Практическое занятие 1nrtk.ru/upload/medialibrary/478/prak-zanyatie-1...1 Цель работы 1.1 Изучение назначения, конструкции

Практическое занятие 1

Анализ распространения электромагнитных волн в волноводах

1 Цель работы

1.1 Изучение назначения, конструкции волноводов, принципа передачи энергии .

1.2 Анализ типов волн возбуждаемых в волновода.

1.3 Анализ методики расчета волноводного тракта.

2 Порядок выполнения работы

2.1 Изучить назначение волноводов.

2.2 Выполнить анализ основных свойств электромагнитного поля

2.3 Произвести анализ основных типов волн возбуждаемых в волноводах

2.4 Понятия фазовой и групповой скорости волн в волноводах.

3 Содержание отчёта

3.1 Наименование и цель работы.

3.2 Назначение. волноводного тракта

3.3 Основные свойства электромагнитного поля.

3.4 Особенности протекания токов высокой частоты.

3.5 Типы волн, возбуждаемые в волноводах

3.6 Предельные условия передачи энергии в волноводах и возбуждения волн высшего порядка.

3.7 Понятия фазовой и групповой скорости волн в волноводах.

3.8 Выбор размеров волноводов

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

1. Назначение волноводов Сантиметровые волны (1 —10 см) начали широко

применяться в радиолокации после изобретения специального генератора — многорезонаторного магнетрона. Для передачи энергии сантиметровых волн от генератора к антенне с малыми потерями потребовались специальные передающие линии, так как воздушные линии непригодны для этих целей из-за больших потерь на излучение, а коаксиальные

линии — из-за потерь в их внутреннем проводе Рисунок1. Типы волноводов: а прямоугольный;

б — круглый; в — П-образный; г — Н-образный В качестве передающих линий в диапазоне

сантиметровых волн применяются волноводы — полые металлические трубы прямоугольного или круглого сечения; в соответствии с этим волноводы называются прямоугольными или круглыми (рисунок.1). Электромагнитная энергия распространяется внутри волновода. По сравнению с коаксиальной линией волноводы обладают рядом преимуществ, обусловивших их применение в диапазоне сантиметровых волн. В волноводе нет внутреннего провода и поддерживающих его изоляторов, поэтому потери энергии в нем меньше, чем в коаксиальной линии. При одинаковых размерах волновод позволяет передать больше мощности без опасности пробоя. К достоинствам волновода относится также полная экранировка передаваемой по нему электромагнитной энергии, исключающая потери на излучение и воздействие внешних полей. Одним из недостатков волноводов является невозможность передачи энергии волн любой длины. Внутри волновода могут распространяться волны короче некоторой предельной (критической) волны. Длина предельной волны связана с разменами поперечного сечения волновода и типом волны.

2. Основные свойства электромагнитного поля В волноводе могут распространяться различные

типы волн, различающиеся между собой конфигурацией электромагнитного поля. Тип волны определяется свойствами поля, граничными условиями, способом возбуждения, размерами и формой волновода.

Электромагнитное поле состоит из двух взаимно связанных полей: электрического и магнитного. Электрическое поле создается зарядами, а магнитное — токами в проводниках, т. е. токами проводимости. Теория показывает, что магнитное поле создается не только токами проводимости, но и токами смещения, которые пропорциональны скорости изменения электрического поля. Если электрическое поле изменяется, то вокруг него создается переменное магнитное поле. Ток смещения существует там, где изменяется электрическое поле, т.е. в вакууме и диэлектрике. Ток смещения в вакууме не сопровождается выделением тепла, а ток смещения в диэлектрике сопровождается вы-делением тепла.

Магнитные силовые линии всегда бывают зам-кнутыми и окружают ток проводимости или ток смещения. силовые линии электрического поля, индуктированного изменяющимся магнитным полем в свободном пространстве, замкнуты и охватывают силовые линии магнитного поля.

Таким образом, всякое изменяющееся магнитное поле создает переменное электрическое поле, силовые линии которого замкнуты и охватывают силовые линии создающего его магнитного поля. Напряженность индуктированного электрического

поля пропорциональна скорости изменения магнитного поля. Изменяющееся электрическое поле (ток смещения) создает переменное магнитное поле, силовые линии которого замкнуты и охватывают силовые линии создающего его электрического поля. Величина напряженности индуктированного магнитного поля пропорциональна скорости изменения электрического поля. Это важнейшее свойство вза-имной индукции полей объясняет природу распространения волн в свободном пространстве, где нет ни токов проводимости, ни зарядов.

Внутрь проводника с потерями электромагнитное поле и ток высокой частоты проникают на небольшую глубину, причем с увеличением глубины они уменьшаются по экспоненциальному закону.

Плотность тока будет равна нулю на глубине

f

Kмd ,

где К—коэффициент. зависящий от проводимости металла; f —частота поля в герцах.

Для меди (К= 0,33 и при частоте f=3-109 Гц (λ= 10

см)) d = 6 микрон. Из этого примера видно, что сантиметровые волны практически не проникают в толщу металла.

3. Волны поперечные, поперечно-электрические и

поперечно-магнитные Предположим, что из некоторого центра

(излучателя) равномерно во все стороны

распространяются электромагнитные волны. Направления распространения радиоволн называются лучами; в однородной среде лучи являются прямыми линиями. Радиоволны, силовые электрические и магнитные линии которых взаимно перпендикулярны и перпендикулярны лучу, назы-ваются поперечными и обозначаются символом ТЕМ.

Поверхность, во всех точках которой радиоволна имеет одну и ту же фазу, называется фронтом волны. Волна называется плоской, если ее фронт представляет собой плоскость. Во всех точках фронта плоской волны электрические (магнитные) силовые линии между собой параллельны.

Направление распространения волны всегда перпендикулярно фронту волны.

Поперечная плоская волна - это простейший тип волны. Существуют и другие, более сложные типы волн, например, поперечно-электрические и поперечно-магнитные. Они образуются в результате сложения (интерференции) плоских волн. В волноводах не может существовать одна поперечная волна. Если в волноводе образуется поперечное электрическое поле, а магнитное поле имеет продольную составляющую (рисунок 2), такие волны называются поперечно-электрическими и обозначаются символом ТЕ. Эти же волны называются магнитными и обозначаются буквой Н, что подчеркивает наличие продольной составляющей магнитного поля.

Предположим, что переменное магнитное поле расположено целиком в поперечном сечении волновода (рисунок3.). Такое поле может быть создано продольными токами проводимости или продольными токами смещения. Внутри волновода нет проводников, и токи проводимости, текущие по

Рисунок 2. Поперечно-электрическая (ТЕ) волна в волноводе (Н)

Рис. 3. Поперечно-магнитная (ТМ) волна

в волноводе (Е)

стенкам волновода, не могут создать внутри волновода магнитное поле. Таким образом, поперечное магнитное поле в волноводе создается продольными токами смещения, т. е. электрическое поле волны имеет продольную составляющую. Такие волны называются поперечно-магнитными и обозначаются символом ТМ, эти же волны называются электрическими и обозначаются буквой Е .

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЛН В ВОЛНОВОДАХ

1. Волна H10 в прямоугольном волноводе Основным типом волны в прямоугольном

волноводе является магнитная волна H10 поле, которой образовано сложением плоских поперечных волн. Можно считать, что волна H10 образуется плоской поперечной волной, распространяющейся в волноводе под углом θ к его оси и многократно отражающейся от его боковых стенок (рисунок4).

Рисунок 4 Распространение плоских волн в прямоугольном волноводе волна

Конфигурация поля волны H10 в прямоугольном

волноводе для некоторого момента времени t1 показана на рисунке 5. Силовые электрические линии начинаются на положительных зарядах одной горизонтальной стенки и оканчиваются на отрицательных зарядах другой горизонтальной

Рисунок 5. Электромагнитное поле волны Н10

для момента времени t1 а — волновод; б — поле в поперечном сечении

волновода; в — поле в горизонтальном сечении волновода (вид сверху); г — поле в вертикальном сечении волновода АБ; д — распределение напряженности электрического поля вдоль стороны а; е — распределение напряженности электрического поля по оси волновода

Заряды на внутренней поверхности волновода

индуктирует распространяющееся в нем волна. В средней части поперечного сечения волновода

напряженность электрического поля наибольшая, а у боковых стенок она равна нулю. Вертикальное электрическое поле создает вертикальные токи смещения в волноводе, которые окружены магнитными силовыми линиями, лежащими в горизонтальных плоскостях. Волна называется магнитной и обознается буквой Н потому, что имеет продольную (направленную по оси волновода) составляющую магнитного поля и поперечное электрическое поле. Простейшая волна обозначается индексами 10 (читается один — ноль) потому, что вдоль широкой (большой) стороны - а перечного сечения волновода укладывается только один максимум поля (индекс 1), а вдоль узкой (меньшей) стороны сечения b поле не изменяется (индекс 0). В общем случае волна обозначается Hmn или Emn. Индекс m указывает число максимумов поля, укладывающихся вдоль стороны а, индекс п — число максимумов, укладывающихся вдоль стороны b волновода.

Произведение напряженности электрического

поля на напряженность поперечной составляющей магнитного поля определяет плотность потока энергии вдоль оси волновода, т. е. равно продольной составляющей вектора Пойнтинга. Продольное магнитное поле не участвует в переносе энергии вдоль оси волновода, а его наличие указывает на то, что энергия совершает колебания в поперечном сечении волновода, так как составляющая вектора Пойнтинга направлена перпендикулярно оси волновода.

2. Предельная волна. Фазовая и групповая

скорости волн в волноводах Волна Н10 возникает в результате сложения двух

плоских волн. Из рисунка 4 видно, что при заданной ширине волновода а угол падения плоской волны должен быть тем меньше, чем длиннее волна.

. Длина волны в волноводе λв больше длины волны в свободном пространстве λ. В волноводе

длину волны измеряют вдоль его оси, т.е. вдоль направления распространения волны.

В общем случае эта длина волны не равна длине волны в поперечном сечении волновода λ, которая для волны Н10 всегда составляет 2а независимо от угла падения θ. Если при заданной ширине волновода а изменить длину плоской волны λ в не-больших пределах, то изменяется угол падения θ и длина волны, но на стороне, а будет укладываться половина волны – λ/2.

