Проектирование самолетного ответчика система воздушной радиолокации

При использовании общего приемопередающего тракта возникает необходимость разделения сигналов частот передатчика и приёмника для того, чтобы мощный сигнал передатчика не попал в тракт приемника и не вывел его из строя, а принимаемый сигнал не попал в тракт передатчика, тем самым, шунтируя приемник и снижая его чувствительность. В данном случае эта проблема решается при помощи частотноразделительных тройников, образуемых отрезками коаксиальных линий. Принцип работы этих тройников заключается в следующем. Длина коаксиального кабеля от общей точки приемопередающего тракта до входа полосового фильтра выбирается такой, чтобы обеспечить максимально высокое сопротивление для сигнала частоты передатчика, благодаря чему энергия передатчика почти полностью направляется в антенну. Длина коаксиального кабеля от общей точки до входа передатчика Ф7 (включая фильтр нижних частот и соединительный кабель) выбирается такой, чтобы обеспечить максимально высокое сопротивление для сигнала приёмных частот, благодаря чему энергия принимаемого сигнала почти полностью направляется на вход приёмника.

Мощность передатчика в импульсе составляет не менее 250 Вт. Передатчик настраивается на 2 любые частоты из 4-х возможных. Переключение частоты осуществляется с пульта управления тумблером «Волны».

Схема выдержки времени и ограничения загрузки обеспечивает автоматическое выключение передатчика при его перегреве из-за большой частоты запуска.

В режиме «УВД» в ответ на запрос ДРЛ кроме координатного кода, ответчик вырабатывает код ключа и информационный код.

Принцип работы СО в режиме «П-35»

Взаимодействие СО с ОРЛ осуществляется в режиме «П-35». При этом запросы ОРЛ также как и запросы ПРЛ обрабатываются в блоке посадочных сигналов. Однако в отличие от запросов ПРЛ, запросы ОРЛ не декодируются, т.к. ОРЛ излучает одноимпульсный запрос (см. таблицу 1). Кроме того, в режиме «П-35» не ведется борьба с запросами от боковых лепестков диаграммы направленности ОРЛ.

Рассмотрим цепь прохождения сигнала в режиме «П-35».

Принятые антеннами 2-го диапазона и продетектированные в детекторных секциях запросы ОРЛ поступают на входы 2Ф5-2Ф8 БПС. Через схему сложения сигналов 2-го диапазона и нормально разомкнутые контакты реле Р1-1 сигналы далее поступают на логарифмический усилитель видеосигналов и схемы сравнения каналов 3,0 и 5,4 мкс. Ввиду того, что запрос ответчика в режиме «П-35» производится одноимпульсным сигналом, пороговое напряжение в каналах не вырабатывается (схемы декодирования запросов 3,0 и 5,4 мкс закрыты), и сигналы запроса беспрепятственно проходят через схемы сравнения на усилители цепей декодирования запроса каналов 3,0 и 5,4 мкс. Далее через схему бланкирования, формирователь, нормально разомкнутые контакты реле Р3-1 и выход БПС (2Ф10) импульсы запроса поступают на вход 1Ф9 (от БПС-1) шифратора.

В шифраторе запросы ОРЛ проходят по следующей цепи: схема «ИЛИ», нормально замкнутые контакты реле Р4-5, схема регулирования порога, нормально разомкнутые контакты реле Р1-1, нормирователь видеосигналов, нормально разомкнутые контакты реле Р1-2. Далее сигнал одновременно поступает на ограничитель загрузки 1-го и 2-го диапазонов, а также на линию задержки кодирования. Ограничитель загрузки 1-го и 2-го диапазонов выполняет ту же роль, что и ограничитель загрузки 3-го диапазона. Сформированный на линии задержки кодирования ответный сигнал (координатный код) через схему «ИЛИ координатные коды П-35», нормально разомкнутые контакты реле Р2-6, нормально замкнутые контакты реле Р2-7, схему «ИЛИ» и коммутирующее устройство подается на запуск передатчика.

