Канал СВЧ на волне 3,2 и 10 см
| Рис. 17.3. Канал СВЧ на волне 3,2 см
|
К сверхвысокочастотному (СВЧ) блоку или каналу РЛС «Океан» относятся элементы схемы, обеспечивающие генерацию, канализацию (передачу), излучение зондирующих сигналов, а также прием и преобразование отраженных сигналов СВЧ в колебания промежуточной частоты (ПЧ).
Как видно из рис. 17.3, колебания СВЧ, вырабатываемые магнетронным генератором (МГ), через антенный переключатель (АП) поступают в антенну. Принимаемые отраженные сигналы через АП, разрядник защиты приемника (РЗП), генератор шумов (ГШ), щелевой мост приемного канала (ЩМ-П) подаются на смеситель приема (СП). Одновременно на этот же СП через ЩМ-П и переменный аттенюатор (ПРА) поступают колебания от клистронного гетеродина (КГ).
На щелевой мост автоматической подстройки частоты (ЩМ-А) через направленный ответвитель (НО), постоянный (ПА) и переменный ПРА аттенюаторы подаются ослабленные колебания из МГ. На этот же мост ЩМ-А через ПРА воздействуют также колебания КГ. В результате преобразования на «выходе» смесителя СП получаем колебания промежуточной частоты 60 МГц, а на выходе смесителя автоматической подстройки частоты СА – разностную частоту клистронного гетеродина и магнетронного генератора. Сигнал с разностной частотой магнетрона и клистронного гетеродина используется далее в схеме АПЧ клистрона.
Контроль чувствительности приемника осуществляется с помощью ГШ, состоящего из отрезка волновода, внутри которого помещена газоразрядная трубка. При подаче на трубку поджигающего импульса напряжения +200 В последняя генерирует шумы калиброванной мощности, которые усиливаются и детектируются приемником. Чувствительность приемника определяется по соотношению между током детектора, обусловленным собственными шумами приемника и током, возникающим при суммарном воздействии собственных шумов приемника и шумов генератора. Контрольный прибор-микроамперметр находится в пульте контроля и управления (ПКУ) в приемопередатчике и отградуирован в децибелах. При работе приемопередатчика напряжение питания генератора шумов +200 В отключается и принятые сигналы будут проходить ГШ без заметных потерь.
Измеритель мощности (ИМ) представляет собой систему термопар, встроенных в волновод. При прохождении через волноводную линию энергии СВЧ на зажимах термопар возникает напряжение, измеряемое стрелочным прибором в блоке ПКУ.
| Рис 17.4. Антенный переключатель
диапазона 3,2 см
|
Направленный (односторонний) ответвитель (НО) энергии состоит из двух отрезков, крестообразно спаянных между собой узкими стенками, волноводов. В общей стенке прорезано крестообразное отверстие, через которое ответвляется 1/1000 энергии зондирующего сигнала передатчика в сторону преобразователя АПЧ (ЩМ-А и СА). После направленного ответвителя энергия проходит ПА, создающий дополнительное ослабление энергии в 100 раз с помощью специальных поглощающих пластин, прикрепленных изнутри к узкой стенке отрезка волновода.
Переменные аттенюаторы (ПРА) представляют четыре отрезка волноводов, спаянных между собою узкими стенками. В трех волноводных отрезках находятся перемещающиеся пластины с нанесенными на них поглощающими слоями. Перемещение пластин производится ходовыми винтами, проходящими через резьбовые втулки широких стенок волноводов. Ослабление каждого ПРА лежит в пределах 1 – 15 дБ.
Антенный переключатель (АП) волноводно-ферритового типа имеет три волноводные секции: двойной свернутый тройник, ферритовую секцию и щелевой мост (рис. 17.4). При передаче зондирующих сигналов энергия магнетрона поступает в плечо 2 щелевого моста и делится поровну между его плечами таким образом, что колебания в верхнем плече отстают по фазе на 90° относительно колебаний в нижнем плече. При прохождении зондирующих сигналов через ферритовую секцию в сторону антенны, энергия нижнего канала получит отставание по фазе на 90° относительно энергии верхнего канала. Поэтому на входе тройника колебания обоих каналов оказываются в фазе и, складываясь, поступают в антенну через плечо 5. Принимаемые отраженные сигналы из антенны проходят в плечо 3 двойного тройника и распределяются поровну между обоими каналами, совпадая по фазе.
Проходя по верхнему каналу ферритовой секции, колебания получат отставание на 90° относительно энергии в нижнем канале. Одновременно энергия нижнего канала, проходя через щелевой мост в верхний канал, получает дополнительный фазовый сдвиг на 90°. В результате энергия отраженных сигналов верхнего и нижнего каналов на входе приемника будет складываться. Энергия верхнего и нижнего каналов на выходе 2 переключателя оказывается в противофазе и в передатчик не попадает.
Защита входа приемника от воздействия мощных зондирующих импульсов передатчика обеспечивается РЗП, который, зажигаясь, закорачивает вход приемника.