Длина волны в волновод λВ равна расстоянию между ближайшими максимумами или минимумами волны. по оси волновода, поэтому λВ > λ

Длину волны в волноводе любого сечения можно определить по формуле:

2

1кр

в ,

где: λ- длина волны свободном пространстве;

λВ - длина волны в волноводе;

λКР – критическая длина волны волновода.

Результирующая волна распространяется с

некоторой скоростью, которая называется фазовой скоростью. Фазовую скорость можно определить, как скорость перемещения точки в пространстве с заданной фазой результирующего поля. Если бы наблюдатель мог перемещаться в пространстве с фазовой скоростью результирующей волны, то он наблюдал бы постоянные электрическое и магнитное поля.

2

1кр

ф

с ,

где: υф - фазовая скорость

с- скорость света .

Фазовую скорость υФ следует отличать от

групповой скорости υГР, под которой понимают

скорость распространения электромагнитной

энергии. Скорость распространения энергии вдоль

оси волновода, т. е. групповая скорость волны в

волноводе, равна проекции вектора скорости

плоской волны с на ось волновода. Ее можно

определить по формуле

2

1кр

гр с

Групповая и фазовая скорость поперечной волны

(ТЕМ) одна и та же и в свободном пространстве и

равна- с = 3*108 м/сек.

Фазовая и групповая скорости и длина волны в

волноводе заметно отличаются от скорости света и

длины волны в свободном пространстве в том

случае; когда длина волны возбуждающего

волновод источника близка к предельной волне.

3. Другие типы волн в прямоугольном волноводе

В прямоугольном волноводе может

распространяться множество магнитных (Нmn) или

электрических (Еmn) волн. Обычно используется

основная волна прямоугольного волновода H10, так

как она имеет наибольшую предельную волну λКР =

2а .

Второй после H10 простейшей волной является

волна H01 . Предельная длина этой волны λКР = 2b т.

е. меньше, чем предельная волна H10. поэтому

обычно на практике не применяется.

Волны, у которых один из индексов, m или nу

больше единицы, принято называть волнами

высших порядков. Предельная волна любого типа

волн в прямоугольном волноводе определяется по

формуле

22

2

b

n

a

mкр ,

где m и n — индексы волны, т. е. любые целые

положительные числа; а и b — поперечные размеры

волновода.

Если размер волновода а больше длины волны

λ то в нем будут распространятся волны Н20

(рисунок 6 )

Рисунок 6. Поле волны Н20 в прямоугольном

волноводе:

а — в поперечном сечении; б — в гори-

зонтальном сечении (вид сверху)

На практике применяются прямоугольные

волноводы, ширина которых. а = 0,7λ. Чтобы

предотвратить распространение волны H01 для

которой λ кр= 2b, размер b волновода должен быть

меньше выбирают из условия b = 0,5а = 0,35 λ.

Значит, в волноводе, размеры которого выбраны

из условий

а = 0,7 λ, b = 0,35 λ ,

может распространяться только волна Н10.

От поперечных размеров волновода зависят

максимальная передаваемая мощность и

коэффициент затухания. Максимальная

передаваемая мощность Рмакс определяется

пробивным напряжением; она тем меньше, чем

меньше высота b волновода. Пробой волновода

может произойти только в его середине, где

образуются максимальная напряженность

электрического поля и максимальная разность

потенциалов.

Коэффициент затухания приблизительно

пропорционален отношению внутреннего периметра

волновода к площади его поперечного сечения. С

уменьшением высоты волновода Ь коэффициент

затухания возрастает.

4. Основные типы волн в круглых волноводах

В круглом волноводе могут распространяться

магнитные (Нmn) и электрические (Еmn) волны.

Каждый тип волны в круглом волноводе

характеризуется двумя индексами m и n. Индекс m

показывает число максимумов поля,

укладывающихся вдоль полуокружности, индекс n

— число максимумов поля, укладывающихся вдоль

диаметра.

Основной волной круглого волновода является

волна типа Н11 Электрическое поле ее лежит в

плоскости поперечного сечения, а магнитное поле

имеет поперечную и продольную составляющие.

Вторым типом волны, которая применяется в

некоторых волноводных системах, является волна

Е01 (рисунок7). Поле этой волны имеет круговую

симметрию, и потому направление ее

электрического поля не изменяется при

прохождении волны через вращающиеся

сочленения; поэтому волна эта применяется в

основном во вращающихся сочленениях волновода.

Короткая предельная волна (λкр= 2,6r) затрудняет

широкое применение этого типа волны.

Круглые волноводы используются значительно

'реже, чем прямоугольные.

Рисунок 7. Поле волны Е01 в круглом волноводе: а

— в поперечном сечении; б — в осевом

сечении

.


Расчет волноводного тракта


1.1Приобретение практических навыков расчета волноводного тракта

2 Задание

Дано:

Размер стороны прямоугольного волновода, а = (5*N +10)мм

где N- номер варианта по журналу.

Определить:

1 Оптимальный размер стороны волновода, “b”.

2 Предельную длину волны Н10, “λкр ”

3 Предельную частоту сигнала волны Н10, “fкр ”.

4 Предельную длину волны Н20, “λкр ”

5 Предельную частоту сигнала волны Н20, “fкр ”.

6 Рабочую длину волны Н10,“λр ”

7 Рабочую частоту сигнала волны Н10, “f ”.

8. Фазовую скорость волны Н10. “ νф ”. 9 Групповую скорость волны Н10, “ νгр ”.. 10 Длину волны в волноводе, “λв ”.

11 Глубину проникновения тока на рабочей частоте ,“d ”


Анализ принципа работы ферритового циркулятора


1.1 Изучение назначения, конструкции.

1.2 Анализ принципа работы ферритового циркулятора в режиме передачи.

1.3 Анализ принципа работы ферритового циркулятора в режиме приема отраженных сигналов.


2.1 Изучить назначение ферритового циркулятора.

2.2 Выполнить анализ конструкции ферритового циркулятора.

2.3 Произвести анализ принципа работы ферритового циркулятора в режиме передачи.

2.4. Произвести анализ принципа работы ферритового циркулятора в режиме приема отраженных

сигналов.



3.2 Назначение ферритового циркулятора.

3.3 Конструкция ферритового циркулятора.

3.4 Рисунок конструкции ферритового циркулятора.

3. 5 Описание принципа работы ферритового циркулятора в режиме передачи.

3.6 Описание принципа работы ферритового циркулятора в режиме приема отраженных сигналов.

Ферритовый циркулятор.

Ферритовый циркулятор служит антенным переключателем приемопередатчика импульсной РЛС и

выполняет следующие функции:

— в режиме передачи направляет энергию от передатчика в антенну;

— в режиме приема направляет сигнал, принятый антенной, в приемник;

— поглощает отраженную мощность, обеспечивая нормальную работу магнетрона.

—

В циркулятор (рисунок 1) входят:

— два щелевых моста Ml и М2;

— ферритовый элемент ФЭ;

— фазосдвигающая секция ФС;

— согласованная нагрузка СН;

— постоянный магнит ПМ;

— сдвоенная секция.

Рисунок 1. Ферритовый циркулятор

Принцип работы циркулятора основан на

использовании фазовых свойств волноводного

щелевого моста и невзаимных фазовых явлений в

ферритах.

Щелевой мост представляет собой два отрезка прямоугольных волноводов, сечением 23*10 ,

имеющих общую узкую стенку, в которой прорезана щель, образующая участок связи между двумя

волноводами (рисунок 2). Свойства щелевого моста совершенно одинаковы со стороны любого плеча при

условии, что остальные три плеча нагружены на согласованные нагрузки.

Если в плечо I подана энергия, то в этом плече распространяется волна типа Н10, которая возбуждает

на границе щели М1 волны типа Н10 и Н20 имеющие одинаковые амплитуды. Эти волны в верхнем канале

будут в фазе, а в нижнем — в противофазе. Таким образом вся энергия передатчика вначале щели М1

сохраняется в плече 1 , в плечо 2 энергия распространяться не будет, так как перед входом в плечо 2 волны

типа Н10 и Н20 находятся в противофазе и компенсируют друг друга.

По мере распространения этих волн в сдвоенном волноводе волна типа Н20 будет опережать по фазе

волну типа Н10 за счет различия в фазовой скорости.

Рисунок 2. Щелевой мост

Длина щели выбирается таким образом, чтобы это опережение составило 90°. Таким образом, после

прохождения участка сдвоенного волновода, волны типа Н20 и Н10 будут сдвинуты по фазе на 90° перед

входом в плечо 4 и на —90° перед входом в плечо 3.

В результате сложения этих волн, в конце щели М1, в плечах 3 и 4 образуются волны типа Н10 ,

имеющие равные амплитуды и сдвинутые между собой на 90°. При этом уровень мощностей в плечах 3 и 4

будет одинаковый.

В практической конструкции щелевого моста равное распределение мощности на средней частоте

диапазона достигается настройкой щелевого моста емкостным винтом, расположенным в середине участка

связи.

Принцип работы ферритового циркулятора заключается в следующем.

Энергия магнетрона подводится к плечу 1 первого щелевого моста (см. рисунок 1), где она

Н20 Н10

разветвляется в каналы 3 и 4. При этом фаза волны

в канале 4 опережает на 90° по фазе волну в канале

3.

Полярность постоянного магнита выбрана

таким образом, что при распространении энергии

от магнетрона к антенне, феррит в канале 3

изменяет фазу волны на 90°, за счет уменьшения

фазовой скорости, а фаза волны в канале 4 остается

неизменной.

В результате прохождения энергии через

ферриты фазы волн в обоих каналах становятся

равными. После прохождения через

фазосдвигающую секцию ФС (уголок) фаза волны

в канале 3 опережает на 90° фазу волны в канале 4.

После прохождения через щелевой мост фазы волн

становятся равными и волны, сложившись, попадают в плечо III и в антенну.

Рисунок 3. Ферритовый циркулятор

Отраженная от антенны энергия, попадая в плечо III (рисунок 3) и далее во второй щелевой мост,

разветвляется в каналы 1' и 2'. При этом фаза волны в канале 2' опережает на 90° фазу волны в канале 1'.

