3.1.2. Назначение, состав, основные параметры и режимы работы

передающей системы

Передающая система предназначена для следующих целей:

— генерирования непрерывных, высокостабильных по частоте СВЧ колебаний и колебаний промежуточной частоты;

— формирования из них мощных, кратковременных, зондирующих импульсов СВЧ;

— преобразования синхронизирующих импульсов СИД в модулирующие высоковольтные импульсы, управляющие работой усилительных пролетных клистронов.

Состав:

— местный гетеродин (блок РС-23А),

— усилитель-преобразователь (блок 2РС-22);

— модулятор с усилителем мощности КИУ-63 (блок 2РС-21);

— генератор опорных частот (блок 2РС-24),

— волноводный блок (блок 2РС-25).

Основные параметры:

— импульсная мощность передатчика (P_u) не менее 180 кВт,

— длительность выходного импульса _u=0,55 мкc;

— несущая частота f_н = 6000 МГц ( = 5 см).

В передатчике предусмотрена скачкообразная перестройка несущей частоты для борьбы с активными помехами. Диапазон перестройки разбит на 10 фиксированных (литерных) частот и перекрывается тремя комплектами усилительных клистронов КИУ-50 и КИУ-6З и одним отражательным клистроном в блоке РС-23А. По частоте повторения передатчик работает в трех режимах:

— в режиме с фиксированной частотой повторения F_п =3200 Гц;

— в режиме вобуляции частоты повторения;

— в режиме автоматической подстройки частоты повторения.

Изменение режима работы происходит в результате изменения частоты следования синхронизирующих импульсов СИД. При изменении частоты повторения изменяется средняя мощность на выходе передающей системы в пределах 200...280 Вт. Средняя мощность связана с частотой повторения формулой Р_ср=Р_u F_п_u

3.2. Принцип работы передающей системы по функциональной схеме

Функциональная схема передающей системы представлена на рис. 3.3 эпюры напряжений к ней на рис. 3.4. Генерирование фазостабильных СВЧ колебаний происходит в блоке РС-23А (местный гетеродин). В качестве генератора СВЧ колебаний применен отражательный клистрон, работающий в режиме непрерывной генерации. Стабилизация частоты генерируемых колебаний достигается следующими конструктивными мерами:

— применением внешнего высокодобротного резонатора;

— применением отдельного стабилизированного источника питания;

— уменьшением влияния механических вибраций на работу клистрона (установка гетеродина на амортизаторах и применение волноводно-коаксиального перехода для связи с волноводным трактом передатчика);

— уменьшением влияния изменений нагрузки на работу гетеродина применением циркулятора (узел PС-13-8).

Внешний резонатор (узел 2РС-12А-1) включен на выходе клистрона по проходной схеме. Стабилизация частоты внешним объемным резонатором основана на явлении затягивания частоты в двухконтурном автогенераторе. Коэффициент стабилизации частоты определяется по приближенной формуле

где Q_p - добротность стабилизирующего резонатора;

Q_k - добротность резонатора клистрона.

Собственная добротность стабилизирующего резонатора составляет величину от до 3  , при этом может быть достигнут коэффициент стабилизации

К_ст = 10...35.

При применении внешнего стабилизирующего резонатора снижаются требования к величине пульсаций питающих напряжений в К_ст раз, которые в этом случае должны быть порядка В. Перестройка частоты передатчика на различные литерные частоты осуществляется изменением положения поршня внешнего резонатора с помощью механического привода.

Генерируемые СВЧ колебания (эпюра 1, рис. 3.4) подаются на смесителъно-усилительное устройство (прибор КИУ-50) блока 2РС-22. КИУ-50 предназначен для получения из непрерывных колебаний местного гетеродина радиоимпульсов с несущей частотой f_мг - f_пр (эпюра 11, рис. 3.4).

Рис. 3.4.

В КИУ-50 применена схема двойного преобразования частоты для обеспечения перестройки передатчика в пределах, превышающих 2f_пр=260мГц=120мГц. При применении в передатчике одного смесителя (рис. 3.2) перестройка частоты передатчика (изменение f_мг) возможна в пределах 60 мГц при применении небалансного смесителя и в пределах 2f_пр=120 мГц при применении балансного смесители. Это видно из рис. 3.5, где изображены спектры сигнала после смесителя, и амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) полосового усилителя, обеспечивающая максимальную перестройку частоты передатчика. В качестве полосового усилителя в смесительно-усилительном устройстве применен пролетный клистрон с неперестраиваемой АЧХ.

При перестройке частоты передатчика в пределах, превышающих f_пр (2f_пр), выделение нужной составляющей f_пер=f_мг - f_пр непосредственно из выходного сигнала смесителя становится невозможным.