В случае, когда пилот нажимает кнопку «Знак» к двум импульсам координатного кода посредством схемы совпадения «И» и схемы сложения («ИЛИ координатный код П-35») добавляется третий импульс (см. таблицу 1).

Код ключа и информационный код в ответ на запросы ОРЛ и ПРЛ не вырабатываются.

8. Разработка функциональной схемы передатчика

Передатчик предназначен для генерирования ВЧ импульсов в дециметровом диапазоне волн.

Функциональная схема передатчика приведена на рис. 8.1

Модулятор представляет собой мощный транзисторный ключ, который открывается импульсами положительной полярности, поступающими от подмодулятора, и отпирает лампу задающего генератора. Запускающий импульс подмодулятора имеет на спаде выброс отрицательной полярности, ускоряющий запирание задающего генератора после окончания импульса. Вырабатываемые задающим генератором ВЧ колебания усиливаются вторым каскадом и через разделительный фильтр приемника поступают в антенну.

Автономные источники питания включают в себя трансформатор накала, низковольтный и высоковольтный выпрямители.

Трансформатор накала и низковольтный выпрямитель питаются стабилизированным напряжением ~115 В и включаются одновременно с включением ответчика. Питание накала ламп осуществляется от отдельных обмоток трансформатора, так как в в лампе нить накала соединена с катодом, а катоды ламп находится под разными потенциалами.

Высоковольтный выпрямитель питается стабилизированным напряжением 115В через схему выдержки времени и включается с задержкой 25-100 с относительного момента включения ответчика.

Рис. 8.1 Функциональная схема передатчика

Электрическая принципиальная схема передатчика приведена на рис. 8.2

Задающий генератор и усилитель мощности работают на металлокерамических триодах, включенных по схеме с общей сеткой. Импульсная модуляция передатчика осуществляется по катодной цепи лампы задающего генератора (Л1).

Катоды обеих ламп генератора и коллектор транзистора модулятора находятся под положительным напряжением 55-65 В, поступающим от низковольтного выпрямителя. В отсутствии запускающего импульса модулятор и лампы генератора заперты. Запускающие импульсы амплитудой 1-2 В поступают на базу модуляторного транзистора и открывают его. Катодная цепь лампы задающего генератора заземляется через открытый транзистор модулятора, и задающий генератор самовозбуждается.

Высокочастотные колебания из анодного контура задающего генератора поступают в катодный контур усилителя мощности, усиливаются вторым каскадом (Л2) и поступает на выход передатчика.

Резисторы R2 и R3 обеспечивают автоматическое смещение в цепи катода лампы задающего генератора на время его работы. Кроме того, резистор R3 служит для замера тока катода лампы Л1.

Резистор R5 служит для замера тока в цепи лампы Л2.

Резистор R1 согласует вход модулятора с выходом подмодулятора.

Резистор R4 служит коллекторной нагрузкой модулятора.

Низковольтный выпрямитель собран на трансформаторе Тр1 и на диоде Д1.

Напряжение выпрямителя стабилизируется стабилитроном Д2 с балластным резистором R7 и фильтрующей емкостью С1.

Высоковольтный выпрямитель, собранный на трансформаторе Тр3 и диоде Д3 с накопительной емкостью С2, выдает напряжение 1200-1300В.

Резистор R8 с резисторами R1 и R2 включены в цепь постоянного составляющей анодного тока ламп передатчика и служат для определения степени загрузки передатчика.

Конденсатор С3 - выравнивающий.

Схема электрическая принципиальная передатчика.

Расчет автогенератора

Исходными данными для проектирования и расчета схем ГВВ на металлокерамической лампе являются:

выбранный тип лампы, выходная мощность P₁, рабочая частота f, справочные данные лампы.

Справочные данные выбранного прибора в таблице. 2.