После прохождения энергии через фазосдвигающую секцию фазы волн становятся равными. С

равными фазами волны подходят к ферритам. При распространении энергии от антенны к передатчику

феррит канала 2—4 изменяет фазу на 90°, в то время, как феррит канала 1—3 дополнительного сдвига фаз

не создает. Таким образом, к первому щелевому мосту приходит две волны со сдвигом фаз на 90°. После

прохождения через щелевой мост фазы волн становятся равными и волны, сложившись, попадают в плечо

II.

К плечу II подключается разрядник защиты приемника, а затем высокочастотная головка приемника.

Разрядник необходим для предохранения приемника от отраженной мощности, которая возникает за счет

рассогласования тракта и антенны. Это достигается тем, что отраженная мощность поступает к разряднику,

когда последний еще не восстановился и поэтому она полностью отражается от разрядника и попадает в

согласованную нагрузку (IV) циркулятора.

Сигнал, отраженный от цели, поступает к разряднику в момент, когда он уже восстановился, поэтому

сигнал свободно проходит в приемник.

Таким образом, ферритовый циркулятор полностью предохраняет магнетрон от вредных отражений и

упрощает антенный переключатель, исключая необходимость применения разрядников блокировки

магнетрона и улучшая КСВ тракта.


Расчет фазированной антенной решетки


1.1 Анализ основных методов электронного сканирования пространства диаграммой

направленности — частотного и фазового.

1.2 Приобретение практических навыков расчета фазированной антенной решетки

2 Задание

Дано:

Размер широкой стороны волновода - a =

Средняя частота диапазона - fо =

Диапазон изменения частоты генератора - f min = f max=

Исходные данные записать в соответствии с предложенным вариантом.

Порядок расчета

1 Определить критическую длину волны в волноводе, λкр = 2*a.

2 Рассчитать длину волны в свободном пространстве λо на частоте fо, λо = с/ fо.

3 Найти длину волны в волноводе λво на частоте fо, 2

1êð

o

îâî

4 Вычислить длину волны в свободном пространстве λmin на частоте fmin, λmin = с/ fmin

5 Определить длину волны в волноводе λв min на частоте f min, 2

min1

minmin

êð

â

6 Рассчитать Sinθmin ,

âo

â

âSin

min1

min

minmin

7 Найти угол отклонения θmin диаграммы направленности от нормали на частоте f min,

θmin= Arcsin θmin

8 Вычислить длину волны в свободном пространстве λmax на частоте fmax,

λmax = с/ fmax

9 Определить длину волны в волноводе λв max на частоте f max, 2

max1

maxmax

êð

â

10 Рассчитать Sinθmax ,

âo

â

âSin

max1

max

maxmax

11 Найти угол отклонения θmax диаграммы

направленности от нормали на частоте fmax,

θmax= Arcsin θmax

РЛС С

МНОГОЭЛЕМЕНТНЫМИ АНТЕННЫМИ

РЕШЕТКАМИ

Антенны первых радиолокаторов,

работавших на метровых волнах, выполнялись в

виде решеток синфазных вибраторов.

Сканирование осуществлялось механическим

вращением антенны. По мере внедрения в

радиолокацию дециметровых, а затем

сантиметровых и миллиметровых волн антенные

решетки все более вытеснялись параболическими и

линзовыми антеннами.

В последние годы интерес к

многоэлементным антенным решеткам

необычайно возрос, так как они открывают

возможности решения ряда серьезных проблем

современной радиолокации и радиосвязи. Для

получения узкого луча требуются антенны

больших размеров, но это исключает возможность

механического сканирования с малым периодом

обзора. Если же применить антенную решетку, то

можно составить ее из тысяч — десятков тысяч

элементов (волноводных, рупорных др.), достигнув

этим очень высокой направленности; вместе с

механическое сканирование заменяется

электронным, основанным на том, что форма луча

в пространстве зависят от амплитудного и

фазового распределения полей (токов) в элементах

решетки.

Для сканирования в одной плоскости

достаточно линейной решетки, а для сканирования

по двум угловым координатам требуются решетки

из элементов, распределенных на плоскости или

поверхности шара, цилиндра и т. д.

d

â

â

dd

â 21

22

Рисунок 1 Волноводно-щелевая антенна с

последовательным возбуждением ее элементов

Основные методы электронного

сканирования — частотный и фазовый. Решетки с

фазовым управлением называются иначе

фазированными антенными решетками (ФАР).

При фазовом методе требуемое для

сканирования изменение фазового сдвига между

токами (полями) соседних элементов решетки

достигается перестройкой включенных в систему

фазовращателей без изменения несущей частоты

сигнала.

Частотный метод сканирования

рассмотрим на примере волноводно-щелевой

антенны с последовательным возбуждением ее

элементов 1,2,3…,m волной типа Н10 (рисунок 1). С

одного конца волновод подключается к

перестраиваемому по частоте генератору; а с

другого — к согласованной нагрузке R. Обозначим

длину волны в волноводе при произвольной

частоте генератора через λв, а при средней частоте

диапазона через λво. Расстояние между соседними

щелями d = λво / 2, и если бы они располагались по

одной прямой, то при λв = λво фазовый сдвиг

полей в этих щелях был бы равен 2πd / λво = π .

2

1кр

в, (1)

где: λ- длина волны свободном

пространстве;

λВ - длина волны в волноводе;

λКР – критическая длина волны в

волноводе

Основная волна прямоугольного

волновода H10 имеет наибольшую критическую

длину λКР = 2 а, где а - размер широкой стороны

волновода.

В рассматриваемой антенне щели

располагаются поочередно по обе стороны от

средней линии широкой стёнки волновода, этим

компенсируется фазовый сдвиг π. Как линейная

синфазная решетка антенна излучает волны с

максимумом, перпендикулярным оси решетки.

При изменении длины волны в волноводе

от λво до λв сдвиг фаз полей в соседних щелях

становится равным.

(2)

Теперь, из соседних щелей, волны

излучаются со сдвигом по фазе на угол ψ. Но так

как фронт волны АВ является геометрическим местом

точек с равной фазой, то максимум излучения, при

длине волны в

воздухе λ

должен

отклониться

от нормали к оси решетки на угол θ При этом за счет

разности хода лучей, d sin θ от соседних щелей к

фронту АВ фазовый сдвиг sin*2

d был равен углу

ψ, выраженному формулой (2);

d

â

â

dd

21

2sin

2

отсюда

(3)

Согласно полученной формуле (3) при λв <

λво sin θ > 0 и угол θ > 0, при λв=λво угол θ=0 и,

наконец, при λв > λво sin θ < 0 и угол θ < 0 Таким

образом, изменение частоты генератора в заданном

диапазоне волн сопровождается сканированием

диаграммы направленности по обе стороны от

перпендикуляра к плоскости решетки.

âî

â

âd

â

â1

21sin


Анализ структурной схемы, тактико-технических характеристик, особенностей эксплуатации

самолетной РЛС


1.1 Анализ назначения РЛС, её состава, принципа действия.

1.2 Анализ конструкции РЛС.

1.3 Анализ правил эксплуатации РЛС в полёте.

1.4 Анализ назначения органов управления РЛС.

1.5 Анализ порядка включения и проверки станции.

2 Указание мер безопасности

2.1 Правила техники безопасности выполнять в соответствии с инструкцией лаборатории.


3.1 Анализ назначения и ТТХ РЛС РОЗ-1

3.2 Анализ состава, принципа действия РЛС.

3.3 Анализ назначения комплексов и сборочных единиц.

3.4 Анализ правил эксплуатации РЛС в полёте.

3.5 Анализ назначения органов управления РЛС.

3.6 Ответиты на контрольные вопросы

Контрольные вопросы

1 Назначение РЛС РОЗ-1.

2 Основные ТТД РЛС.

3 Структурная схема РЛС.

4 Назначение основных блоков РЛС, конструктивное исполнение.

5 Принцип действия РЛС, взаимодействие основных блоков.

6 Назначение курсовой черты.

7 Какова зависимость величины «мёртвой зоны» и максимальной дальности обнаружения от

положения переключателей «МАСШТАБ», «ЗАДЕРЖКА».

8 Возможности станции в полёте.

9 Каким, и почему, устанавливается положение органов регулировки «ФОН», «ВЫДЕЛЕНИЕ» в

зависимости от выбранных радиолокационных ориентиров.

10 Режим «МАЯК» его особенности.

11 Способ определения горизонтальной дальности.

12 Измерение координат наземных ориентиров.

13 Способ выделения опасных очагов грозовой деятельности.

14 Что происходит с радиолокационными изображениями местности при разворотах самолёта.

Почему?

15 Назначение и расположение органов контроля, управления и регулировки РЛС

16 Способы определения места самолета.

16 Способы определения угла сноса самолета.



4.2 Ответы на контрольные вопросы.

1 НАЗНАЧЕНИЕ

Радиолокационная станция обзора земной поверхности РОЗ-1 устанавливается на самолетах и предназначена для

обзора земной поверхности при отсутствии оптической видимости, решения навигационных задач по обнаруженным

радиолокационным ориентирам и ответным сигналам импульсных радиомаяков, обнаружения грозовых фронтов и

измерения угла сноса в полете.

2 ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Дальность обнаружения на высотах полета 9000 м и выше:

крупных городадов.…………………………...………ее 280 км »

промышленных центров……………….……..…не менее 200 км

крупных водоемов……………………….……...не менее 100 км

береговой черты.…………………………………..не менее 150 км

грозовых фронтов…………………..………….….не менее150 км

Масштабы развертки……………………………20, 55, 110, 200 км

Задержка начала развертки…………………….…….0, 30, 160 км

Масштабные метки…………………………….…10.и 50 км

Скорость вращения антенны……………………..…..20 об/мин

Наклон максимума диаграммы направленности от —3°до +14°

(знак «—»* означает выше горизонта)

Ширина диаграммы направленности в горизонтальной

плоскости для ЛЦ 1…………………………………………2,1° *

(раскрыв 1050 мм)

для ЛЦ1А…………………………………………………...3° .

