УПОС Тема 2 Занятие 1_2022

1.

ТЕМА №2
Преселекторы
ЗАНЯТИЕ №1
Входные устройства различных
частотных диапазонов
1

2.

Цель занятия
Дать систематизированные
основы научных знаний по
принципам построения
преселекторов, входных
устройств и цепей, устройств
переключения и защиты
радиолокационных приемников.
2

3.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Общие сведения о преселекторах и
входных устройствах (ВУ).
2. Входные цепи (ВЦ) на элементах с
сосредоточенными параметрами.
3. ВЦ на элементах с распределенными
параметрами.
4. Устройства переключения и защиты
(УПЗ) во входных устройствах
радиолокационных приемников.
3

4.

1 Вопрос. Общие сведения о преселекторах и входных
устройствах (ВУ)
ВУ и УВЧ составляют преселектор,
в котором осуществляется предварительное усиление
принятого сигнала по мощности на несущей частоте (по
основному каналу приема) и предварительная
избирательность по побочным каналам приема.
4

5.

Входное устройство (ВУ) - совокупность элементов размещенных
между точками подключения выхода приемной антенны (1…1‘) и
точками подключения входа первого активного элемента (2…2’) .
Входная цепь (ВЦ) - совокупность пассивных элементов, с
помощью которых производится межкаскадное соединение.
ВЦ – функционально необходимая часть ВУ. Она связывает антенну
с входом усилительного каскада.
5

6.

Функции ВУ:
- частотная избирательность сигналов;
1-спектр сигнала
2-спектр шумов
3-спектр помех
4- АЧХ ВУ
- передача слабых сигналов с минимальными потерями;
- обеспечение однонаправленной передачи сигналов;
- коммутация линий передачи и приема сигналов;
- защита активных элементов приемника от перегрузки;
- измерение параметров и характеристик приемника.
6

7.

Состав ВУ:
1. Широкополосная колебательная система;
2. Согласующие устройства рабочего диапазона;
3. Переключатели;
4. Элементы измерительного комплекса (генератор шума, циркулятор,
переключатель режимов и т. п.);
5. Элементы комплекса защиты от перегрузки (аттенюаторы,
ограничители, циркуляторы и т. п.).
Элементы 3, 4, 5 могут не входить в состав ВУ.
ВЦ предназначена для частотной избирательности и передачи
слабых сигналов с минимальными потерями.
7

8. Классификация ВЦ:

по элементной базе:
- на элементах с сосредоточенными параметрами;
- на элементах с распределенными параметрами;
- комбинированные;
по способу частотной перестройки:
- с фиксированной настройкой;
- со скачкообразной перестройкой частоты;
- с плавной перестройкой частоты;
по структуре соединяемых элементов:
- одноканальные по входу и выходу;
- многоканальные;
- комбинированного типа.
Эквивалентная схема
одноканальной ВЦ
Ф - сопротивление линии связи антенны и ВУ.
8

9.

Технические показатели ВУ (ВЦ):
- коэффициент трансформации сопротивлений
n
RН
Rвх
RН
nОПТ
ф
- коэффициент передачи напряжения
К uВУ
RН n
ф n 2 RН
- коэффициент передачи мощности
К u ВУмакс 0,5
RН
К рВУ 1
,
R0
R0 -резонансное сопротивление ВУ без учета нагрузки.
9

10.

- коэффициент шума
1
К ш .ВУ
Кр
- полоса пропускания;
- коэффициент ослабление помехи п ;
- диапазон перестройки по частоте;
- время переключения.
10

11.

2. ВЦ на элементах с сосредоточенными параметрами
Используются в длинноволновом диапазоне волн, выполняются в виде КК.
По способу связи с источником сигнала и нагрузкой они могут быть с:
- внешнеемкостной
связью (а); с. 49
- внутриемкостной
связью (б);
- автотрансформаторной
связью (в);
- трансформаторной
связью (г);
- индуктивно-емкостной
связью с антенной (д);
- автотрансформаторно
– емкостной связью (е).

12.

По виду избирательных (резонансных) систем:
- одноконтурные;
- двухконтурные;
- многоконтурные.
Наиболее распространена схема ВУ с двумя связанными
контурами с.50
Подбирая Ссв формируют АЧХ ВУ с плоской вершиной и крутыми
боковыми скатами обеспечивают лучшую избирательность.
12

13.