Таблица №2

Первым этапом проектирования является выбор схемы генератора. Схема ГВВ является схема с общей сеткой, которая чаще применяется в СВЧ диапазоне. Схема ГВВ приведены на рис. 8.2.

Рис. 8.2

На рисунках приведена схема с автоматическим смещением на резисторах R1, с параллельным типом питания анодных цепей. На индуктивностях L1 выделяется входное высокочастотное напряжение возбуждения. Конденсатор С1 заземляет сетку на корпус по ВЧ.

Сначала произведем расчет электронного режима работы ГВВ.

Зададимся углом отсечки тока лампы И, оптимальным значением, которого является И? И 70…120. Для выбранного угла И ?определим коэффициенты Берга ₁ и ₀. Выбирем величину E_a источника питания, близкую к типовому значению.

Угол отсечки тока лампы И=80

Коэффициенты Берга ₁=0,473

₀=0,286

E_a=27 В

Рассчитаем величину граничного коэффициента использования анодного напряжения для схемы с общей сеткой (ОС) расчет производится по формуле:

где: D-проницаемость лампы, равна 1,15%; S-крутизна входных характеристик лампы, равна 19,5 А/В; S_гр - крутизна граничного режима, равна 0,006 А/В

Определим амплитуду U_a1 - первой гармоники напряжения на лампе

В

Амплитуда тока первой гармоники на лампе

А

Постоянная составляющая тока лампы

А

Требуемое напряжение возбуждения на сетке

В

Эквивалентное выходное сопротивление ГВВ

Ом

Напряжение смещения на сетке

,

где - напряжение приведения, равное примерно напряжению запирания лампы, равно 12 В.

В

Расчет параметров сеточной цепи:

Угол отсечки тока сетки

Ток первой гармоники цепи сетки и ток постоянной составляющей

, ,

где - крутизна сеточной характеристики, при отсутствии справочного параметра, ориентировочно можно положить=1,95.

А

А

Мощность возбуждения и постоянной составляющей

Вт

Вт

Мощность, рассеиваемая на сетке

.

Вт

Входное сопротивление цепи сетки

Ом

Коэффициент усиления ГВВ по мощности

Коэффициент обратной связи, необходимый для обеспечения электронного режима в случае работы каскада как автогенератора СВЧ:

Энергетические параметры:

-потребляемая от источника питания мощность,

Вт

-мощность рассеяния на лампе,

Вт

-электронный КПД

Расчет элементов схемы (рис.3.1 а))

мкГн

мкГн

мкФ

Ом

пФ

мкГн

мкФ

мкФ

В этих формулах: - минимальное значение рабочей частоты передатчика, - рабочая частота ГВВ, - емкость анод-сетка лампы.

На этом расчет генератора СВЧ закончен

Заключение

С целью обеспечения безопасности движения авиационного транспорта и управления воздушным движением диспетчерским составом в данном курсовом проекте был разработан самолетный ответчик системы вторичной радиолокации.

Были выбраны и рассчитаны основные тактико-технические характеристики самолетного ответчика и разработана её структурная схема.

Тактико-технические характеристики спроектированного самолетного ответчика удовлетворяют техническому заданию и не противоречат нормам и требованиям по технической эксплуатации. В дальнейшем курсовой проект может быть применен для разработок и внедрения в производство.

Список литературы

1. М.И. Финкельштейн. Основы радиолокации. Москва, «Советское радио», 1973.

2. Э.А. Лутин. Радиолокационные системы. Пособие к изучению дисциплины, контрольные задания и задания на курсовой проект.

3. Сосновский А.А., Хаймович И.А. Авиационная радиолокация. Справочник. М. Транспотр, 2013.

4. Перевезенцев Л.Т., Зеленков А.В., Огарков В.Н. Радиолокационные системы аэропортов. М. Транспорт,1981.

5. Васин В.В. Справочник-задачник по радиолокации. М.: Советское радио, 1977.

Размещено на Allbest.ru