Выбор структурной схемы

Упрощенная структурная схема возможного варианта ФРД (вместе с ответчиком), учитывающая указанные выше особенности этого РТУ, показана на рис. 1.1

РИС. 1.1

Сигнал от радиолокатора (РЛ), несущий информацию о грубой дальности R_гр, поступает через экстраполятор Э следящей за фазой системы на управляемый генератор масштабной частоты УГМЧ и изменяет частоту F_м вырабатываемых им колебаний в соответствии с соотношением (1.1). Эти колебания подаются на модулятор М, где осуществляется амплитудная модуляция сигнала несущей частоты f₀. Источником сигнала несущей частоты, а также гетеродинных сигналов для приемного тракта, является синтезатор частоты СЧ. Модулятор М связан с антенной запросчика, функцию которой выполняет фазированная антенная решетка ФАР, через циркулятор Ц (направленный разделитель). Циркулятор обеспечивает коэффициент развязки между передающим и приемным каналами до 35 дБ при потерях энергии сигнала не более 0,5 дБ в полосе частот, равной ± 0,005 от частоты настройки циркулятора. Эти параметры циркулятора, а также полосу пропускания ФАР, которая обычно не превышает 10 % от центральной частоты, необходимо учитывать при выборе коэффициента преобразования частоты.

Сигнал запроса в простейшем случае с приемной антенны ответчика А-1 поступает на усилитель радиочастоты УРЧ, а с последнего – на преобразователь частоты Пр.Ч. Ответный сигнал с частотой К_п.чf₀ после усиления по мощности в УМ излучается антенной А-2.

На запросчике принятый ФАР сигнал после циркулятора Ц подается на приемно-усилительный тракт ПУТ, где осуществляется фильтрация и усиление ответного сигнала, а также его детектирование. Полученный в ПУТ сигнал с частотой F_м направляется на фазовый детектор ФД, который является чувствительным элементом следящей за фазой сигнала системы. Сигнал ошибки с ФД в экстраполяторе Э суммируется ( с учетом знака этого сигнала) с имеющимся в Э напряжением (соответствующим грубой оценке дальности по данным РЛ или полученным в предыдущих циклах работы ФРД) и изменяет частоту F_м сигнала УГМЧ. Описанный процесс повторяется в последующих циклах работы ФРД до тех пор, пока сигнал ошибки не станет равным нулю. Информация о дальности снимается с измерителя периода ИП, на который подается тот же сигнал, что и на ФД.

Напряжение на выходе ФД (сигнал ошибки) имеет вид ([1], с.154)

U_ф.д=К_ф.дU_m1 U_m2 cosφ_Δ,

где К_ф.д – коэффициент передачи ФД; U_m1, U_m2 – амплитуды подаваемых на ФД сигналов, а φ_Δ – разность фаз этих сигналов.

С целью получения дискриминационной характеристики следящей за фазой системы с нулем при φ_Δ= 0 один из указанных сигналов сдвигают по фазе на π/2. Тогда

U_ф.д=К_ф.дU_m1 U_m2 sinφ_Δ. (1.3)

В рассматриваемом ФРД с переменной F_м этот фазовый сдвиг целесообразно вводить в УГМЧ, который при этом формирует два сигнала, один из которых с начальной фазой φ₀₁ подается на модулятор, а второй с фазой φ₀₁+ π/2 – на фазовый детектор. Естественно, что оба сигнала должны иметь одну и ту же частоту F_м. Такая целесообразность следует из того, что при сдвиге по фазе сигнала, получаемого с ПУТ, потребуется фазовращатель, параметры которого должны меняться синхронно с перестройкой F_м, что приведет к усложнению устройства, создающего требуемый сдвиг сигнала по фазе.

На рис 1.2 показана возможная структурная схема ПУТ.

Рис. 1.2

В смесителе См-1 пришедший с циркулятора Ц сигнал, имеющий (без учета доплеровского сдвига частоты) частоту К_п.чf₀, преобразуется на первую промежуточную частоту f_п.ч1, на которую настроен усилитель УПЧ-1. Для этого на См-1 с синтезатора частот СЧ подается сигнал гетеродина с частотой f_г1= К_п.чf₀+ f_п.ч1. Основная функция УПЧ-1 заключается в подавлении просачивающегося с передающего тракта зондирующего сигнала. Вместе с циркулятором УПЧ-1 должен обеспечивать требуемый коэффициент развязки передающего и приемного трактов. Второй усилитель (УПЧ-2) выполняет обычные для супергетеродинных приемников функции усиления и фильтрации сигналов. Частота гетеродина f_г2= f_п.ч1+ f_п.ч2.

Сигнал с частотой F_м после детектора Д усиливается в полосовом усилителе ПУ и поступает на фазовый детектор. Полосовой усилитель должен пропускать сигналы, частоты которых лежат в диапазоне от F_{м min} до F_{м max}, где предельные значения частоты F_м соответствуют максимальной и минимальной измеряемой дальности.

Упомянутый выше измеритель периода ИП, с которого снимается информация о измеряемой дальности R, может быть основан на определении числа счетных импульсов за интервал времени Т_си=0,5Т_м=0,5/F_м. Упрощенная структурная схема ИП показана на рис. 1.3.

Рис. 1.3

Сигнал масштабной частоты F_м с УГМЧ поступает на формирователь импульсов ФИ. Последний вырабатывает импульсы запуска триггера Тр каждый раз, когда гармонический сигнал с УГМЧ проходит через нулевое значение. Импульс, соответствующий положительной производной сигнала, переводит Тр в рабочее состояние. При этом триггер открывает электронный ключ ЭК и импульсы, имеющие период Т_с.и, начинают поступать с генератора счетных импульсов ГСчИ на счетчик Сч. Перевод Тр в исходное состояние и прекращение счета импульсов происходят при поступлении с ФИ импульса, соответствующего отрицательной производной сигнала с УГМЧ при пересечении последним нулевого уровня. Затем производится перепись содержимого Сч в оперативное запоминающее устройство ОЗУ (схема управления переписью на рис. 1.3 с целью упрощения не показана). Информация снимается с ОЗУ в требуемом коде. Из сказанного, а также из (1.1) следует, что число импульсов N в Сч будет

. (1.4,а)

Откуда

R=cT_с.и N. (1.4,б)