(раскрыв 760 мм)

Диапазон температуры окружающей среды……от—60° до+50"С

Высота…………………………………………………до 15 000 м

Время непрерывной работы………………………….15 час

* Потребляемая мощность:

по цепи 115 В 400 не более …………………………1000_Вт

ПО цепи +27 В……………………………….не более 300 Вт

Вес станции без монтажного комплекта………не более 76 кг

3 ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТАНЦИИ

Отличительные особенности станции РОЗ-1 заключаются в том, что она практически полностью выполнена на

полупроводниковых приборах и в передатчике применен магнитный модулятор. В результате этого количество

электронных ламп сведено до минимума, что намного повысило надежность станции, сократило потребление

электроэнергии и габариты блоков.

Высокоомные и высоковольтные элементы в

приемопередатчике и индикаторе герметизированы

эпоксидной смолой.

4 КОМПЛЕКТАЦИЯ СТАНЦИИ

.В комплект станции входят:

Рисунок 1 Блочная схема станции

антенна ЛЦ1 или ЛЦ1А (в зависимости от типа самолета) - предназначена для направленного излучения в

пространство высокочастотной энергии и приема отраженной энергии ;

приемопередатчик ЛЦ2 / 12- генерирует импульсы запуска, мощные электромагнитные колебания в виде

коротких СВЧ импульсов, преобразует СВЧ импульсы, отраженные от объектов, в импульсы промежуточной

частоты и предварительно усиливает ;

индикатор ЛЦ6 – предназначен для визуального наблюдения радиолокационного изображения местности и

грозовых фронтов ;

блок питания и распределительная коробка ЛЦ15А - служат для питания всех основных блоков станции ;

пульт управления ЛЦ21 – предназначен для подачи управляющих напряжений в блоки аппаратуры, коммутации

электрических цепей станции и контроля ;

электронный блок ЛЦ28А - блок предназначен для усиления и детектирования сигналов промежуточной частоты,

усиления сигналов промежуточной частоты АПЧ, выделения и усиления сигнала ошибки АПЧ; формирования

импульсов, управляющих схемой развертки; формирования масштабных меток и задержанного импульса запуска

развертки; формирования. курсовой черты.

;

Станции, устанавливаемые на различных типах самолетов, отличаются типами антенн (ЛЦ1 или ЛЦ1А)

Общий вид станции представлен на рисунке. 1

5 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Радиолокационная станция РОЗ-1 —импульсная, построена на принципах направленного излучения мощных

импульсов высокочастотной энергии Х-диапазона, служит для приема отраженных эхо-сигналов, их усиления и

индикации на электронно-лучевом индикаторе с радиально-круговой разверткой. Яркостные отметки

радиолокационных эхо-сигналов, ответных сигналов импульсных радиомаяков на экране индикатора позволяют

штурману по масштабным меткам и азимутальной шкале индикатора определять свое местонахождение по

отношению к наземным ориентирам или наземному радиолокационному маяку, выявлять опасные для полета

районы грозовой деятельности, выбирать направление их обхода и определять угол сноса

6 ВКЛЮЧЕНИЕ И ПОРЯДОК ПРОВЕРКИ СТАНЦИ

6.1Размещение органов управления и регулировок по блокам

На пульте управления размещены:

«Питание» — тумблер включения питания станции напряжением 27В постоянного тока и 115 В 400 Гц

переменного тока.

«Передат.» — тумблер включения питания переменным напряжением 115В 400 Гц модулятора передатчика

станции.

«Масштаб» — переключатель масштабов работы станции. Имеет четыре положения «20», «55», «110», «200».км

«Задержка» — переключатель задержки начала развертки. Имеет три положения «0», «30», «160» км.

«Наклон ант.» — тумблер управления двигателем наклона антенны. Имеет три положения: среднее —

нейтральное и два крайних — «Вверх» и «Вниз».

«Вращ. ант.» —• тумблер включения вращения антенны по азимуту. В положении «Ручн.» антенна вращается при

включении тумблера «Влево» — «Вправо».

«Влево» — «Вправо» — тумблер переключения вращения антенны при ручном управлении.

«АПЧ» — «РРЧ» — тумблер включения АПЧ станции.

«Настройка» — ручная подстройка частоты клистронного гетеродина.

«Усиление приемника» — ручка регулировки усиления приемного канала станции.

«Подсвет» — ручка регулировки яркости подсвета шкалы пульта управления.

«Скор, ручн.» — ручка регулировки скорости вращения антенны по азимуту при ручном управлении.

«Маяк» — тумблер включения приемника маяка-ответчика.

Переключатель контрольного измерительного прибора обеспечивает поочередный контроль основных питающих

напряжений и параметров станции одним контрольным прибором.

На индикаторе расположены:

«Яркость экрана» — ручка регулировки яркости свечения экрана трубки индикатора.

«Яркость меток» — ручка регулировки яркости свечения масштабных меток на экране трубки индикатора.

«Подсвет шкалы» — ручка регулировки яркости свечения лампочек подсвета азимутальной шкалы индикатора.

«Фон» — ручка регулировки уровня фона на экране индикатора.

«Выделение» — ручка регулировки яркости свечения отдельных объектов на фоне местности на экране

индикатора.

«Шкала» — ручка поворота механической азимутальной шкалы индикатора.

«Визир» — ручка поворота по азимуту визирной черты индикатора станции.

«Азимут, метки» — тумблер включения азимутальной метки на экране индикатора.

«Per. ярк. экрана» — потенциометр регулировки яркости экрана индикатора при замене ЭЛТ.

«Per. В. В.» — потенциометр регулировки выходного напряжения высоковольтного выпрямителя индикатора.

«Per. фокуса» — потенциометр регулировки фокусировки луча на экране индикатора при смене ЭЛТ.

6.2 Проверка перед включением

ВНИМАНИЕ! В радиолокационной станции РОЗ-1 имеются опасные для жизни напряжения, поэтому снятие

крышек, кожухов, замена предохранителей и отключение кабелей при включенной аппаратуре категорически

воспрещается.

Органы управления перед включением должны иметь следующие положения.

Таблица 1- Положение органов управления перед включением станции

Место

расположения

органа

Органы управления Исходно

е положение ЛЦ21 Тумблер «Питание» «Выкл.»

ЛЦ21 Тумблер «Передат.» «Выкл.» ЛЦ21 Переключатель

«Масштаб»

«20» ЛЦ21 Переключатель

«Задержка»

«0» ЛЦ21 Тумблер «Вращ. ант.» «Ручн.» ЛЦ21 Тумблер «Влево—

Вправо»

Среднее ЛЦ21 Тумблер «Наклон

антенны»

Среднее ЛЦ21 Тумблер «Маяк» «Выкл.» ЛЦ21 Тумблер «РРЧ—

«АПЧ»

«РРЧ» ЛЦ21 Потенциометр

«Усиление приемника»

Крайнее,

левое ЛЦ21 Потенциометр

«Настройка»

Среднее

ЛЦ21 Потенциометр «Скор,

руч.»

Среднее ЛЦ21 Потенциометр

«Подсвет шкалы»

Среднее

ЛЦ21 Переключатель

контрольного

прибора

Любое

ЛЦ6 Тумблер «Азимут,

метка»

«Выкл.»

ЛЦ6 Потенциометр

«Яркость экрана»

Крайнее


«Яркость меток»

Крайнее

левое ЛЦ6 Потенциометр «Фон» Крайнее

правое ЛЦ6 Потенциометр

«Выделение»

Крайнее


«Подсвет шкалы»

Крайнее

левое

6.3 Включение и проверка режимов работы

1. Перед включением станции необходимо по вольтметру на при борном щите самолета проверить напряжение

115 В 400 Гц и 27 В

2. .Включить тумблер включения радиолокатора на панели АЗС штурмана.

3. Тумблер «Питание» установить в положение «Вкл.», при этом на пульте управления должна загореться зеленая

сигнальная лампочка «Питание». По контрольному прибору проверить основные питающие напряжения станции.

Стрелка прибора должна находиться в соответствующих секторах.

4. Вращая ручку «Яркость экрана» по часовой стрелке, отрегулировать линию развертки в виде четкой узкой

линии.

5. Вращая ручку «Яркость меток» по часовой стрелке, добиться появления на линии развертки масштабных меток

в виде ярких точек.

6.,Переключатель «Масштаб» поставить последовательно в положение «55», «110», «200» и по масштабным

меткам на экране индикатора проверить правильность масштабов дальности. Установить переключатель «Масштаб»

в положение «20» км.

7 Тумблер «Наклон антенны» установить поочередно в положение «Вверх—Вниз» и проверить по прибору

изменение угла наклонаантенны. Тумблер «Вращ. ант.» поставить в положение «Вкл.». По вращению развертки на

экране индикатора по часовой стрелке проверить правильность вращения антенны. Тумблер «Вращ. ант.» оставить в

положение «Ручн.» и переключением тумблера «Влево-Вправо» проверить по вращению развертки на экране

индикатора реверс вращения антенны. Тумблер «Вращ. ант.» поставить в положение «Вкл.».

8. Вращая ручку «Усиление приемника» по часовой стрелке, добиться появления на экране индикатора «шумов»

6.4 Порядок выключения станции

1 Тумблер «Питание» установить в положение «Выкл.»

Установить все ручки в исходное положение (см. таблицу 1 )

7 ЭКСПЛУАТАИЯ В ПОЛЕТЕ

7.1 Проверка перед взлетом

Перед взлетом станция включается после запуска всех двигателей самолета. Перед включением

станции необходимо проверить установку всех органов управления на индикаторе и пульте управления в

исходном положении (см. таблицу 1). Затем включить станцию и проверить режимы ее работы по

методике, изложенной на стр. 120.

При необходимости взлета самолета с выключенным передатчиком тумблер «Передат.» на пульте

управления поставить в положение «Выкл.».

После взлета (если передатчик был выключен) тумблер «Передат.» необходимо поставить в

положение «Вкл.» и произвести подстройку станции по изображению на экране индикатора.

