В моноимпульсных системах

Широкое применение в моноимпульсных системах находит суммарно-разностная обработка колебаний, принимаемых различными каналами. При такой обработке образуются сумма и разность двух колебаний. Чтобы облегчить требования к идентичности и динамическому диапазону каналов приема, раздельную обработку принимаемых колебаний заканчивают схемой образования суммы и разности в самом начале приемного тракта, на высокой частоте.

Для получения суммарного и разностного колебаний обычно используются высокочастотные мостовые схемы на волноводах, либо на коаксиальных линиях.

На рис. 13.7 показана схема кольцевого суммарно-разностного волноводного моста. Принятые сигналы подводятся к отводам моста 1и 2. С отвода «с» снимается суммарное колебание, а с отвода «р» – разностное. Фаза разностного колебания определяется фазой того из пары входных сигналов, амплитуда которого больше. Вместо кольцевого моста часто используется двойной волноводный тройник.

Рис. 13.7. Схема ольцевого балансного моста

Суммарно-разностная обработка применяется в моноимпульсных системах, основанных как на сравнении амплитуд, так и на сравнении фаз принимаемых колебаний.

13.9. Пояснение образования суммарной и разностной диаграмм направленности антенной системы амплитудной моноимпульсной РЛС

АП

Передатчик

Рис. 13.8. Подключение суммарно-разностного моста к амплитудной моноимпульсной РЛС

На рис. 13.8 показано подключение суммарно-разностного волноводного моста к антенной системе амплитудной моноимпульсной РЛС, измеряющей одну угловую координату. В этой РЛС есть два угловых канала с неодинаковыми характеристиками направленности при общем фазовом центре. Рис. 13.9 поясняет образование суммарной и разностной диаграмм. Колебания передатчика приходят к облучателям антенны синфазными, образуя суммарную диаграмму направленности антенны на излучение . Суммарная диаграмма на прием аналогична суммарной диаграмме на излучение. Зависимость разностного напряжения от углового отклонения цели определяется разностной диаграммой направленности . При этом в соответствии со знаком углового отклонения цели от оси системы фазы колебаний суммарного и разностного каналов оказываются либо одинаковыми, либо отличающимися на , что характеризует сторону углового рассогласования. Амплитуда разностного колебания при малых угловых рассогласованиях пропорциональна величине углового отклонения цели.

Таким образом, разностная диаграмма направленности обладает дискриминаторными свойствами по углу и позволяет определять величину и знак углового рассогласования. Для определения величины и знака рассогласования служит фазовый детектор, в котором в качестве опорного напряжения используется суммарный сигнал. На выходе фазового детектора получаются видеоимпульсы, полярность которых зависит от знака рассогласования. После расширения и усиления эти импульсы используются для привода исполнительного устройства следящей системы, управляющей положением антенной системы.

Для измерения угловых координат амплитудным моноимпульсным методом в двух плоскостях используются две аналогичные системы с общим суммарным каналом.

В фазовых моноимпульсных измерителях имеются угловые каналы с одинаковыми характеристиками направленности, но разнесенными фазовыми центрами. Для измерения разности фаз мгновенных значений двух колебаний также широко используется суммарно-разностная обработка. В фазометрах суммарно-разностного типа образуются сумма и разность входных колебаний, амплитуды которых одинаковы:

Для суммирования и вычитания можно использовать, например, плечи Н и Е двойного волноводного тройника, если входные сигналы подавать в его боковые плечи. Для этой же цели пригоден волноводно-щелевой мост. Суммарный и разностный сигналы усиливаются разными каналами, но требования к их идентичности ниже, чем при прямом измерении разности фаз.

Рис. 13.10. Градуировочная кривая фазометра со схемой деления на видеочастоте

Отношение амплитуд разностного и суммарного сигналов, которые обозначим здесь и зависит только от разности фаз исходных сигналов:

что иллюстрируется на градуировочной кривой (рис. 13.10). Как видно из рисунка, по отношению амплитуд и ^,можно определить разность фаз . Однако интервал однозначного измерения разности фаз составляет в этом случае только радиан.

Интервал однозначного измерения расширяется, если использовать отношение мгновенных значений разностного и суммарного напряжений, пропустив предварительно одно из них через девяностоградусный фазовращатель. Поскольку сравниваемые колебания после этой операции приводятся к одной фазе, получим:

Рис. 13.11. Градуировочная кривая фазометра со схемой деления на радиочастоте

где индекс указывает на операцию сдвига фазы на 90°. Из градуировочной кривой (рис. 13.11) следует, что интервал однозначного измерения расширен до .

Отношение амплитуд или же мгновенных значений колебаний может быть визуально измерено с помощью осциллографа, на вертикальные и горизонтальные пластины которого подают продетектированные или недетектированные соответствующие напряжения.

Изображение на экране имеет вид черты, наклон которой определяется величиной отношения напряжений, а значит, и величиной измеряемой разности фаз.

Автоматизированное деление амплитуд разностного и суммарного сигналов можно осуществить за счет использования соответствующих усилителей с быстрой автоматической регулировкой усиления.

Сигнал ошибки

90⁰

СМ

УПЧ

АРУ

ФД

СМ

УПЧ

Рис. 13.12. Блок-схема фазового пеленгатора, используемого сигнал ошибки углового рассогласования схемы АРУ и фазового детектора

Эффект, аналогичный делению мгновенных значений, можно получить, если после усилителей с автоматической регулировкой усиления поставить общий фазовый детектор, используя в качестве опорного напряжение суммарного, а в качестве основного – напряжение разностного канала (рис. 13.12). Знак напряжения на выходе фазового детектора учитывает при этом знак разности фаз. В самом деле, наряду с операцией деления может быть использована операция умножения и усреднения полученного напряжения во времени:

. 13.3

Рис. 13.13. Градуировочная кривая фазометра со схемой умножения на радиочастоте (без делящего АРУ)

Непосредственно основанный на этом фазометр нуждается, однако, в нормировке амплитуд и входных напряжений за счет использования АРУ или ограничения; диапазон однозначного измерения разности фаз составляет при этом (рис. 11.13). Если же (рис. 13.12) ввести единую автоматическую регулировку усиления и суммарного и разностного каналов по выходному напряжению суммарного, то выходной эффект умножителя (11.3) будет поделен на , градуировка фазометра – к кривой (рис. 13.11), диапазон однозначного измерения разности фаз увеличится до .