы порошка, связываясь друг сдругом намагниченными поверхностями, образуют сцепляющий слой, который создаетфрикционный момент между ведущей и ведомой частями муфты.
Приотсутствии сигнала на муфте силы сцепления отсутствуют и ведущий вал можетсвободно вращаться независимо от ведомого.
Всиловых редукторах как по азимуту так и по углу места имеются порошковые муфтыЭМ1, ЭМ2, ведущие шестерни которых соединены между собой зубчатой передачейчерез паразитное колесо. Вал паразитного колеса является выходным валомследящего привода. Его скорость и направление вращения зависит от разностиуправляющих токов муфт и моментов, передаваемых муфтами.