7.2 Работа в полете

Радиолокационная станция РОЗ-1 в полете позволяет:

1) опознавать ориентиры, над которыми пролетает самолет в любых условиях;

2) опознавать очаги грозовой деятельности и зоны ливневых осадков;

3) определять место самолета (МС) пеленгованием наземных ориентиров или наземных

радиолокационных маяков;

4) определять путевую скорость полета и угол сноса самолета;

5) выводить самолет в исходные точки начала маневра, снижения и захода на посадку.

Для опознавания наземных ориентиров целесообразно использовать следующие масштабы работы

радиолокатора: если самолетовождение выполняется по маршрутной карте масштаба .1 : 1.000.000

масштаб работы радиолокатора должен быть 110; при использовании карты масштаба 1 : 2.000.000

удобнее пользоваться масштабом 200.

Если необходимо рассмотреть отдельные ориентиры на большей дальности, можно использовать

масштаб 200 и задержку начала развертки на 30 и 160 км. При использовании задержки развертки

необходимо правильно отсчитывать наклонную дальность. Отсчет производится от первой масштабной

метки «50 км», дальность до которой при задержке 30 км равна 50 км, а при задержке 160 км — 200 км.

Наилучшими радиолокационными ориентирами являются промышленные центры, большие реки,

озера, железнодорожные мосты, крупные населенные пункты, горы и т. д. Для наиболее четкого

изображения ориентиров следует правильно пользоваться ручками «Фон» и «Выделение».

Например, для выделения рек, озер и других водоемов нужно увеличить усиление сигналов низкого

уровня (ручка «Фон» в правом положении) и уменьшить усиление сигналов высокого уровня. Для

наблюдения населенных пунктов, расположенных на расстоянии 50-:-100 км от самолета, необходимо

увеличить усиление сигналов зысокого уровня (Ручка «Выделение» в правом положении) и понизить

усиление сигналов низкого уровня (ручка «Фон» в левом положении).

Угол наклона антенны подбирается штурманом в зависимости от высоты полета и среднего угла

тангажа самолета и при горизонтальном полете составляет +l°-:- +4о.

При эксплуатации радиолокационной станции РОЗ-1 необходимо помнить, что антенна станции не

стабилизирована, поэтому при разворотах самолета радиолокационное изображение местности на

экране индикатора искажается.

Как уже указывалось, место самолета можно определить пеленгованием наземных ориентиров и

наземных маяков-ответчиков.

Для пеленгования наземных маяков-ответчиков на борту самолета должен быть установлен

специальный приемник для приема сигналов наземных маяков. С выхода этого приемника сигналы

наземных маяков подаются на экран индикатора радиолокационной станции при включении тумблера

«Маяк» на пульте управления станции. Радиолокационное изображение местности при этом снимается с

экрана индикатора и на экране просматриваются только сигналы маяка.

Определить место самолета пеленгованием наземных ориентиров или маяков можно двумя способами:

по пеленгу и дальности до одного ориентира;

по дальности до двух ориентиров.

Наиболее удобно и быстро определяется место самолета по пеленгу и дальности до одного

ориентира (маяка), особенно при пролёте траверса ориентира. Для этого азимутальная шкала

индикатора| устанавливается по курсу самолета. Визирная нить накладывается на визируемый ориентир.

По азимутальной шкале отсчитывается прямой и обратный пеленги ориентира, а по масштабным

меткам определяется дальность до него. Отложив пеленг и дальность самолета от ориентира на

полетной карте, находим место самолета. Место самолета по дальности до двух ориентиров

определяется на полетной карте с помощью циркуля. Для этого делают засечки от ориентиров

растворами циркуля, равными дальности от самолета до ориентира в масштабе карты. Точка

пересечения засечек и является местом самолета. Этот способ применяется только в тех случаях, когда

экипаж не уверен в правильности показаний курсовых приборов.

При измерении расстояния до радиолокационных ориентиров необходимо учитывать, что радиолокатор

определяет не горизонтальную, а наклонную дальность. Вследствие этого, если измерение проводится на

расстояниях, меньше пятикратной высоты полета, необходимо уточнить измерения по таблице перевода

наклонной дальности в горизонтальную (талица 2).

Путевая скорость самолета определяется при помощи радиолокатора путем прокладки на карте

последовательных мест самолета и по времени полета между МС и по расстоянию между ними.

Угол сноса самолета при помощи радиолокатора определяется несколькими способами.

1. Способ прямоугольного треугольника позволяет определить угол сноса самолета по изменению

дальности до визируемого ориентира (при постоянном курсе самолета) при изменении его

азимутального положения на 90° относительно самолета.

2. Способ двукратного пеленгования ориентира при равных наклонных дальностях до него является

более точным.

В практике самолетовождения существует еще ряд способов определения угла сноса самолета при

совместном использовании бортового радиолокатора и других навигационных средств.

Вывод самолета в исходные точки начала маневра снижения и захода на посадку производится

комплексным применением радиолокатора и радиокомпаса. Обычно самолет выводится на исходную

точку маневра по радиокомпасу, а момент ее пролета определяется по дальности и пеленгу от

характерного радиолокационного ориентира выбранного на схеме снижения и захода на посадку.

ВНИМАНИЕ! При наблюдении очагов грозовой деятельности необходимо наклон луча установить на

0-:- 3°.

Очаги грозовой деятельности видны на экране радиолокатора с расстояния 160 -:- 200 км.

Подробно обстановка просматривается на расстоянии 80-:-90км. С этого расстояния можно наметить путь

самолета между очагами грозовой деятельности.

Первоначальное наблюдение за грозами выполняется на масштабе 200 до приближения их переднего

края на расстояние 60-:-70 км. После этого следует перейти на масштаб работы 110 км.

Обход отдельных очагов проводится при масштабе 55, с периодическим переключением на масштаб 200

для просмотра обстановки впереди.

На экране радиолокатора очаги грозовой деятельности, ливни и мощно кучевая облачность наблюдаются

в виде светлых пятен с тенями за ними по направлению радиуса развертки. Эти тени являютя

характерными признаками для опознавания опасных зон.

Таблица 2- Перевод наклонной дальности в горизонтальную

Наклон

ня

дальность км

Высота км 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

1

1

2

5 5 4,

5

4 3

10 1

0

1

0

10 9 9 8 7 6 4 0 15 1

5

1

5

15 14 14 14 13 13 12 11 10 9 20 2

0

2

0

20 19 19 19 19 18 18 17 17 1

6 25 2

5

2

5

25 25 24 24 24 24 24 23 23 22 30 30 3

0

30 30 30 29 29 29 29 28 28 28 35 35 3

5

35 35 35 35 34 34 34 33 33 33 40 40 40 40 40 40 40 39 39 39 38 38 38

Выделение опасных очагов выполняется так же, как и выделение населенных пунктов: повышается

усиление сигналов высокого уровня и понижается низкого.

Для опознавания очагов необходимо повысить сигналы высокого уровня, тогда общий фон экрана

станет светлее, а за опасными зонами появляются тени.

Резкие тени появляются только за зонами высокой грозовой активности. Малоактивные грозы и

мощно кучевая облачность дают слабые тени, однако их всегда можно выделить на 70 км, хотя при этом

видимость светлых пятен очагов понижается

При снижении самолета обзор местности вперед затеняется носовой частью фюзеляжа. Поэтому, если

снижение выполняется в облоках в район грозовой деятельности следует через каждые 4-:-5нин

выравнивать самолет на несколько секунд для просмотраобстановки.

Н а разворотах при обходе опасных очагов затемняется та сторонаобзора, где находится очаг. Поэтому

путь обхода следует намечать в горизонтальном полете. Наблюдение за очагами восстанавлевается после

выхода из разворота и перехода на горизонтальный полет


Анализ построения антенной системы и ВЧ тракта самолетной РЛС

1.1 Анализ назначения антенной системы, ВЧ тракта.

1.2 Анализ основных технических характеристик антенны ЛЦ1-А, принципа действия, ВЧ тракта.

1.3 Анализ построения принципиальной схемы, конструкции антенны.




3.1 Анализ назначения антенной системы.

3.2 Анализ основных технических характеристик антенны ЛЦ1-А.

3.3 Анализ принципиальной схемы, конструкции антенны.



1 Назначение антенны ЛЦ1-А.

2 Функциональная схема антенны.

3 Основные технические характеристики антенны ЛЦ1-А.

4 Состав антенны, конструктивное исполнение, принцип действия.

5 Высокочастотная часть антенны назначение, принцип действия.

6 Назначение электромеханической части антенны.

7 Формы диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Почему выбрана такой?

8 Форма диаграммы направленности в вертикальной плоскости. Почему такой выбрана?

9 Герметизация волноводного такта. Почему она необходима?

10 Типы электромагнитных волн в волноводном тракте.

11 Принципиальная схема антенны. Назначение элементов, принцип действия.

4 Содержание отчета



1 НАЗНАЧЕНИЕ АНТЕННЫ

Антенна предназначена для направленного излучения в пространство высокочастотной

энергии и приема отраженной энергии.

2 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2 . 1 В ы с о к о ч а с т о т н а я часть:

—диапазон ................ ................................... X

— поляризация …….………………. горизонтальная

— ширина характеристики направленности в горизонтальной плоскости на уровне 3

дб……2,1° для ЛЦ1, 3° дляЛЦ1А; при боковых лепестках не менее 18

дб

— характеристика направленности в вертикальной плоскости при нулевом наклоне

зеркала следует закону близкому к кривой

Уклонение характеристики направленности от эталонной кривой +2 дб

Наклон максимума характеристики направленности при наклоне зеркала антенны

от —3° до +14° (знак«—» соответствует подъему от максимума луча выше линии

горизонта);

--коэффициент усиления антенны …………….. ~ 1200;

—общий КСВ антенны не более……………..…… 1,35;

—изменения КСВ при вращении антенны не более…..0,05

—мощность высокочастотной части антенны 100 кВт без пробоя

2 . 2 Э л е к т р о м е х а н и ч е с к а я ч а с т ь :

—круговое вращение антенны по часовой стрелке 20 об/мин;

—вращение антенны при ручном управлении с регулируемой

скоростью………………правое и левое;

— время перехода зеркала антенны в вертикальной плоскости из одного крайнего

положения в другое . …………. 17 +/- 5 сек;

—угол наклона зеркала антенны от…… —4° до +6°

3 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА

3.1 Общие сведения

Функциональная схема антенны приведена на рисунке 1. Антенна состоит из:

— отражателя — зеркала двойной кривизны;

— рупора-облучателя;

— волноводного тракта с вертикальным

вращающимся переходом;

— механизма азимутального вращения антенны;

— механизма наклона зеркала антенны;

— вращающегося трансформатора;

--- сельсина - датчика наклона зеркала антенны.

