Передающее устройство.

Передающее устройство (ПДУ) предназначено для генерирования колебаний сверхвысокой частоты, т.е. для преобразования энергии источников питания в энергию электрических колебаний на несущей частоте f_н, и для управления этими колебаниями, т.е. для модуляции колебаний сверхвысокой частоты. Генерирование колебаний осуществляется генератором сверхвысокой частоты (ГСВЧ), а управление этими колебаниями – модулятором (М).

В РЛС находят применение ГСВЧ двух классов: с самовозбуждением (автогенераторы) и с независимым возбуждением. Если заданные тактические параметры могут быть достигнуты при использовании некогерентных зондирующих импульсов простой формы, т.е. при случайных изменениях начальной фазы их высокочастотного заполнения, в ПДУ может быть использован автогенератор. В миллиметровом, сантиметровом и коротковолновой части дециметрового диапазона в качестве такого автогенератора наиболее широкое применение нашли магнетронные генераторы.

Высокие требования к помехоустойчивости, дальности действия, разрешающей способности и другим основным тактическим параметрам могут быть достигнуты лишь при использовании когерентных зондирующих импульсов сложной формы. Когерентность зондирующих импульсов предполагает необходимость высокой стабильности их высокочастотного заполнения, обеспечивающей ограниченную степень нелинейных фазовых искажений в течение длительности импульса и ограниченную нестабильность начальной фазы от импульса к импульсу. Так, например, для обеспечения высокого качества обработки частотно-модулированных сигналов нелинейные фазовые искажения зондирующих импульсов не должны превышать , а нестабильность начальной фазы высокочастотного заполнения от импульса к импульсу должна быть не более .

Кроме того, для достижения высоких тактических параметров может потребоваться достаточно большая величина средней мощности, возможность электронной перестройки несущей частоты от импульса к импульсу и др. при достаточно высоком коэффициенте полезного действия ПДУ (до 50...70 %). Эти противоречивые требования в общем случае не могут быть удовлетворены с помощью автогенератора, что вызывает необходимость использования в ПДУ генераторов СВЧ с независимым возбуждением, построенных в виде многокаскадных усилителей мощности (УМ) или так называемых усилительных цепочек (рис. 2.11).

В состав задающего генератора (ЗГ) входит один или несколько высокостабильных кварцованных генераторов гармонических колебаний. Синтезатор (СЧ) представляет собой совокупность умножителей частоты кварцевых генераторов, формирующую необходимое число несущих частот. Из СУ в ПДУ поступают синхронизирующие импульсы с частотой следования F_и для запуска модуляторов , а также номера несущих частот, соответствующие каждому из этих импульсов. При использовании простых амплитудно-модулированных сигналов модуляторы осуществляют «вырезки» длительностью из синусоидального напряжения несущей частоты, равноотстоящими друг от друга на интервал времени Т_и, равный периоду следования зондирующих импульсов. При использовании сигналов сложной формы синусоидальные колебания с выхода синтезатора вначале подвергаются частотной или фазовой манипуляции, а затем подаются на вход усилителей мощности .

В течение пауз между импульсами модулятор накапливает энергию от источника питания, а при поступлении запускающего импульса из СУ отдает эту энергию в виде мощного модулирующего импульса длительностью , который вызывает на это время генерацию СВЧ. Мощность, получаемая ГСВЧ, примерно в Q раз больше мощности, потребляемой от источника питания; поэтому с энергетической точки зрения модулятор является трансформатором мощности.

Антенно-волноводное устройство.

Антенный переключатель (АП) во время генерации мощного им пульса СВЧ отключает антенну от входа приемника и подключает к выходу передатчика, а во время пауз между импульсами подключает антенну к приемнику. Эту задачу выполняет ферритовый переключатель (коммутатор). Кроме того, для защиты входных цепей от воздействия мощных импульсов передатчика в состав АП входит газовый разрядник защиты приемника. Под воздействием мощного импульса ГСВЧ разрядник поджигается (пробивается) и блокирует вход приемника на время . Если затухание, вносимое одним разрядником, оказывается недостаточным для надежной защиты входных цепей, то используются несколько последовательно соединенных разрядников.

После окончания импульса в разряднике начинается деионизация, в процессе которой затухание уменьшается с величины, примерно равной , до величины порядка 1 дБ. Время восстановления разрядника определяет время восстановления чувствительности приемника и составляет от десятых долей мкс в маломощных РЛС до единиц мкс в мощных РЛС.

Антенное устройство (АУ) предназначено для направленного излучения и приема электромагнитных колебаний. Форма диаграммы направленности антенны (ДНА) определяется назначением РЛС. Наиболее широкое применение находят ДНА плоской и иглообразной формы. Высокая направленность АУ обеспечивает высокую концентрацию энергии в определенном направлении, высокий энергетический потенциал и пространственную избирательность, а следовательно помехоустойчивость, дальность действия, разрешающую способность и точность измерения угловых координат. Этим условиям в наибольшей степени соответствуют иглообразные ДНА, которые находят применение в РЛС УСА, работающих в режиме слежения, и в трехкоординатных РЛС ОВНЦ, работающих в обзорном режиме.

Для антенных устройств РЛС УСА основным техническим ограничением высокой направленности являются размеры антенны. Для антенных устройств обзорных РЛС ОВНЦ, использующих иглообразные ДНА, существует и второе ограничение, связанное с необходимостью решения обзорной задачи в ограниченное время. Поэтому наряду с иглообразными ДНА в РЛС ОВНЦ используются плоские ДНА шириной в вертикальной плоскости до ; при этом решение обзорной задачи упрощается, но коэффициент усиления уменьшается примерно на один порядок.

Обзор пространства осуществляется путем механического вращения АУ или электронного перемещения ДНА.

Механическое вращение АУ в обзорных РЛС осуществляется с помощью привода горизонтального вращения (ПВ); при использовании иглообразных ДНА обзор пространства в вертикальной плоскости обеспечивается путем их электронного перемещения. В РЛС слежения для перемещения ДНА в пространстве предусматривают приводы горизонтального и вертикального вращения.

В условиях качки корабля непрерывно меняется ориентация ДНА в пространстве, что вызывает опасность пропуска или потери цели. Поэтому антенные посты РЛС ОВНЦ и РЛС УСА стабилизируются по бортовой и килевой качке. В РЛС ОБНО используются нестабилизированные антенные посты и поэтому ширина ДНА в вертикальной плоскости в этих станциях составляет .

При использовании неподвижных ФАР и обзорная задача, и стабилизация ДНА в условиях качки корабля обеспечивается путем электронного управления лучом.