При двойном преобразовании частоты (рис. 3.3) напряжение местного гетеродина поступает на первый смеситель непосредственно, а частота задающего кварцевого генератора перед подачей на смеситель умножается на 4 в умножителе блока 2РС-24. В полосовом усилителе 1 выделяется и усиливается первая комбинационная составляющая f_мг - 4f_пр, которая затем поступает на второй смеситель. На другой вход второго смесителя поступает сигнал с частотой 3f_пр с умножителя на 3 блока 2РС-24. Следующий за смесителем полосовой усилитель 2 выделяет суммарную комбинационную частоту

(f_мг -4f_пр)+3f_пр=f_мг - f_пр ,

т.е. на выходе усилителя получаем радиоимпульс с несущей частотой f_пер= f_мг - f_пр. При таком построении смесительно-усилительного устройства полоса пропускания тракта может быть расширена до величины f=3f_пр =180 мГц, и в этой полосе возможна перестройка частоты передатчика, осуществляемая, как известно, в целях защиты от активных прицельных помех. Это видно из рис.3.6, где показаны спектры сигнала после смесителей 1 и 2. В KИУ-50 применены диодные небалансные смесители. В целях упрощения рисунка не показано расширение спектра составляющих за счет импульсной работы усилителей 1 и 2. Полоса пропускания усилителей 1 и 2, выполненных на пролетных клистронах, составляет f_1,21,5% от f_н, учитывая диапазон, найдем f_1,290 мГц. ( , f_н  6000 мГц, f_1,290 мГц).

Поэтому для перестройки передатчика в пределах возможной полосы f=3f_пр=180 мГц необходимо применять несколько приборов КИУ-50, что и используется в передатчике.

Импульсная работа усилителей прибора КИУ-50 обеспечивается модулятором, запуск которого производится импульсом, формируемым формирователем импульсов (ФИ).

Цепь формирования модулирующего импульса прибора КИУ-50:

синхронизирующий импульс СИД с блока 2РС-41 (эпюра 2) —» ждущий блокинг-генератор (эпюра 3) —» буферный усилитель 1 —» выходной усилитель (эпюра 9) —-» модулятор (эпюра 10) —-» катод прибора КИУ-50. Амплитуда модулирующего импульса на катоде КИУ-50  45 кВ.

Рис. 3.5. Спектры сигнала после смесителя:

а) небалансный смеситель; б) балансный смеситель.

Рис.3.6. Спектры сигнала после смесителей:

а) после смесителя 1; б) после смесителя 2.

Для формирования импульса стабильной длительности и для установки длительности в заданных пределах применен принудительный срыв колебаний блокинг-генератора. Цепь формирования импульса срыва блокинг-генератора: буферный усилитель 1 —» интегратор (эпюра 4) —» схема сравнения .(эпюра 5) —» буферный усилитель 2 (эпюра 6) —» блокинг-генератор. Установка длительности импульса в заданных пределах происходит изменением опорного напряжения U_оп, подаваемого на схему сравнения. Для повышения стабильности длительности импульса, поступающего на модулятор, с буферного усилителя 2 на буферный усилитель 1 и на выходной усилитель поступают импульсы отрицательной полярности (эпюры 7 и 8).

Формирование сигналов опорной частоты 3f_пр и 4f_пр происходит в блоке 2РС-24. С задающего кварцевого генератора непрерывные высокостабильные синусоидальные колебания частотой f_пр усиливаются буферным усилителем и поступают на усилители мощности по четырем каналам.

С усилителя мощности 1 сигнал частотой f_пр идет на тренажер (бл. 2РС-93). С усилителя 2 сигнал частотой f_пр идет на фазовый детектор приемника (бл. 2PС-32), где используется в качестве опорного (см. рис 3.2). С усилителей мощности 3 и 4 сигналы, частотой f_пр подаются на умножители, после умножителей сигналы частотой 3f_пр и 4f_пр усиливаются выходными усилителями и поступают на смесители прибора КИУ-50. Стробирующий импульс с РС-48 через ключи закрывает усилители 3 и 4, следовательно, в этом случае не будет напряжений с частотой 3f_пр и 4f_пр на входе КИУ-50 и выходного радиоимпульса блоков 2РС-22 и 2РС-21. Стробирующие импульсы поступают на 2РС-24 при переключении с антенны на насадку, при переключении с поиска на пеленг и при возврате антенны в точку начала сопровождения. При этом высокое напряжение с усилительных клистронов не снимается, что значительно уменьшает время готовности передатчика к работе после окончания поступления стробирующих импульсов.

СВЧ сигнал частотой f_пер=f_мг - f_пр с блока 2РС-22 подается на выходной усилитель мощности КИУ-63 блока 2РС-21 через волноводный тракт (блок 2РС-25). Выходной радиоимпульс передатчика (эпюра 16) формируется из входного (эпюра 12) и имеет меньшую длительность (рис. 3.7).

Это сделано для исключения суммирования фазовых искажений, возникающих из-за конечной величины фронта и спада модулирующих импульсов. Задержка модулирующего импульса прибора КИУ-63 на время _з осуществляется линией задержки в блоке 2РС-21.

Сформиpoванный блокинг-генератором импульс меньшей длительности усиливается в формирователе импульсов, подмодуляторе и подается на модулятор. С выхода модулятора импульс (эпюра 15) подается на катод клистрона КИУ-63, в котором происходит усиление импульса СВЧ.

Амплитуда модулирующего импульса отрицательной полярности на катоде КИУ-63  35 кВ.

Формирователь импульса блока 2PC-21 построен по такой же схеме и ничем не отличается от ФИ блока 2РС-22.

Рис 3.7.

Входной (а) и выходной (б) радиоимпульсы передатчика.

Полоса пропускания клистрона КИУ-63 составляет приблизительно1,5% от несущей частоты f_н (90 мГц в диапазоне f_н = 6000 мГц), поэтому для обеспечения перестройки передатчика в пределах возможной полосы 180 мГц применяются три клистрона КИУ-63.