Высокочастотная энергия от передатчика по

соединительному волноводу через вращающийся

переход поступает в рупорный облучатель.

С помощью зеркала формируется заданная диаграмма направленности. Отраженные

сигналы принимаются антенной и направляются по волнрводному тракту в приемник;

— В горизонтальной плоскости характеристика направленности антенны представляет

собой узкий симметричный лепесток шириной по половинной мощности ~2,1° для ЛЦ1 и

~3° для ЛЦ1А.

Таким образом, излучающая система антенны облучает постепенно расширяющуюся

полосу с углом 2,1° (3°), расположенную в радиальном направлении от, места под самолетом.

Для решения навигационных задач надо получить изображение не узкой полосы местности,

а больших районов. Исходя из этого, излучающей части антенны придается круговое вращение.

Наклон зеркала и вращение излучающей части антенны осуществляется ее электроприводным

устройством.

Для обеспечения оптимального облучения земной поверхности

антенну на самолете надо устанавливать с учетом среднего угла тангажа самолета, т. е. так,

чтобы в полете ось вращения антенны была вертикальна.

. Рисунок 1- Функциональная схема антенны

Для обеспечения электрической прочности на больших высотах в волноводном тракте антенны поддерживается давление не менее 530 мм

рт. ст., для чего волноводный тракт герметизирован и обеспечивается подкачкой.

П р и м е ч а н и е . Антенна типа ЛЦ1 отличается от антенны типа ЛЦ1А только размерами отражателя и облучателя и вследствие этого своими высокочастотными параметрами.

3.2 Высокочастотная часть

Высокочастотная часть антенны состоит из излучающей системы и волноводного

тракта. Излучающая система антенны состоит из зеркала и облучателя.

Рисунок 1-Диаграмма направ- Рисунок

2- Диаграмма направ – ленности в вертикальной

ленности в горизольной плоскости для ЛЦ 1 плоскости для ЛЦ 1 __эталонная кривая __эталонная кривая ---снятая характеристика ---снятая характеристика Зеркало представляет собой поверхность двойной кривизны специальной формы. Облучаемое

рупорным облучателем, оно формирует диаграмму направленности антенны. Отражающая поверхность зеркала рассчитана из условия получения в вертикальной плоскости косеканской диаграммы направленности (рисунок 2), благодаря чему величины приходящих отраженных сигналов практически не зависят от расстояния между самолетом и различными участками земной поверхности и пропорциональны лишь отражающим свойствам объектов. Направление максимума характеристики направленности может меняться за счет небольших наклонов зеркала вокруг горизонтальной оси.

Форма зеркала в горизонтальных сечениях обеспечивает получение в горизонтальной плоскости узкой диаграммы направленности. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости

приведена на рисунке 3.

Рисунок 4- Зависимость угла наклона мак- симума диаграммы от угла наклона зеркала

В антенне предусмотрено изменение угла наклона максимума диаграммы направленности в вертикальной плоскости путем

наклона зеркала на углы —4° -:- +6° (знак «:+» соответствует наклону зеркала вниз). На рисунке4 приведена зависимость угла наклона максимума диаграммы направленности от угла наклона зеркала. При наклоне зеркала форма диаграммы направленности в вертикальной плоскости несколько изменяется. Падение коэффициента усиления при наклоне зеркала незначительно.

В качестве первичного облучателя в антенне применен рупор спе-циальной формы (рисунок 5).

Рисунок 5. Облучатель антенны Рупор устанавливается так, чтобы его фазовый центр 0 совпадал с

началом координат системы, в которой рассчитано зеркало. Форма и величина .раскрыва рупора обеспечивает формирование характеристик, дающих на краях зеркала мощность облучения, равную 6% от мощности, соответствующей максимуму облучения. Ширина характеристики рупорного облучателя в плоскости Е на уровне 0,1 Р mах составляет примерно 135°. Такая широкая характеристика направленности получается за счет того, что стенки рупора,

соответствующие широкой стенке волновода, изогнуты по поверхности кругового цилиндра с радиусом 19 мм. Ширина характеристики направленности в Н плоскости на уровне 0,1 Ртах равна 52

е для ЛЦ1 и 62° для ЛЦ1А и обеспечивается размером раскрыва рупора в этой

плоскости, равным 83 мм для ЛЦ1 и 62 мм для ЛЦ1А с углом раскрыва 33,5°. Для обеспечения необходимой электрической прочности волноводного тракта рупорный

облучатель герметизируется по раскрыву армированным фторопластом. Электрическая прочность рупорного облучателя по поверхности герметизирующей прокладки достигается конструкцией облучателя, при которой расстояние от фазового центра облучателя до герметизирующей прокладки достаточно велико и равно 36 мм.

Волноводный тракт служит для передачи высокочастотной энергии из приемо-передающего блока в антенну и обратно.

Волноводный тракт включает один переход азимутального вращения и соединительные волноводы, конструктивно объединенные в одно целое с рупорным облучателем и выполненные так же, как и облучатель из алюминия.

Волноводный тракт антенны показан на рисунке 6. В системе используются прямоугольные волноводы сечением 23X10 мм

Азимутальный вращающийся переход служит для кругового вращения антенны. Вращающийся переход состоит из двух звеньев: подвижного и неподвижного Неподвижное звено состоит из перехода от прямоугольного волновода к круглому и круглого волновода длиной 110 мм.

Неподвижное звено крепится к основанию антенны с помощью кронштейна. Рисунок 6 –Волноводный тракт антенны Выходной фланец прямоугольного волновода неподвижной части перехода вращения

может поворачиваться на 360° и окончательно устанавливается при монтаже блока на самолете. Конструкция перехода вращения показана на рисунке 6.

Вращающаяся часть перехода вращения представляет собой аналогичный переход от круглого волновода к прямоугольному. .

В прямоугольном волноводе распространяется волна типа Н 01 круглом — волна типа Е 01 обладающая круговой симметрией, благодаря чему достигается постоянство передачи энергии при вращении антенны

При переходе от прямоугольного волновода к круглому в последнем может возбуждаться и распространяться как симметричная волна Е01 так и несимметричная Н11. Возбуждение волны Е01 и подавление неиметричной Н11 в круглом волноводе осуществляется при помощи концентрического выступа в месте перехода прямоугольного сечения в круглое и установкой резонансного кольца в круглом волноводе. На минимальный КСВ переход настраивается с помощью емкостного кольца в круглом волноводе и настроечного индуктивного столбика в прямоугольном волноводе на заводе-изготовителе, после чего элементы настройки пропаиваются. Вращающиеся фланцы перехода вращения прижимаются друг к другу бронзовой диафрагмой. Для герметизации между трущимися поверхностями фланцев помещена фторопластовая прокладка. Такая система обеспечивает достаточно

малую утечку воздуха при вращении антенны. Имеющая место небольшая утечка воздуха компенсируется притоком воздуха от воздушной системы самолета.

Выходной фланец подвижной части перехода вращения соединяется с волноводом рупорного облучателя; выходной фланец неподвижной части является выходным фланцем антенны и соединяется со входом приемопередатчика соединительным волноводным трактом, который входит в монтажный комплект станции.

Отдельные элементы соединительного волноводного тракта антенны соединяются между

собой реактивными фланцами. Все неподвижные фланцевые соединения волноводной системы

герметизируются резиновыми прокладками. КСВ волноводного тракта антенны не выше 1,35.

Диаграмма направленности антенны задана ее конструкцией и конфигурацией отдельных

элементов, поэтому крайне важно в процессе эксплуатации избегать механических

повреждений (ударов, забоин, вмятин и проч.), нарушающих форму зеркала или облучателя,

ибо это может резко исказить диаграмму.

3.3 Электромеханическая часть

Электромеханическая часть антенны служит для вращения антенны по азимуту для получения азимутального вращения луча и наклона зеркала с целью изменения направления максимума диаграммы направленности в вертикальной плоскости.

Принципиальная схема антенны приведена на рисунке 7.

Электромеханическая часть антенны состоит из приводного механизма азимутального вращения, приводного механизма наклона зеркала антенны, механизма управления вращением развертки по азимуту и прочих элементов.

В азимутальной плоскости антенна вращается двигателем

Рисунок 7. Принципиальная схема антенны азимута М2 типа ЭМ-15М через редуктор с

передаточным числом I = 1 -:- 300 На сетевую обмотку двигателя азимута через

параллельно соединенные конденсаторы С1 и С2 подается переменное напряжение 115 В 400 Гц, а на обмотку управления при включении тумблера «Вращение антенны» на пульте управления через трансформатор Tpl — переменное напряжение 80 В 400 Гц. При этом происходит круговое вращение антенны в одну сторону. Для замедленного вращения антенны тумблер «Вращение антенны» на пульте управления устанавливается в положение «Ручн.», а тумблер «Влево—Вправо» на пульте управления в необходимое положение, при этом на обмотку управления двигателя азимута подается пониженное напряжение, которое регулируется переменным сопротивлением «Скор, ручн.» на пульте управления. Направление вращения антенны изменяется за счет изменения фазы напряжения, подаваемого на обмотку управления двигателя азимута.

Зеркало антенны наклоняется в вертикальной плоскости двигателем наклона МЗ типа Д-15 через редуктор с передаточным отношением i= 1 -:- 72000, который перемещает зеркало антенны относительно облучателя. Обмотка возбуждения двигателя подключается к бортсети +27 В при включении станции. Включается двигатель тумблером «Наклон» на пульте управления.