Секция контроля энергетического потенциала приемо-передатчика и измерения коэффициента бегущей волны антенно-волноводного тракта (СК) содержит двусторонний направленный ответвитель, который состоит из основного волноводвого тракта и, приваренного к нему по широкой стенке, отрезка вспомогательного волновода. Волноводные линии связаны между собою с помощью отверстий, размещенных по оси на расстоянии четверти волны. Энергия, проникающая сквозь отверстия с ослаблением 1/100, распространяется в обе стороны по вспомогательному волноводу. Ослабление энергии в попутном с движением энергии в основном волноводе направлении точно градуируется и поэтому соответствующий выход вспомогательного волновода может быть использован для измерения мощности и чувствительности приемопередатчика.
Выход вспомогательного волновода со встречным движением энергии используется для измерения мощности сигнала, отраженного от неоднородностей антенно-волноводного тракта станции. Отношение мощностей «а обоих выходах ответвителя позволяет определить коэффициент бегущей волны антенно-волноводного тракта.
РЗП широкополосного типа выполнен в виде короткого отрезка волновода, запаянного стеклом с обоих концов и заполненного разреженным инертным газом. На поджигающий электрод разрядника от модулятора подается через ограничительное сопротивление поджигающее напряжение – 800 В, которое поддерживает тлеющий разряд между электродами и тем самым ускоряет замыкание разрядника при работе магнетрона. Каждый смеситель СП и СА состоит из двух одинаковых диодных преобразователей частоты, включенных по балансной схеме. Принимаемые отраженные сигналы и колебания местного клистронного гетеродина через щелевой мост 1 поступают на диоды 2 и 3 детекторной секции.
Колебания промежуточной частоты, полученные в результате преобразования, передаются во входную цепь УПЧ.
Контроль работы смесителя производится, как обычно, путем измерения (постоянной составляющей тока диодов с шомощью стрелочного прибора в блоке ПКУ через фильтры, состоящие из емкостей и индуктивностей.
Блок (канал) диапазона волн 10 см отличается в основном от блока (канала) диапазона 3,2 см конструктивным выполнением элементов схемы.
| Рис. 17.5. Балансный смеситель диапазона 3,2 см
|
АП коммутационного типа с двумя разрядниками объединен в одной волноводной секции с направленным ответвителем энергии магнетронного генератора на смеситель АПЧ, как показано на рис. 17.5. Эту функцию выполняет отрезок круглого запредельного волновода (предельный аттенюатор), к которому через петлевой волноводно-коаксиальный переход присоединен кабель для передачи энергии на смеситель АПЧ (СА).
С целью повышения коэффициента бегущей волны (КБВ) антенно-волноводного тракта (согласования магнетрона с нагрузкой) между магнетроном и антенным переключателем находится ферритовый вентиль. Последний состоит из короткой волноводной секции, к одной из широких стенок которой приклеены ферритовая и керамическая пластинки, расположенные параллельно оси секции и сдвинутые от центра волновода в сторону его узкой стенки.
Ферритовая пластинка находится под воздействием магнитного поля напряженностью 1500 Э, создаваемого постоянным магнитом. Ферритовый вентиль ослабляет отраженную волну от нагрузки на 20 дБ, а прямая волна проходит с ослаблением только на 0,5 дБ. Направленный двусторонний ответвитель десятисантиметрового диапазона представляет собой устройство, состоящее из отрезка волновода и отрезка коаксиальной линии, связанных между собой с помощью одинаковых круглых отверстий. Последние вырезаны в середине широкой стенки волновода и во внешнем проводнике коаксиальной линии, центры которых совпадают. Поворот линии относительно оси волновода «позволяет обеспечить равенство полей, возбуждаемых в коаксиальной линии разными полями волновода. Когда ответвитель не используется, то оба коаксиальных выхода закрываются навинчиваемыми заглушками с безындукционным сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии.
Смесители диапазона волн 10 см также выполнены по балансной схеме. Для развязки цепи антенны и гетеродина и надлежащего фазирования сигналов, подаваемых на смесительные диоды, используется коаксиальный кольцевой распределитель энергии. Выход клистроиного гетеродина подключается к плечу С. Антенна соединяется с плечом А. Диодные смесители присоединяются разными электродами к плечам Д и С. Тогда, как следует из рис. 17.5, энергия клистрона, разделяясь на две синфазные волны и распространяясь по кольцу в двух противоположных направлениях, будет достигать плеч Д и С, имея одну и ту же фазу. Причем из-за разности хода волны ответвляющаяся энергия в плечах Д и С будет иметь фазовый сдвиг, равный 180°. В плечо Л энергия клистрона не пройдет, так как разность путей между плечами К и А составляет половину длины волны.
Благодаря такому распределению энергии, сигналы, поступающие из антенны, и колебания клистрона будут создавать во входном контуре УПЧ, включенном по однотактной схеме, ток промежуточной частоты попутного направления, а колебания шумов клистронного гетеродина – токи встречного направления. Кроме того, цепь клистронного гетеродина оказывается развязанной от цепи антенны. Следовательно, схема кольцевого распределителя обеспечивает условия режима работы балансного смесителя.
Генератор шума включается в коаксиальную линию, соединяющую АП со смесителем СП. Мачтовый тракт станции на волне 10 см до 1973 г. выполнялся на волноводе большого сечения. Начиная с 1973 г., вместо волноводов используется коаксиальный кабель, который упрощает монтаж и эксплуатацию РЛС.