Согласующее устройство (устройство A11)

Устройство A11 (согласующее устройство) предназначено для преобразования комплексного сопротивления антенн, входящих в комплект изделия P-353СМ в сопротивление, равное 50Ом. СУ обеспечивает режим передачи максимальной мощности от усилителя мощности к антенне. Схема электрическая функциональная устройства А11 приведена на рисунке 22.

Основными функциональными узлами устройства А11 являются:

- согласующее устройство;

- датчик настройки;

- датчик КСВ;

- фильтр гармоник (ФНЧ);

- схема управления.

Согласующее устройство представляет собой четырехполюсник из дискретно переключаемых реактивных элементов L и С.

Параметры дискретных элементов L и С набираютсяпо закону геометрической прогрессии, т.е. каждый следующий номинал элемента больше предыдущего в два раза. Это позволяет реализовать согласование антенны с погрешностью, не превышающей половины величины самого младшего разряда.

Согласование комплексного сопротивления антенн осуществляется коммутацией реактивныхэлементов в согласующем устройстве с помощью высокочастотных реле.Исходными данными для настройки служат сигналы, получаемые с датчика настройки.

Рисунок 22. Согласующее устройство. Устройство А11

Управление состоянием реле согласующего устройства производится по командам микроконтроллера, передаваемым по ПМВВ через схему управления.

Кроме того, в согласующем устройстве имеются ВЧ реле, выполняющие дополнительные функции:

Реле S1, S6, S4 исключают из ВЧ схемы четыре старших разряда L, когда их индуктивность не требуется для настройки, чем существенно ослабляется негативное влияние паразитных параметров этих разрядов на

КПД и сходимость алгоритма автоматической настройки согласующего устройства, рисунок 22.

Датчик настройки формирует аналоговый сигнал, который после преобразования АЦП в цифровую форму считывается в микроконтроллер приемопередатчика.

В состав устройства А11 входит датчик КСВ, с помощью которого осуществляется контроль исправности передающего тракта во время работы на передачу.

Для снижения уровня гармоник сигнала в режиме передачи и предварительной селекции сигнала в режиме приема использованы семь ФНЧ. Коммутация диапазоновФНЧ и переключения их входаизрежима приема в режим передачи производится микроконтроллером через схему управления.

Блок питания сетевой

Блок питания сетевой (БПС) предназначен для питания изделия Р-353СМ от сети переменного тока напряжением (110+-22)В и (220+-44)В и частотой 50 или 60Гц. БПС обеспечивает заряд батареи аккумуляторов (типа 10НКП6с) от сети и разряд аккумуляторов на внутреннюю нагрузку. БПС обеспечивает выходной ток до 15А напряжением (12+2,5-1,5)В по цепям передатчика.

В режиме ЗАРЯД БПС обеспечивает ток (2+-0,35)А при напряжении 12В и поддерживает его в течение всего времени заряда аккумуляторов.

В режиме РАЗРЯД ток разряда (2,5+- 0,25)А при напряжении +12В. Напряжение отключения при разряде в нормальных условиях от 10 до 10,5В.

Блок питания обеспечивает индикацию включения сети СЕТЬ и режимов работы ЗАРЯД, РАЗРЯД светодиодами ЗАРЯД, РАЗРЯД, СЕТЬ, расположенных на передней панели блока.

Функциональная схема БПС показана на рисунке 23.

БПС имеет четыре режима работы: ПРД, ПРМ, РАЗРЯД и ЗАРЯД. В режиме РАЗРЯД сеть не используется, и переключатель СЕТЬ находится в положении ОТКЛ.

При работе БПС от сети напряжение сети через фильтр радиопомех поступает на выпрямитель, нагруженный на емкостной НЧ фильтр, с которого снимается постоянное напряжение питания усилителя мощности.

Рисунок 23. Блок питания сетевой. Схема электрическая функциональная

В зависимости от положения переключателя 110/220В при питании от сети соответствующим напряжением изменяется схема выпрямителя, так что постоянное напряжение питания усилителя мощности остается неизменным.

Усилитель мощности построен таким образом, что при скачке постоянного напряжения питания в момент включения сети создаются условия для самовозбуждения через обмотку обратной связи трансформатора Т1 и сохраняются на время заряда конденсаторов в усилителе мощности и НЧ фильтре. Трансформированное выходным трансформатором усилителя мощности напряжение возбуждения через ВЧ выпрямитель и схему защиты в виде постоянного напряжения поступает на схему питания широтно-импульсного модулятора (ШИМ) и предварительного усилителя, которые служат стабилизатором напряжения питания. При появлении напряжения питания ШИМ начинает вырабатывать импульсы, поступающие на предварительный усилитель. В начальный момент предварительный усилитель запирается схемой запуска предварительного усилителя. Схема запуска срабатывает при достижении напряжения +10В на ВЧ фильтре. Предварительный усилитель отпирается, его транзисторы немедленно шунтируют первичную обмотку трансформатора Т1, чем прерывается самовозбуждение усилителя мощности. Усилитель мощности усиливает и трансформирует импульсы, поступающие через предварительный усилитель от ШИМ.