Для ограничения крайних положений зеркала установлены механические упоры и концевые выключатели В1 и В2 типа ГД-701 для углов наклона —4° (вверх от нулевого положения зеркала), +6° (вниз от нулевого положения зеркала). Для фильтрации высокочастотных помех, возникающих при вращении двигателя наклона, применены фильтры типа Ф1 (У1, У2,УЗ). Для создания синхронного вращения развертки на экране индикатора с вращением антенны служит вращающийся трансформатор М1 типа ВТМ-6БЛ; расположенный на редукторе развертки, и ротор его связан с осью вращения антенны через передачу 1:1. Ротор вращающегося трансформатора питается током пилообразной формы. При вращении антенны статорные обмотки ВТ модулируют ток в

отклоняющих катушках индикатора пропорционально синусу и косинусу угла поворота антенны.

На антенне установлен микровыключатель ВЗ типа АК-402Р, который срабатывает один раз за один оборот антенны при прохождении антенной положения «Прямо—Вперед» и выдает сигнал для формирования азимутальной метки. Сопротивления R1, R2 и конденсатор СЗ являются искрогасящей цепью. Для индикации наклона луча на антенне установлен датчик наклона сельсин М4 типа БС13-6, связанный с осью наклона антенны через редукцию i = 32 : 1. Питается сельсин переменным напряжением 45 В 400 Гц из блока питания.

4 Конструкция

Антенна состоит из неподвижной и вращающейся частей. Неподвижная часть представляет собой корпус приводного устройства, на котором

расположены редуктор азимута, редуктор развертки, редуктор наклона отражателя, сельсин-датчик М4 и микровыключатель выключатели Bl, B2 и ВЗ.

Подвижная часть антенны представляет собой вращающийся фланец, который центрируется и вращается относительно неподвижного корпуса на проволочном насыпном подшипнике. К фланцу крепится высокочастотная часть антенны, состоящая из отражателя и облучателя.

Отражатель состоит из выдавленного алюминиевого листа толщиной 1,2 мм и ребер жесткости, соединенных между собой трубой. Отражатель подвешен к крепящим кронштейнам на двух подшипниках. Наклон отражателя осуществляется тягой. Для индикации наклона отражателя имеется шкала с нониусом.

Облучатель специальной формы из алюминиевого сплава АМГ поддерживается кронштейном, крепящимся к вращающемуся кольцу, и соединяется с волноводной системой блока. Волноводная система представляет собой вращающийся переход, неподвижная часть которого состоит из перехода от прямоугольного волновода к круглому и круглого волновода и крепится к неподвижному корпусу. Подвижная часть вращающегося перехода, представляющая собой переход от круглого волновода к прямоугольному, крепится к вращающемуся фланцу. Для азимутального вращения подвижной части блока используется двигатель М2 (тип ЭМ-15М), установленный на редукторе азимута. На вращающемся кольце установлена шкала азимутального вращения с ценой деления 1°. Индекс шкалы укреплен на неподвижном корпусе. Нуль шкалы азимута соответствует положению подвижной части, при котором отражатель перпендикулярен линии курса и направлен прямо вперед по направлению полета.

Редуктор азимута имеет передаточное отношение 1 : 300. Редуктор развертки передает вращение фланца на датчик положения блока в азимутальной плоскости М1_ (вращающийся трансформатор ВТМ-6БЛ), редукция 1 : 1. Для настройки датчика в редукторе предусмотрена возможность поворота статора в опоре.

Микровыключатель ВЗ (типа АК-402Р) размыкается, когда под ним проходит кулачок Установленный на вращающемся фланце, т. е. в момент, когда отражатель направлен прямо вперед по направлению полета.

Для наклона отражателя в вертикальной плоскости служит двигатель МЗ (типа Д-15), установленный в редукторе наклона. Наклон отражателя ограничивается концевыми выключателями В1 и В2 (типа Д-701) в пределах углов от —4° до + 6°. Перемещение отражателя передается сельсину-датчику наклона — М4 (типа БС13-6). Для контроля правильности установки антенны имеется площадка для уровня.


Анализ работы передающего устройства самолётной РЛС


1.1 Анализ назначения конструкции, принципа действия передатчика РЛС РОЗ-1.

1.2 Анализ основных технических характеристик передатчика.




3.1 Анализ назначения передатчика.

3.2 Анализ основных технических характеристик.

3.3 Анализ работы магнитного модулятора.

3.4 Анализ принципиальной схемы магнитного модулятора.

3.5 Ответы на контрольные вопросы


1 Назначение передатчика.

2 Основные технические характеристики передатчика.

3 Основные каскады передатчика, их назначение.

4 Назначение, функциональная схема магнитного модулятора, принцип работы.

5 Генератор высокой частоты. Назначение, принцип работы.

6 Чему пропорциональна крутизна характеристики намагничивания.

7 Как и почему изменяется индуктивность катушки с сердечником при намагничивании

сердечника.

8 Схема магнитного модулятора (рис. 25), принцип действия.

9 Принципиальная схема магнитного модулятора (рис. 27), назначение элементов, принцип

действия.




Передатчик \ Передатчик выполняет следующие задачи — генерирует мощные электромагнитные

колебания в виде кратковременных высокочастотных импульсов и передает их в BOЛноводный тракт станции;

— генерирует синхронизирующие импульсы, совпадающие во времени с моментом излучения мощных высокочастотных импульсов;

Основные технические характеристики П е р е д а ю щ а я ч а с т ь

Диапазон генерируемых высокочастотных

колебании . . X диапазона

Импульсная мощность генерируемых

высокочастотных колебаний на

волноводном выходе блока

…………………………………………

………………………………………….не

менее 65 кВт Длительность импульсов генерируемых высокочастотных колебаний 2+0,15мкс Импульсный ток магнетрона ... 18,5±2 А Ширина спектра частот генерируемых магнетроном колебании до минимума основного лепестка ............... не более 2 Мгц ■Частота повторсций высокочастотных импульсов. . 400 Гц Импульсная мощность модулятора ........................................ 300 кВт Модулирующее напряжение .13—14 ............................................ кВ Амплитуда импульса синхронизации 20 В Длительность импульса синхронизации ............................................... 2,5 мксек

Функцинальная схема

Передатчик состоит из следующих основных частей:

— магнитного модулятора; — высокочастотного генератора; — ферритового циркулятора; — узла питания. При включении станции тумблером

«Питание» на пульте управления через З-5 мин, необходимых для прогрева магнетрона, сра- батывает схема времени и при включении тумблера «Передат.», на пульте управления напряжение 115 а 400 гц поступает на магнитный модулятор. Магнитный модулятор преобразует переменное напряжение 115 в 400 гц в мощные отрицательные импульсы, управляющие работой высокочастотного генератора (магнетрона), предназначенного для генерации мощных высокочастотных колебаний.

Генерируемые магнетроном колебания поступают в волноводный тракт станции. Приемные и передающие части блока работают на общую антенну, поэтому для защиты приемного тракта блока от воздействия мощных высокочастотных импульсов, генерируемых магнетроном, а также для предотвращения поглощения магнетроном части энергии импульсов, отраженных от цели, антенна автоматически переключается с передачи на прием. Это переключение осуществляется ферритовым циркулятором и газонаполненным разряд-ником.

Передающая часть

Передающая часть приемопередатчика состоит из магнитного модулятора и высокочастотного генератора.

Магнитный модулятор предназначен для модуляции высокочастотного генератора в импульсном режиме с частотой повторения импульсов Fn=400 гц и длительностью т = 2 мксек. Кроме того, в магнитном модуляторе вырабатываются импульсы, синхронизиру-ющие работу всей станции.

Функциональная схема магнитного модулятора приведена на рис. 21.

Магнитный модулятор состоит из последовательного резонансного контура, трех сжимающих каскадов, линии формирования и импульсного трансформатора, вспомогательных элементов (выпрямителя тока поляризации и выпрямителя для подмагничивания).

Первый сжимающий каскад типа А из переменного напряжения частоты F=400 гц вырабатывает импульс длительностью 80±10 мксек.

Второй сжимающий каскад типа Б сжимает импульс длительностью 80±10

С6 (модулятор) третьего сжимающего каскада. При заряде конденсатора С6 до максимума дроссель Др 1 (модулятор) третьего сжимающего каскада насыщается и конденсатор С6 будет разряжаться через импульсный трансформатор Тр 1 (модулятор) на нагрузку

При этом формируется импульс длительностью 2,5 мксек. Модулятор нагружен на магнетрон МИ-189.

С импульсного трансформатора Тр 1 снимается импульс синхронизации. :*

Работа магнитного модулятора основана на свойстве катушки с железным сердечником резко уменьшать свою индуктивность при переходе рабочей индуктивности сердечника в область насыщения.

Величина [индуктивности катушки с железным сердечником определяется по

формуле -

Из приведенной формулы видно что

индуктивность катушки_с железным сердечником зависит от магнитной проницаемости сердечника: Характеристика намагничивания некоторых специальных магнитных сплавов отличается сильно выраженной нелинейностью (рис. 24).

Магнитная проницаемость сплава при намагничивании может изменятся в сотни раз, а в области насыщения стремится к 1

Таким образом, катушка с сердечником из специального сплава представляет собой нелинейную индуктивность LH величина которой изменяется в очень широких пределах в зависимости от величины намагничивающего тока, определяющего напряженность магнит-ного поля в сердечнике катушки.

. При протекании через катушку с нелинейной индуктивностью

изменяющегося тока напряжение на катушке в области, где ток и индуктивность малы, может быть настолько незначительно, что катушка окажется эквивалентной элементу, обладающему весьма малым сопротивлением — ключу. Таким образом, при определенных условиях катушка с нелинейной индуктивностью способна выполнять роль коммутирующего прибора (ключа), управляемого путем изменения намагничивающего тока катушки.

Принцип работы магнитного модулятора можно рассмотреть по схеме, приведенной на рис. 25. Здесь конденсатор С выполняет роль емкостного накопителя энергии, зарядная индуктивность Lo — роль

разделительного элемента, Rн — сопротивление нагрузки. Сердечник коммутирующей индуктивности Lн, имеет дополнительную обмотку, по которой протекает подмагничивающий ток Iо, нужный для выбора рабочей точки сердечника. Все устройство питается от источника синусоидального напряжения с частотой F, равной частоте Fn повторения генерируемых импульсов. Полный цикл работы модулятора подразделяется на две основные стадии: стадию восстановления (зарядная) и рабочую стадию.

