Радиолокационная Головка Самонаведения

Государственный комитет РФ по высшему образованию

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________________

Кафедра радиоэлектронных устройств

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ ГОЛОВКА САМОНАВЕДЕНИЯ

Санкт-Петербург

2002

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЛГС.

2.1 Назначение

Радиолокационная головка самонаведения устанавливается на ракете класса "земля-воздух" для обеспечения на конечном этапе полета ракеты автоматического захвата цели, ее автосопровождения и выдачи сигналов управления на автопилот (АП) и радиовзрыватель (РБ).

2.2 Технические характеристики

РЛГС характеризуется следующими основными тактико-техническими данными:

1. зона поиска по направлению:

- по азимуту      ± 10°

- по углу места  ± 9°

2. время обзора зоны поиска 1,8 - 2,0 сек.

3. время захвата цели по углу 1,5 сек (не более)

4. маμмальные углы отклонения зоны поиска:

- по азимуту       ± 50°  (не менее)

- по углу места  ± 25°  (не менее)

5. маμмальные углы отклонения равносигнальной зоны:

- по азимуту      ± 60°  (не менее)

- по углу места  ± 35°  (не менее)

6. дальность захвата цели типа самолета ИЛ-28 с выдачей сигналов управления на (АП) при вероятности не ниже 0,5 -19 км, а при вероятности не ниже 0,95 -16 км.

7 зона поиска по дальности 10 - 25 км

8. рабочий диапазон частот f ± 2,5%

9. средняя мощность передатчика 68 Вт

10. длительность ВЧ-импульса 0,9 ± 0,1 мксек

11. период следования ВЧ-импульсов Т ± 5%

12. чувствительность приемных каналов - 98дб (не менее)

13.потребдяема мощность от источников питания:

- от сети 115 в 400 Гц    3200 Вт

- от сети 36 в 400 Гц        500 Вт

- от сети 27                       600 Вт

14.вес станции – 245 кг.

3. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ И ПОСТРОЕНИЯ РЛГС

3.1 Принцип действия РЛГС

РЛГС представляет собой радиолокационную станцию 3-х сантиметрового диапазона, работающую в режиме импульсного излучения. При самом общем рассмотрении РЛГС может быть разбита на две части: - собственно радиолокационную часть и автоматическую часть, обеспечивающую захват цели, ее автоматическое сопровождение по углу и дальности и выдачу сигналов управления на автопилот и радиовзрыватель.

Радиолокационная часть станции работает обычным образом. Высокочастотные электромагнитные колебания, генерируемые магнетроном в виде очень коротких импульсов, излучаются с помощью остронаправленной антенны, принимаются той же антенной, преобразуются и усиливаются в приемном устройстве, проходят далее в автоматическую часть станции - систему углового сопровождения цели и дальномерное устройство.

Автоматическая часть станции состоит из трех следующих функциональных систем:

1.      системы управления антенной, обеспечивающей управление антенной во всех режимах работы РЛГС (в режиме "наведение', в режиме "поиск" и в режиме "самонаведение", который в свою очередь, подразделяется на режимы "захват" и "автосопровождение")

2.      дальномерного устройства

3.      вычислителя сигналов управления, подаваемых на автопилот и радиовзрыватель ракеты.

Система управления антенной в режиме "автосопровождение" работает по так называемому дифференциальному методу, в связи с чем в станции применена специальная антенна, состоящая из сфероидального зеркала и 4-х излучателей, вынесенных на некоторое расстояние перед зеркалом.

При работе РЛГС на излучение формируется одно-лепестковая диаграмма направленности с маμмумом совпадающим с осью антенной системы. Это достигается за счет разной длины волноводов излучателей - имеется жесткий сдвиг по фазе между колебаниями разных излучателей.

При работе на прием диаграммы направленности излучателей сдвинуты относительно оптической оси зеркала и пересекаются на уровне 0,4.

Связь излучателей с приемопередающим устройством осуществляется через волноводный тракт, в котором имеются два последовательно включенных ферритовых коммутатора:

·        коммутатор осей (ФКО), работающий с частотой 125 Гц.

·        коммутатор приемников (ФКП), работающий с частотой 62,5 Гц.

Ферритовые коммутаторы осей переключают волноводный тракт таким образом, что сначала подключают к передатчику все 4 излучателя, формируя одно-лепестковую диаграмму направленности, а затем к двухканальному приемнику, то излучатели, создающие две диаграммы направленности, расположенные в вертикальной плоскости, то излучатели, создающие две диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. С выходов приемников сигналы попадают на схему вычитания, где в зависимости от положения цели относительно равносигнального направления, образованного пересечением диаграмм направленности данной пары излучателей, вырабатывается разностный сигнал, амплитуда и полярность которого определяется положением цели в пространстве (рис. 1.3).

Синхронно с ферритовым коммутатором осей в РЛГС работает схема выделения сигналов управления антенной, с помощью которой вырабатывается сигнал управления антенной по азимуту и по углу места.