Частота импульсов ШИМ постоянна, а длительность изменяется в зависимости от напряжения, поступающего на его вход с делителя R3,R4, R5. Для входа ШИМ существует высокостабильное пороговое напряжение. При напряжении на входе ШИМ меньше порогового длительность импульсов на выходе максимальна. При достижении порогового напряжения длительность импульсов начинает быстро уменьшаться и в узком интервале входного напряжения уменьшается до минимальной величины. От ширины импульсов пропорционально зависит выходное постоянное напряжение на выходе ВЧ фильтра. Функция ВЧ фильтра - сглаживание высокочастотных пульсаций после выпрямления импульсов от усилителя мощности.

На выходе ВЧ фильтра установлен делитель напряжения R3, R4, R5, с которого, как было указано выше, поступает напряжение на вход ШИМ. Делитель напряжения, ШИМ, предварительный усилитель, усилитель мощности, ВЧ выпрямитель, ВЧ фильтр образуют систему автоматического регулирования с обратной связью, которая поддерживает выходное напряжение постоянным при изменении нагрузки и питающих напряжений. Величина выходного напряжения на выходе ВЧ фильтра устанавливается равной +13В. Это напряжение непосредственно поступает на выход блока для питания цепей приемника и обозначено на функциональной схеме БПС +12В.ПРМ. Режим работы ПРД устанавливается, когда реле -12В.ПРД подключает к соответствующим выходам напряжение +12В с выхода ВЧ фильтра. Это происходит при подаче с изделия на контакт выходного разъема БПС ВКЛ.ПРД напряжения (-12В).

При возрастании тока в нагрузке выше 15А выходное напряжение схемы зашиты от перегрузок по току, через диод поступающее на резистивный делитель, превышает величину напряжения, установившуюся на резисторах R4, R5, что приводит к уменьшению длительности импульсов ШИМ и в итоге к ограничению тока в нагрузке.

Режим работы ЗАРЯД устанавливается при подключении к выходному разъему БПС кабеля из комплекта блока. На разъеме кабеля между контактами +12В ПРМ и ВКЛ. ЗУ установлена перемычка, через нее выходное напряжение поступает на схему повышения порога ШИМ, которая подключает дополнительный резистор параллельно цепочке R4, R5, уменьшая этим часть напряжения, поступающего на вход ШИМ с выхода ВЧ фильтра, чем обеспечивается возможность иметь на выходе блока более высокое напряжение, достаточное для заряда аккумуляторов. Выходной ток через контакт ВКЛ.ЗУ и схему стабилизации тока заряда поступает на контакты +аккумулятора. При увеличении тока заряда выше 2А схема стабилизации тока заряда через диод VD2 увеличивает напряжение на входе ШИМ, что приводит к снижению напряжения на выходе блока до величины, при которой ток устанавливается равным 2А.

Для разряда батареи аккумуляторов кабелем ИВ4.853.271 из комплекта изделия она подключается к БПС, при этом переключатель СЕТЬ установлен в положение ОТКЛ. Включение режима РАЗРЯД производится нажатием кнопки РАЗРЯД на передней панели блока питания. Свечение соответствующего светодиода показывает наличие тока разряда в резисторах нагрузки R1, R2.

При понижении напряжения до (10-10,8)В, схема отключает нагрузку, разряд прекращается, и светодиод РАЗРЯД гаснет.

Зарядное устройство ЗУ1

Зарядное устройство ЗУ1 предназначено для подготовки к работе герметичного цилиндрического никель-кадмиевого аккумулятора типоразмера АА с номинальной емкостью 450...900 мА/ч. Допустимо подключение аккумулятора большей емкости, но в этом случае полный заряд не гарантируется.

ЗУ1 позволяет быстро (за время не более 3 часов) максимально безопасно зарядить полностью разряженный аккумулятор, практически без контроля со стороны оператора.

Штатными источниками питания для ЗУ1 являются блок питания сетевой или подготовленная к работе (заряженная) батарея аккумуляторная, также в качестве блока питания для работы ЗУ1 может служить любой источник постоянного тока напряжением 10,5...14,5В, обеспечивающий ток не мeнеe 180 мА с пульсацией напряжения не более 0,5%.

