Дисциплина: Основы радиолокации и построения ЗРК (ЗРС)

Дисциплина: Основы радиолокации и построения ЗРК (ЗРС)

Тема № 7 Приёмные системы РЛС

ЗАНЯТИЕ № 2. • Амплитудный детектор. • Частотный детектор. • Фазовый детектор.

Учебные цели: 1. Изучить принцип построения и функционирования детекторов приемного устройства РЛС.

Учебные вопросы: 1. Амплитудный дектектор. 2. Частотный детектор. 3. Фазовый детектор. 4. Выдача заданий на курсовую работу «Эскизный расчёт РЛС» .

Литература: 1. Дружинин В. В. Справочник по основам радиолокационной техники. Стр. 344 - 352, 353 -367. 2. Карпекин В. Е. , Кротов Г. В. , Рябцев И. Ф. Передающие системы. Стр 3 -32.

Амплитудный детектор (АД) осуществляет преобразование амплитудно-модулированного электрического колебания высокой частоты в модулированное колебание. АД может решать одну из двух задач: а) Преобразование радиоимпульсов в видеоимпульсы, представляющие собой огибающую отдельных радиоимпульсов б) Преобразование последовательности радиоимпульсов в напряжение, изменяющееся по амплитуде в соответствии с изменением амплитуды радиоимпульсов, т. е. выделение огибающей амплитуд последовательности радиоимпульсов

Первую задачу решают импульсные детекторы, а вторую – пиковые. Основной задачей детектирования импульсных сигналов с огибающей U(t) является обеспечение минимальных искажений её за счет переходных процессов в амплитудном детекторе. Импульсный детектор. Пусть на вход детектора поступает прямоугольный радиоимпульс. Положительные полуволны напряжения открывают диод VD 1. Ток, протекающий через диод, заряжает конденсатор нагрузки Сн. Отрицательные полуволны входного напряжения закрывают диод. Конденсатор медленно разряжается через резистор нагрузки Rн. На выходе детектора получается почти прямоугольный видеоимпульс с пульсирующей вершиной. Реально эти пульсации очень малы и их не учитывают. Следовательно, амплитудный детектор выделяет огибающую входного амплитудно- модулированного напряжения.

Форма видеоимпульсов на выходе детектора зависит от сопротивления резистора нагрузки и ёмкости конденсатора нагрузки. 1. При увеличении ёмкости Сн увеличивается длительность фронта и спада видеоимпульсов, так конденсатор большей ёмкости медленнее заряжается и разряжается. Форма видеоимпульса ухудшается. Увеличение длительности спада видеоимпульсов приводит к ухудшению разрешающей способности РЛС по дальности. Увеличение ёмкости Сн приводит к увеличению коэффициента фильтрации Кф, поэтому пульсации вершины видеоимпульса незначительны. 2. При уменьшении ёмкости Сн форма видеоимпульса улучшается, но возрастают пульсации его вершины. Это может нарушить устойчивую работу радиоприёмника. 3. При увеличении сопротивления резистора R н увеличивается коэффициент передачи детектора. Амплитуда видеоимпульса возрастает и приближается к амплитуде входного радиоимпульса. Однако при этом увеличивается время нарастания и время спада видеоимпульса. Это ухудшает точность определения дальности до цели и разрешающую способность РЛС. 4. При уменьшении сопротивления R н уменьшается коэффициент передачи и амплитуда видеоимпульса. Но при этом форма импульса улучшается. Это улучшает точность определения дальности до цели и разрешающую способность РЛС. ВЫВОД: в радиолокационном приёмнике сопротивление нагрузки детектора Rн и ёмкость Сн надо выбирать из ряда противоречивых требований.

Особенности пикового детектора. Принципиальная схема пикового детектора по внешнему виду не отличается от схем амплитудного детектора. Различие заключается лишь в величине времени разряда ёмкости нагрузки. Однако следует отметить, что величина коэффициента передачи и R вх пикового детектора в g =Тп/ и раз меньше, чем у импульсного АД (g - скважность радиоимпульсов). Из этого следует, что для повышения коэффициента передачи и Rвх в пиковом детекторе требуется резкое увеличение сопротивления нагрузки (до нескольких мегом). Это накладывает жесткие условия на величину внутреннего сопротивления диода в пиковом детекторе. Идеальным в этом отношении являются вакуумные диоды. Недостатком рассмотренной схемы пикового детектора является неточное описание огибающей последовательности радиоимпульсов. Данный недостаток проявляется в тех случаях, когда за большим по амплитуде радиоимпульсом следует малый.

Частотный детектор. Частотным детектором (ЧД) называется устройство, выходное напряжение которого пропорционально частоте входного сигнала. Работа ЧД осуществляется в два этапа: - первоначальное преобразование вида модуляции (ПВМ) к виду, удобному для детектирования - затем собственно детектирование. По типу ПВМ частотные детекторы подразделяются на три группы: -частотно-амплитудные; -частотно-фазовые; -частотно-импульсные. Широкое распространение получили частотно-амплитудные ЧД. Две другие группы позволяют получить достаточно высокое качество детектирования, но относительно сложнее и требуют больших уровней входных сигналов.

Простой ЧД состоит: - из одиночного колебательного контура, расстроенного относительно несущей частоты принимаемого сигнала; - и обычного амплитудного детектора. При изменении частоты входного сигнала амплитуда напряжения на контуре ЧД будет изменяться в соответствии с его АЧХ, т. е. честотно модулированное входное напряжение радиосигнала будет преобразовано контуром в амплитудно-модулированное напряжение. Выходное напряжение контура ЧД далее необходимо продетектироватъ с помощью амплитудного детектора.

Фазовый детектор. Фазовым детектором (ФД) называется устройство, вырабатывающее напряжение, пропорциональное разности фаз воздействующих на вход колебаний. В общем случае ФД представляет собой умножитель с нагрузкой в виде фильтра нижних частот. Одно из подаваемых колебаний является опорным, другое - сигнальным. При этом частоты обоих сигналов должны быть одинаковы. Амплитуда выходного напряжения фазового детектора пропорциональна отклонению фазы сигнального напряжения относительно опорного, т. е. Uвых= F( )

Основные характеристики ФД. 1. Амплитудно-фазовая характеристика - зависимость амплитуды выходного напряжения от разности фаз, т. е. Uвых= F( с- о)= F( ) 2. Крутизна характеристики ФД - производная выходного напряжения по фазовому углу при заданных значениях Uc и Uo Sфд=d. Uвых/d 3. Коэффициент передачи ФД - отношение величины выходного напряжения к величине входного сигнала при заданных значениях с и 0 Кфд= Uвых/ Uвх

Вывод: Приемная система радиолокационной станции выполненная по схеме супергетеродинного приемника обладает высокими характеристиками и широко используется в радиолокационных станциях ЗРК (ЗРС).