В зарядной стадии конденсатор С сравнительно медленно заряжается до требуемого напряжения. Режим работы коммутирующей индуктивности устанавливается таким, чтобы к концу зарядной стадии сердечник достигал насыщенного состояния. Благодаря этому в наступающей рабочей стадии (разрядной) конденсатор быстро разряжается на сопротивление нагрузки через коммутирующую индуктивность, выполняющую роль ключа.

Для лучшего уяснения процесса в модуляторе действительную

Устанавливая надлежащую величину подмагничивающего тока , добиваются того, чтобы к началу зарядной стадии магнитное состояние сердечника определялось точкой b (см. рис. 24), расположенной у нижнего порога насыщения сердечника. Пусть в этот мо-мент t= 0 система не содержит никаких запасов энергии (см. рис. 26).

Затем конденсатор начинает заряжаться

и одновременно с этим через катушку L начинает протекать ток, увеличивающий напряженность.магнитного поля в сердечнике. В соответствии с этим индукция в сердечнике изменяется по прямой bс вверх, где проницаемость велика. Параметры схемы выбираются таким образом, чтобы в зарядной стадии выполнялось неравенство LН »L0, ввиду чего ток iL весьма мал. Наиболее простые процессы получаются при настройке зарядной цепи в резонанс с частотой питания

В этом случае ток i конденсатора изменяется почти в фазе с питающей ЭДС. Зарядное напряжение конденсатора изменяется по колебательному закону (с нарастающей амплитудой колебания):

В момент t1=T/2 ,когда ток = 0, напряжение и достигает положительного максимума

Затем направление тока изменяется (i <0) и конденсатор начинает разряжаться. В некоторый момент времени t2 напряжение и = 0. Так как ток i продолжает протекать в отрицательном направлении, то конденсатор перезаряжается. В момент t3= T, когда i = 0, напряжение и проходит через отрицательный максимум (см. рис. 26,6). Именно в этот момент времени, когда зарядное напряжение конденсатора оказывается наибольшим по абсолютной величине, желательно осуществить разряд конденсатора на нагрузочное сопротивление.

В течение всего рассматриваемого интервала времени (0<t<T) индуктивность Ln подвергалась воздействию напряжения и = и(1). Ток iL, протекающий через LH, определяется интегралом

Следовательно, ток iL пропорционален заштрихованной площади (учитываемой алгебраически) (см. рис. 26, а). Поэтому в момент t2 ток iL достигает своего максимума (см. рис. 26, б), а затем начинает уменьшаться.

Величина индуктивности должна выбираться таким образом, чтобы в момент t2 напряженность магнитного поля в сердечнике не превышала значения HS. Желательно, чтобы изменение индуктивности в сердечнике достигло точки с, не переходя, однако, верхнего по-рога насыщения сердечника. Когда ток iL начинает уменьшаться в соответствии с чем изменение индукции происходит по прямой сb вниз. В момент времени = T ток iL становится равным нулю, а индукция достигает нижнего порога насыщения (точка Ь). При этом напряжение и вначале остается отрицательным, что обусловливает дальнейшее уменьшение (в алгебраическом смысле) тока который становится отрицательным. В соответствии с этим индукция достигает насыщения, попадает на нижнюю ветвь ва характеристики, где согласно принятой идеализации ц μ ~1. Это обусловливает резкое уменьшение индуктивности , в результате чего конденсатор С оказывается как бы непосредственно подключенным к сопротивлению нагрузки (см. рис. 25). Происходит разряд конденсатора С на сопротивление R с постоянной времени RHC, которая в целях получения кратковременного рабочего импульса напряжения иц должна быть достаточно, мала

Вследствие большой индуктивности L0 можно полагать, что в течение кратковременной разрядной стадии разрядная цепь практически отключена от питающего источника. По мере разряда конденсатора С абсолютная величина тока iL — — , и напряжение практически падают до нуля. Индукция в сердечнике принимает исходное значение, после чего все описанные процессы повторяются.

При рассмотрении работы всего магнитного модулятора (см. рис. 22 и рис. 27) зададимся следующими начальными условиями

— все конденсаторы и формирующая линия разряжены;

— дроссель Др4 (подмодулятор) находится в насыщенном состоянии на пороге отрицательного насыщения (точка Ь);

дроссель Др 1 (модулятор) находится в состоянии отрицательного насыщения (ветвь Ьс), а трансформатор Тр2 (модулятор) в состоянии положительного насыщения (ветвь cd)\ напряжение на входе магнитного модулятора

u=UmSinώt В течение интервала времени (0<t<t1)

под действием питающего напряжения будет проходить заряд конденсаторов С4, С5, Сб, С7 (подмодулятор) до напряжения u= — πUm. Ток, протекающий через дроссель Др4 (подмодулятор) и трансформатор Тр2 (модулятор), будет изменять индукцию в дросселе Др4 по прямой ЬсЬ, а трансформатор Тр2 будет оставаться в состоянии положительного насыщения (ветвь dc).

При t = t1 напряжение на конденсаторах С4, С5, Сб, С7 станет максимальным u= — πUm . а ток, протекающий через дроссель Др4 упадет до нуля.

к

’ При t > t1 ,ток, протекающий через

дроссель Др4, станет отрицательным. В соответствии с этим, дроссель Др4 перейдет в состояние отрицательного насыщения, трансформатор Тр2 выйдет из состояния положительного насыщения и в период времени (t1<t<t2) начнется разряд конденсаторов С4, С5, Сб, С7 через трансформатор Тр2 на конденсатор С7 (модулятор).

Заряд конденсатора С7 происходит через дроссель Др 1, трансформатор Тр 1 и линию формирования Др2 — С3; С4 (модулятор). В это время дроссель Др4 продолжает оставаться, в состоянии отрицательного насыщения, индукция в трансформаторе Тр2 под действием зарядного тока конденсатора С7 изменяется по прямой cb, а дроссель Др1 будет оставаться в состоянии отрицательного насыщения.

При t = t2 конденсаторы С4, С5, Сб, С7 полностью разрядятся, конденсатор С7 зарядится до напряжения примерно 9,0 кв, зарядный ток конденсатор С7 упадет до нуля, разрядный ток конденсаторов С4, С5, Сб, С7 также упадет до нуля.

При t = t2 конденсатор С7 начнет разряжаться на конденсатор Сб (модулятор) через трансформатор Тр2, при этом под воздействием зарядного тока конденсатора Сб трансформатор Тр2 перейдет в состояние отрицательного насыщения. Одновременно ток, протекающий через дроссель Др1, станет положительным. В соответствии с этим дроссель Др 1 выйдет из состояния отрицательного насыщения и индукция в его сердечнике изменится по прямой Ьс.

В то же время начинается заряд конденсаторов С4, С5, Сб, С7 (подмодулятор) от источника питания, дроссель Др4 выйдет из состояния отрицательного насыщения и индукция в его сердечнике качнет изменяться по прямой Ьс. В период времени (t2<t<t3) будет продолжаться заряд конденсатора Сб и конденсаторов С4, С5, С6, С7. При t = t3 конденсатор С7 полностью разрядится, а конденсатор Сб зарядится, зарядный ток конденсатора Сб упадет до нуля и в соответствии с этим индукция в сердечнике трансформатора Тр2 будет соответствовать точке Ь. В этот же момент времени индукция в дросселе Др 1 достигнет точки с, не переходя, однако, верхнего порога насыщения.

При t>t3 конденсатор Сб начинает разряжаться на нагрузку через дроссель Др1, трансформатор Тр 1 и линию формирования и одновременно на трансформатор Тр2. При этом дроссель Др 1 перйдет в состояние положительного насыщения, а трансформатор Тр2 выйдет из состояния отрицательного насыщения. В период (t3<t<t4) разряда конденсатора Сб дроссель Др1 остается в состоянии положительного насыщения, индукция в сердечнике 'трансформатора Тр2 изменяется по прямой Ьс и продолжается заряд конденсатора С4, С5, Сб, С7 от источника питания.

сердечников и тем самым обеспечить необходимый момент насыщения в период максимума напряжения на конденсаторах.

Сердечник импульсного трансформатора Тр 1 выполнен из мате-риала 50НП. Импульсный трансформатор подмагничивается постоянным током от выпрямителя, питающегося от понижающей обмотки трансформатора ТрЗ (подмодулятор).

Величина тока подмагничивания импульсного трансформатора ТР1 (модулятор) может регулироваться его отводами 9. 10, 11, 12. В цепи подмагничивания стоит фильтр-пробка, состоящий из дросселя ДрЗ и конденсатора С1. Вторичная обмотка импульсного трансформатора Тр 1 двойная, что позволило выполнить накальный трансформатор ТрЗ (подмодулятор) низкопотенциальным (см. рис. 20). При включении станции на накал магнетрона с трансформатора ТрЗ поступает напряжение 6,3 в, при включении высокого напряжения срабатывает реле Р1 и на накал магнетрона подается напряжение 2,2 в.

Для создания равномерного теплового режима в герметичной части передатчика служит двигатель обдува типа МГ-30-400/4, для обдува магнетрона — двигатель МО-15-6.

В качестве высокочастотного генератора в разработанном блоке применен магнетрон МИ-189, используемый в следующем режиме: — длительность модулирующего импульса 2,5 мксек — модулирующее напряжение ... 13,0-7-14,0 кв — средний анодный ток .............. 15,5+4,5 ма — импульсная мощность ............. не менее 95 кВт — диапазон генерируемых магнетроном высокочастотных

колебаний ................................ Х' — частота повторения генерируемых импульсов 400 Гц — напряжение накала .................. 6,3 в

Как и в других схемах передающих блоков, в разработанной схеме измерение величины среднего тока магнетрона в условиях эксплуатации служит основным средством контроля режима работы передатчика и производится с помощью вольтметра, расположенного на пульте управления станции.

Вольтметр измеряет падение напряжения на сопротивлении R3

Documents

Практическое занятие 1nrtk.ru/upload/medialibrary/478/prak-zanyatie-1...1 Цель работы 1.1 Изучение назначения, конструкции