8.2.2. Общий принцип действия

Рассмотрим работу СУА по структурной схеме (рис. 8.2) в двух основных режимах: ручного управления и автоматического сопровождения.

Рис. 8.2.

Ручное управление осуществляется с помощью штурвалов дирекционного угла и угла места блока 2РС-79 посредством поворота роторов вращающихся трансформаторов. Управляющее напряжение с частотой питающей сети, амплитуда которого пропорциональна величине углового рассогласования роторов синхронной передачи, а фаза – направлению вращения штурвала, с помощью фазовых детекторов преобразуется в напряжение постоянного тока и подается на вход следящего привода, в результате чего антенна приводится в движение.

Управляющее напряжение для приводов в режиме автоматического сопровождения формируется из выходных напряжении приемника устройством выделения сигнала ошибки и двумя фазовыми детекторами, с помощью которых общий сигнал ошибки раскладывается на составляющие, пропорциональные отклонению цели от равносигнального направления в плоскости дирекционного угла и в плоскости угла места.

Рассмотрим структурную схему устройства выделения сигнала ошибки.

Схема, состоящая из двух фильтровых каналов и функционального преобразователя (ФП), служит для селекции движущихся целей. Каждый канал состоит из последовательно соединенных: фильтра доплеровских частот (ФДЧ) и усилителя с АРУ. Функциональный преобразователь служит для исключения паразитной модуляции сигнала ошибки, возникающей при доплеровских частотах, близких или кратных половине частоты повторения F_п . Резонансный усилитель служит для выделения сигнала ошибки и настроен на частоту псевдоконического сканирования. Амплитуда и фаза напряжения этой частоты на выходе резонансного усилителя характеризуют величину и направление рассогласования электрической оси антенны от направления на цель.

Рис. 8.3.

Для обеспечения работы СУА в режиме без СДЦ в состав устройства выделения сигнала ошибки входит усилитель с БАРУ. Устройство выделения сигнала ошибки в СУА выполнено в виде отдельного блока 2РС-76 (блок выделения сигнала ошибки). Рассмотрим работу блока в режиме СДЦ.

На входы фильтров доплеровских частот с детекторов огибающей приемника подается напряжение огибающей импульсов фазовых детекторов. ФДЧ пропускают составляющую полезного сигнала и подавляют составляющую помехи. С усилителей с АРУ напряжения доплеровской частоты u_ф1 и u_ф2 подаются на входы функционального преобразователя:

u_ф1(t) = u₁(t) sin _д t; u_ф2(t) = u₂ (t) cos _д t ,

где u₁(t) и u₂ (t) – сигналы рассогласования цели от РСН двух фильтровых каналов, которые описываются выражениями:

u₁(t) = K₁U_c [1+m sin( t +)], u₂(t) = K₂U_c [1+m sin( t +)]. (8.5)

Здесь K₁ и K₂ – коэффициенты передачи фильтровых каналов. При K₁=K₂=K u₁(t)=u₂(t)=u(t) на выходе функционального преобразователя имеем:

u_пр (t) = =u (t), (8.6)

Из (8.6) видно, что ФП при наличии на его входе двух квадратурных напряжений одинаковой амплитуды является амплитудным детектором.

Резонансный усилитель сигнала ошибки подавляет постоянную составляющую u(t) и усиливает основную гармонику частоты модуляции . Выходное напряжение резонансного усилителя прямо пропорционально коэффициенту модуляции входного сигнала и, в соответствии с (8.6.) равно:

u_co(t) = K_py  K m U_c sin ( t+) = U_co sin(t+), (8.7)

где K_py – коэффициент усиления резонансного усилителя.

U_co – амплитуда выходного напряжения резонансного усилителя.

Полосу пропускания усилителя выбирают, исходя из условия пропускания полезных составляющих сигнала ошибки в пределах:

2F = 10…20 Гц.

Для выделения сигнала ошибки достаточно одного фильтрового канала с использованием вместо функционального преобразователя амплитудного детектора. Усложнение схемы вызвано необходимостью устранения эффекта "полуслепых" скоростей. Рассмотрим сущность этого эффекта.

Верхняя граничная частота фильтра выбирается равной половине максимальной частоты повторения зондирующих импульсов F_п F_{гр в} = F_п /2, как показано на рисунке 8.4,а, где также изображен спектр входного сигнала. При F_п = F_{п max}, ₁ = _1max при любой скорости движения цели, соответствующей частотам _д… ₁/2 в полосе пропускания фильтра может находиться только одна составляющая полезного сигнала т.е. _д . На рисунке 8.4,б показан другой случай, когда F_п = F_{п min} ₁ = _1min. В этом случае при той же скорости цели соответствующей частоте _д в полосу пропускания фильтра подаются две составляющие _д и _1min  _д . Если амплитудная характеристика фильтра линейна, то сигнал на его выходе будет суммой этих составляющих:

u_ф1 (t) = U₁ sin _д t + U₂ sin (₁ - _д )t (8.8)

где ₁ = 2 F_п – первая гармоника частоты повторения.

Когда частота биений _д близка к ₁/2 (_д^’  ₁/2, ₁  ₁^'_min рис. 8.4,б) можно считать, что U₁=U₂=U_ф / , то используя теорему для суммы синусов двух углов, выражение (8.8) можно преобразовать в следующим образом:

u_ф1 (t) = cos ,

u_ф1 (t) = U_ф sin cos

Вынося в функции косинуса знак минус за скобки и учитывая ее четность, последнее выражение можно представить в виде:

u_ф1 (t) = U_ф sin t cos ( - _д )t . (8.9)

Рис. 8.4

Вид напряжения на выходе фильтра показан на рисунке 8.5.

Рис. 8.5

Форма напряжения на рисунке 8.5, а также выражение (8.9) показывают, что выходной сигнал фильтра приобрел паразитную амплитудную модуляцию с частотой ₁/2 - _д . Если частота паразитной модуляции будет равна частоте сигнала ошибки  или близка к ней, то работа СУА нарушиться. Учитывая, что во втором канале фаза доплеровского сигнала _д сдвинута на 90 (с приемника), можно показать, что напряжение на выходе ФДЧ этого канала описывается выражением:

u_ф2 (t) = U_ф sin t cos ( -_д) t . (8.10)

Форма этого напряжения показана на рисунке 8.6.

Рис. 8.6

Соответственно на выходе функционального преобразователя сигнал описывается выражением:

u_пр (t) = |U_ф sin t | . (8.11)

Вид этого сигнала изображен на рисунке 8.7.

Рис. 8.7

Найдем постоянную составляющую выходного напряжения преобразователя

(t) = 2/Т = U_ф . (8.12)

Таким образом, применение двух квадратурных каналов обработки доплеровского сигнала в сочетании о функциональным преобразователем устраняет паразитную модуляцию сигнала, в связи с чем устраняется и влияние эффекта "полуслепых" скоростей цели.

Для работы в режиме без СДЦ в СУА используется напряжение детектора огибающей в тракте амплитудного детектора приемника. Это напряжение усиливается усилителем с БАРУ и подается на резонансный усилитель, где из него выделяется сигнал ошибки. БАРУ предназначена для стабилизации величины сигнала ошибки при быстрых флюктуациях сигнала. Фазовые детекторы СУА производят разложение суммарного сигнала ошибки на составляющие, пропорциональные отклонению цели от равносигнального направления по дирекционному углу и углу места.