Коммутатор приемников переключает входы приемных каналов с частотой 62,5Гц. Коммутация приемных каналов связана с необходимостью усреднения их характеристик, так как дифференциальный метод пеленгации цели требует полной идентичности параметров обоих приемных каналов. Дальномерное устройство РЛГС представляет собой систему с двумя электронными интеграторами. С выхода первого интегратора снимается напряжение, пропорциональное скорости сближения с целью, с выхода второго интегратора - напряжение, пропорциональное дальности до цели. Дальномер осуществляет захват ближайшей цели в диапазоне 10-25км с последующим ее автосопровождением до дальности 300 метров. На дальности 500 метров с дальномера выдается сигнал, служащий для взвода радио-взрывателя (РВ).

Вычислитель РЛГС является счетно-решающим устройством и служит для Формирования сигналов управления, выдаваемых РЛГС на автопилот (АП) и РВ. На АП подаётся сигнал, представляющий проекции вектора абсолютной угловой скорости луча визирования цели на поперечные оси ракеты. Эти сигналы используются для управления ракетой по курсу и тангажу. На РВ с вычислителя поступает сигнал, представляющий проекцию вектора скорости сближения цели с ракетой на полярное направление луча визирования цели.

Отличительными особенностями РЛГС по сравнению с другими аналогичными ей по своим тактико-техническим данным станциями являются:

1.      применение в РЛГС длиннофокусной антенны, характеризующейся тем, что Формирование и отклонение луча осуществляется в ней с помощью отклонения одного довольно легкого зеркала, угол отклонения которого вдвое меньше угла отклонения луча. Кроме того, в такой антенне отсутствуют вращающиеся высокочастотные переходы, что упрощает ее конструкцию.

2.      использование приемника с линейно-логарифмической амплитудной характеристикой, что обеспечивает расширение динамического диапазона канала до 80 дб и, тем самым, делает возможным пеленгацию источника активной помехи.

3.      построение системы углового сопровождения по дифференциальному методу, обеспечивающему высокую помехозащищенность.

4.      применение в станции оригинальной двухконтурной замкнутой схемы компенсации рыскания, обеспечивающей высокую степень компенсации колебаний ракеты относительно луча антенны.

5.      конструктивное выполнение станции по так называемому контейнерному принципу, характеризующемуся целым рядом преимуществ в отношении снижения общего веса, использовании отведенного объема, уменьшении межблочных связей, возможности применения централизованной системы охлаждения и т.п.

3.2 Отдельные функциональные системы РЛГС

РЛГС может быть разбита на ряд отдельных функциональных систем, каждая из которых решает вполне определенную частную задачу (или несколько более или менее близких между собой частных задач) и каждая из которых в той или иной мере оформлена в виде отдельной технологической и конструктивной единицы. Таких Функциональных систем в РЛГС четыре:

3.2.1 Радиолокационная часть РЛГС

Радиолокационная часть РЛГС состоит из:

·        передатчика.

·        приемника.

·        высоковольтного выпрямителя.

·        высокочастотной части антенны.

Радиолокационная часть РЛГС предназначена:

·        для генерирования высокочастотной электромагнитной энергии заданной частоты (f±2,5%) и мощности 60 Вт, которая в виде коротких импульсов (0,9 ± 0,1 мксек) излучается в пространство.

·        для последующего приема отраженных от цели сигналов, их преобразования в сигналы промежуточной частоты (Fпч=30 МГц), усиления (по 2-м идентичным каналам), детектирования и выдачи на другие системы РЛГС.

3.2.2. Синхронизатор

Синхронизатор состоит из:

·        узла манипуляции приема и синхронизации (МПС-2).

·        узла коммутации приемников (КП-2).

·        узла управления ферритовыми коммутаторами (УФ-2).

·        узла селекции и интегрирования (СИ).

·        узла выделения сигнала ошибки (СО)

·        ультразвуковой линии задержки (УЛЗ).

Назначением этой части РЛГС является:

·        формирование импульсов синхронизации для запуска отдельных схем в РЛГС и импульсов управления приемником, узлом СИ и дальномером (узел МПС-2)

·        формирование импульсов управления ферритовым коммутатором осей, ферритовым коммутатором приемных каналов и опорного напряжения (узел УФ-2)

·        интегрирование и суммирование принятых сигналов, нормирование напряжения для управления АРУ, преобразование видеоимпульсов цели и АРУ в радиочастотные сигналы (10 МГц) для осуществления задержки их в УЛЗ (узел СИ)

·        выделение сигнала ошибки, необходимого для работы системы углового сопровождения (узел СО).

3.2.3. Дальномер

Дальномер состоит из:

·        узла временного модулятора (ЕМ).

·        узла временного дискриминатора (ВД)

·        двух интеграторов.

Назначением этой части РЛГС является:

·        поиск, захват и сопровождение цели по дальности с выдачей сигналов дальности до цели и скорости сближения с целью

·        выдача сигнала Д-500 м

·        выдача импульсов селекции для стробирования приемника

·        выдача импульсов ограничения времени приема.

3.2.4. Система управления антенной (СУА)

Система управления антенной состоит из:

·        узла поиска и гиростабилизации (ПГС).

·        узла управления головкой антенны (УГА).