В РЛ приемниках антенна связана с ВУ коаксиальным фидером
несимметричное ВУ с автотрансформаторной связью с.51
Особенность: для
обеспечения режима бегущей
волны в фидере необходимо
в точках а,б
Rвх ф
С С1 С М С ВХ
С ВХ - входная емкость транзистора
С М 3...5 ПФ
– емкость монтажа
f ↑ - С1↓ или убирают настройка сердечником L1
13

14.

Вопрос 3. ВЦ на элементах с распределенными параметрами
Используются в диапазоне СВЧ (выше 250…300 МГц),
выполняются:
на отрезках коаксиальных линий;
полосковых (микрополосковых) линиях;
волноводах.
Коаксиальные линии :
применяются в метровом диапазоне волн;
затухание мало и изменяется с ростом f в пределах 10 ... 15 дБ/м.
Полосковые и микрополосковые линии:
применяются в ДМ, СМ, ММ диапазонах волн;
добротность фильтров не высока, но они
технологичны,
малогабаритны,
низкая стоимость,
хорошо сочетаются с полупроводниковыми приборами.
14

15.

Принципиальная схема ВУ на
отрезках полосковой линии
с.53
Разомкнутый конец отрезка линии 1
нагружен на емкость
С С1 СВХ СМ
и эквивалентен индуктивности
Способы перестройки по частоте:
1 c 4
изменением длины линии 1 с помощью короткозамыкателя;
изменением емкости контура.
ВУ на полосковой линии имеют низкую избирательность
(колокольная АЧХ).
15

16.

В диапазоне ДМВ чаще используются ВУ, выполненные в виде
гребенчатого фильтра (с.55)
Принципиальная схема
Эквивалентная схема
16

17.

ВУ на отрезках прямоугольных и круглых волноводов
Применяются в СМ и коротковолновой части ДМ диапазона .
Используются многозвенные фильтры, состоящие из нескольких
последовательно включенных резонаторов.
Резонатор представляет отрезок волновода с диафрагмами (с.55)
типы диафрагм:
индуктивные;
емкостные;
резонансные.
Подстройка по частоте осуществляется
с помощью настроечного винта.
17

18.

Вопрос 4. Устройства переключения и защиты (УПЗ) во
входных
устройствах
приемников
Задача
-защита
приемника отрадиолокационных
энергии зондирующих сигналов.
1. При использовании малошумящих УВЧ и полупроводниковых ПЧ
РВХ . ДОП 100
Ризл=1 … 10 МВт.
Pизл
10 g
70...80 ДБ.
Необходима развязка трактов
Pвх.доп
мВт.
2. При приеме отраженного сигнала ВУ должно передавать на вход
РПрУ сигнал с минимальными потерями.
Для решения этих задач антенные переключатели (АП) и УЗП.
АП служит для быстрого и синхронного переключения антенны
РЛС из тракта РПУ на вход РПрУ при приеме сигнала и обратного
переключения в момент излучения следующего импульса.
Виды АП:
газовые разрядники;
ферритовые циркуляторы;
переключатели на диодах.
18

19.

Устройство защиты приемника (УЗП) - предназначено для
снижения до безопасного уровня проникающих на вход РПрУ
мощных сигналов.
Качество работы УЗП характеризуется
потерями запирания
РВХ -мощность, поступающая на вход УЗП;
РВЫХ
PВХ
Lзап 10 g
,
PВЫХ
-мощность, снимаемая с выхода УЗП.
УЗП с p - i - n – диодами
При большой входной мощности R диодов уменьшается
и они шунтируют тракт часть мощности отражается от них.
19

20.

Изменение сопротивления диода начинается с порога
ограничения Рпор.
АХ p-i -n диода (с.61)
Зависимость потерь
запирания диода от уровня
входной мощности
20

21.

Для уменьшения порога ограничения в качестве источника
смещения используют диодный детектор VD1, установленный на
входе УЗП.
(С.62)
Часть мощности входного колебания детектируется диодом VD1
и подается в качестве управляющего воздействия на p - i - n –
диоды.
21

22.

ВЫВОДЫ
Входные устройства обеспечивают :
- частотную избирательность сигналов за счет применения КК;
- передачу слабых сигналов с минимальными потерями
путем согласования входного и выходного сопротивлений;
- однонаправленную передачу сигналов;
- коммутацию трактов передачи и приема сигналов;
-защиту активных элементов приемного тракта от перегрузки.
22