В ЗУ1 имеется защита от переполюсовки питающего напряжения, и оно кратковременно выдерживает превышение номинального напряжения питания до 29В.

Основные технические характеристики ЗУ1:

- ток разряда аккумулятора (мA) 200+-50;

- ток заряда аккумулятора (мА) 340+-40;

- ток подзаряда аккумулятора (мА) 15+-5;

- диапазон рабочих температур (град.С) 0...50;

- габаритные размеры (мм) не более 120*80*25;

- масса не более 0,18 кг.

ЗУ1 не предназначено для заряда химических элементов типа А316.

Структурная схема ЗУ1 приведена на рисунке 24.

ЗУ1 обеспечивает три режима работы. Смена режимов происходит автоматически:

- режим разряда аккумулятора током разряда;

- режим заряда аккумулятора током заряда;

- режим подзаряда аккумулятора током подзаряда.

После подачи напряжения питания и установки аккумулятора ЗУ1 переводится в режим разряда нажатием кнопки ПУСК (START).

При этом появляется сигнал "Лог.1" на входе DCMD микроконтроллера, после чего на выходе MOD устанавливается "Лог.0", а на выходе MS "Лог.1". Высокий уровень на выводе DIS включает индикатор разряда (DISCHARGE) и через цепи управления разряда коммутирует аккумулятор на разряд. Ток разряда аккумулятора определяется сопротивлением нагрузки разряда ЗУ1 и не контролируется микроконтроллером. Во время разряда индикатор разряда (DISCHARGE) светится непрерывно. Индикатор состояния заряда (STATUS CHARGE) - прерывисто.

Контакты аккумулятора через ФНЧ подключены к входам SNS и ВАТ микроконтроллера. При достижении напряжения на аккумуляторе 1В разряд прекращается. На вывод DIS устанавливается "Лог.0", который закрывает цепи управления разрядом, и ЗУ1 автоматически переходит в режим заряда. С установкой на выходе DIS "Лог.0" на выходе MOD появляются импульсы, которые поддерживают с помощью цепей управления заряда стабильный ток заряда аккумулятора.

Стабильность зарядного тока обеспечивается широтно-импульсной модуляцией сигнала на выходе MOD микроконтроллера. Длительность импульсов на указанном выходе устанавливается такой, чтобы на датчике тока поддерживалось постоянное напряжение 235 мВ.

Рисунок 24. Структурная схема ЗУ1

Индикатор состояния заряда (STATUS CHARGE) на протяжении всего времени заряда светится непрерывно.

Критерием прекращения режима заряда для микроконтроллера является одно из трех условий:

- снижение напряжения аккумулятора на величину не менее 12 мВ;

- достижение максимального напряжения аккумулятора (1,72+-0,05В);

- достижение времени заряда (360+-10)мин.

ПРИМЕЧАНИЕ. В течение первых 820с после установления режима заряда микроконтроллер не следит за первыми двумя условиями.

Режим заряда прекращается, когда на выводе МОD микроконтроллера устанавливается "Лог.0", который закрывает элементы, управляющие током заряда. Индикатор состояния заряда (STATUS CHARGE) начинает равномерно мигать, с этого момента аккумулятор считается подготовленным к работе, его можно извлекать из ЗУ и использовать по назначению.

Если аккумулятор не извлечен из ЗУ1, он будет постоянно подзаряжаться через резистор в цепи управления зарядом током подзаряда. В таком состоянии он может находиться длительное время без снижения уровня заряда.

Источником питания для микроконтроллера служит линейный стабилизатор напряжением (5+-0,3)В.

Источником напряжения для заряда аккумулятора выбран импульсный преобразователь напряжения, на выходе преобразователя поддерживается стабилизированное напряжение 3,3 В.

Диапазон входного напряжения для работы импульсного преобразователя от 8 до 30В. Индикатор питания (POWER) светится непрерывно, пока входное напряжение находится в этом диапазоне. При уменьшении напряжения менее 8В яркость свечения снижается и прекращается при напряжении менее 5В.

Батарея аккумуляторная

Батарея аккумуляторная предназначена для электропитания приемопередатчика или устройства ЗУ1 в полевых условиях.

Основные технические характеристики батареи:

- номинальная емкость - 6 А/ч;

- номинальное напряжение - 12В;

- масса - не более 4,5 кг.

Батарея состоит из двух групп по пять никель-кадмиевых аккумуляторов, соединенных последовательно, посредством гибких изолированных проводов - перемычек. Крайние клеммы обеих групп также гибкими проводами соединены с разъемом.

Подготовка батареи к работе должна выполняться в строгом соответствии с указаниями в паспорте.