·        узла автомата захвата ( A3 ).

·        узла запоминания (ЗП).

·        выходных узлов системы управления антенной (УС) (по каналу φ и каналу ξ).

·        узла электрической пружины (ЗП).

Назначением этой части РЛГС является:

·        управление антенной при взлете ракеты в режимах наведение, поиск и подготовка к захвату (узлы ПГС, УГА, УС и ЗП)

·        захват цели по углу и ее последующее автосопровождение (узлы A3, ЗП, УС, и ЗП)

4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ УГЛОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ЦЕЛИ

В функциональной схеме системы углового сопровож­дения цели отраженные импульсные сигналы высокой час­тоты, принятые двумя вертикальными или горизонталь­ными излучателями антенны, через ферритовый коммутатор (ФКО) и ферритовый коммутатор приемных каналов - (ФКП) поступают на входные фланцы радиочастотного приемного блока. Для уменьшения отражений от детекторный секций смесителей (СМ1 и СМ2) и от разрядников защиты прием­ника (РЗП-1 и РЗП-2) в течение времени восстановления РЗП, ухудшающих развязку между приемными каналами, перед разрядниками (РЭП) поставлены резонансные ферритовые вентили (ФВ-1 и ФВ-2). Отраженные импульсы, поступившие на входы радиочастотного приемного блока, через резо­нансные вентили (Ф A-1 и Ф В-2) подаются на смесители (CM-1 и СМ-2) соответствующих каналов, где смешиваясь с колебаниями клистронного генератора, преобразуются в импульсы промежуточной частоты. С выходов смесителей 1-го и 2-го каналов импульсы промежуточной частоты поступают на предварительные усилители промежуточной частоты соответствующих каналов - (узел ПУПЧ). С выхода ПУПЧ усиленные сигналы промежуточной частоты поступают на вход линейно-логарифмического усилителя промежуточ­ной частоты (узлы УПЧЛ). Линейно-логарифмические усилители промежуточной частоты производят усиление, детек­тирование и последующее усиление по видеочастоте пос­тупивших с ПУПЧ импульсов промежуточной частоты.

Каждый линейно-логарифмический усилитель состоит из следующих функциональных элементов:

·        Логарифмического усилителя, в состав которого входит УПЧ (6 каскадов)

·        Транзисторов (ТР) для развязки усилителя от линии сложения

·        Линии сложения сигналов (ЛС)

·        Линейного детектора (ЛД), который в диапазоне входных сигналов порядка 2-15дб дает линейную зависимость входных сигналов от выходных

·        Суммирующего каскада (Σ), в котором происходит сложение линейной и логарифмической составляющей характеристики

·        Видеоусилителя (ВУ)

Линейно-логарифмическая характеристика приемника необходима для расширения динамического диапазона приемного тракта до 30 дб и устранения перегрузок, обусловленных действием помех. Если рассматривать амплитудную характеристику, то на начальном участке она линейна и сигнал пропорционален входному, при возрастании входного сигнала приращение выходного сигнала уменьшается.

Для получения логарифмической зависимости в УПЧЛ применен метод последовательного детектирования. Первые шесть каскадов усилителя работают как линейные усилители при малых уровнях входных сигналов и как детекторы - при больших уровнях сигналов. Видеоимпульсы, образующиеся при детектировании, с эмиттеров транзисторов УПЧ поступают на базы транзисторов развязки, на общей коллекторной нагрузке которых происходит их сложение.

Для получения начального линейного участка характеристики, сигнал с выхода УПЧ подается на линейный детектор (ЛД). Общая линейно-логарифмическая зависимость получается в результате сложения логарифмической и линейной амплитудной характеристики в каскаде сложения.

В связи с необходимостью иметь достаточно стабильный уровень шумов приемных каналов. В каждом приемном канале применена система инерционной автоматической регулировки усиления по шумам (АРУ). Для этой цели выходное напряжение с узла УПЧЛ каждого канала поступает на узел ПРУ. Через предварительный усилитель (ПРУ), ключ (КЛ) это напряжение поступает на схему выработки ошибки (СВО), в которую вводится также опорное напряжение "уровень шумов" с резисторов R4, R5, величина которых определяет, уровень шумов на выходе приемника. Разница между напряжением шумов и напряжением опоры является выходным сигналом видеоусилителя узла АРУ. После соответствующего усиления и детектирования сигнал ошибки в виде постоянного напряжения подается на последний каскад ПУПЧ. Для исключения работы узла АРУ от различного рода сигналов, которые могут иметь место на входе приемного тракта (АРУ должно работать только по шумам), введена коммутация как системы АРУ, так и клистрона блока. Система АРУ нормально заперта и открывается лишь на время строб-импульса АРУ, который расположен вне зоны приема отраженных сигналов (через 250 мксек после импульса запуска ПРД). Для того, чтобы исключить влияние различного рода внешних помех на уровень шумов, генерация клистрона срывается на время работы АРУ, для чего строб-импульс поступает также и на отражатель клистрона (через выходной каскад системы АПЧ). (рис 2.4)[1]

Страницы: 1, 2