Файл: Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ..pdf

Стадия восстановления 4—5 обусловлена зарядом конденса­ тора Сс. Цепь заряда: + Еа, R&, Сс, участок управляющая сет­ к а — катод, RK, минусовый полюс источника. За счет зарядного тока получается небольшой всплеск напряжений на управляю­ щей сетке и катоде. В целях уменьшения реакции нагрузки на фантастронный генератор выходное напряжение снимают иног­ да не с анода, а с небольшого катодного сопротивления. Боль­ шим достоинством фантастрона является то, что длительность генерируемых им импульсов прямо пропорциональна управляю­ щему напряжению. Минимальное анодное напряжение в рабо­ чей стадии определяется линией критического режима, а макси­ мальное— напряжением Еа.

Основным достоинством данной схемы является линейный характер спадания анодного напряжения.

§ 7, Способы задержки импульсов по времени

Для задержки импульсов по времени в импульсной технике используются два основных метода создания задержки: с по­ мощью искусственной линии и с помощью фазовращателей.

Рис. 161. Задержка импульсов с помощью искус­ ственной линии

Для передачи импульса к зажимам какой-нибудь цепи с оп­ ределенной временной задержкой широко применяется искусст­ венная линия (рис. 161). Параметрами такой линии являются число звеньев п, индуктивность L и емкость С каждого звена.

Волна напряжения распространяется вдоль линии не мгно­ венно, а с определенной конечной скоростью. Поэтому если на один конец линии будет воздействовать импульс напряжения Ывх, то на другом-ее конце импульс ивых появится не сразу, а че­ рез некоторое время ?зад, называемое временем задержки.

167

Линия задержки не должна искажать форму передаваемого импульса, и затухание импульса при его распространении вдоль

где п —число ячеек искусственной линии; L и С — параметры каждой ячейки.

Достоинствами искусственной линии являются возможность получения постоянной задержки с большой точностью и просто­ та исполнения схемы.

Наибольшая задержка, которую можно получить практиче­ ски с ПОМОЩЬЮ искусственной ЛИНИИ, /зад = 4 0 0 мкс.

З а д е р ж к а с п о м о щ ь ю у л ь т р а з в у к о в о й л и н и и. В ультразвуковых устройствах задержки импульсов использует­ ся конечная скорость распространения механических колебаний в акустической среде. В таких устройствах можно осуществить постоянную временную задержку сигнала от нескольких микро­ секунд до миллисекунд. Функциональная схема устройства по­ казана на рис. 162.

Рис. 162. Функциональная схема ультразвуковой за­ держки

Сущность метода заключается в следующем. Импульсное на­ пряжение, подлежащее задержке, управляет работой генератора электрических колебаний высокой частоты 1. С выхода генера­ тора электрические колебания, модулированные по амплитуде входным импульсным напряжением, подаются на электромеха­ нический преобразователь 2, в котором электрический сигнал преобразуется в механические колебания, распространяющиеся в акустической среде 3 с определенной скоростью. Пройдя путь

I, колебания, задержанные на время, равное tsад = — , достигают

второго электромеханического преобразователя 4, в котором происходит обратное преобразование механических колебаний в электрический сигнал той же частоты. После усилителя 5 вы­ сокочастотный сигнал детектируется детектором 6, в результате чего на выходе последнего выделяется огибающая модулирую­ щего напряжения, имеющая форму входного импульса.

В качестве электромеханических преобразователей обычно применяются кристаллы кварца, турмалина или сегнетовой со­ ли, обладающие прямым и обратным пьезоэлектрическим эф­

1 6 8

фектом. Сущность пьезоэлектрического эффекта заключается в том, что при воздействии на пластину кристалла переменных электрических зарядов в кристалле возникают механические ко­ лебания, и наоборот, воздействие переменного давления на по-

.верхность кристалла вызывает возникновение на нем меняющих­ ся электрических зарядов. Наплучшпм типом преобразователя в ультразвуковых линиях задержки является кварц. Следует от­ метить, что наибольший коэффициент преобразования достига­ ется при условии, когда частота воздействующего на кристалл напряжения равна его собственной резонансной частоте. Вот почему необходимо предварительное преобразование входного импульса в колебания высокой частоты.

З а д е р ж к а с п о м о щ ь ю ф а з о в р а щ а т е л е й . Как уже отмечалось, импульсы можно формировать из синусоидального напряжения. В этом случае задерживать их по времени можно, изменяя фазу синусоидального напряжения. Устройства для из­ менения фазы называются фазовращателями. Они позволяют за счет изменения фазы синусоидального напряжения произво­ дить плавную задержку импульсов в пределах периода

(0—360°).

Существуют четыре вида фазовращате­ лей: потенциометрические, мостиковые, ем­ костные и индуктивные (гониометрические). В радиолокации и импульсной технике на­ иболее широкое применение получили емко­

ных металлических дисков, между которы­ ми вращается третий, эксцентрично закреп­ ленный и выполненный из диэлектрика. Один из неподвижных дисков сплошной (обозначен пунктирной линией), другой со­ стоит из четырех равных, секторов, электри­ чески изолированных друг от друга. Эти четыре сектора называются входными пла­ стинами фазовращателя, сплошной диск — выходной пластиной, а подвижный — рото­ ром фазовращателя.

На входные пластины подаются напря­ жения с фазорасцепляющего каскада со сдвигом фаз -90° относительно друг друга.

С выходной пластины снимается переменное напряжение, на­ чальная фаза которого может быть изменена на любой угол в пределах 360°.

При отсутствии подвижного диска на выходной пластине на­ водятся синусоидальные напряжения за счет одинаковой по ве­

169

Р А З Д Е Л II

УСТРОЙСТВО РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ

Г л а в а 1

АНТЕННЫ И ФИДЕРНО-ВОЛНОВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА

Антеннами называются радиотехнические устройства, пред­ назначенные для излучения и приема электромагнитных волн. Передающая антенна может принимать энергию в соответствую­ щем частотном диапазоне. Это свойство, называемое обратимо­ стью антенны, при работе РЛС в импульсном режиме позволя­ ет использовать одну антенну при передаче и приеме сигналов. Переключение режимов работы антенны производится антен­ ными переключателями.

Основными характеристиками антенны являются рабочий диапазон частот, ширина диаграммы направленности, коэффи­ циент направленного действия, коэффициент усиления, входное сопротивление. В зависимости от длины рабочей волны и такти­ ко-технических характеристик существуют различные конструк­ ции и типы антенн (рис. 164).

Любая антенна состоит из излучателя электромагнитной энергии и системы формирования диаграммы направленности нужной конфигурации.

§ I. Понятие об излучении антенны

Простейшим излучателем является симметричный полуволно­ вой вибратор, называемый иначе диполем. Он представляет со­ бой четвертьволновую разомкнутую линию, провода которой раз­ вернуты на 1>80° (рис. 165, а, б). Вибратор сохраняет свойства двухпроводной линии. В нем создаются стоячие волны, при этом на концах провода всегда получаются узлы тока и пучности на­ пряжения. Напряжения и ток в вибраторе находятся в проти­ вофазе и изменяются по знаку каждые полпериода. То же са­ мое происходит с электрическим и магнитным полями, которые вместе образуют электромагнитное поле .(рис. 165, в, г).

Процесс образования электромагнитных волн в пространст­ ве, окружающем вибратор, называется излучением.

Обратный процесс — индуцирование переменного электриче­ ского тока в вибраторе, помещенном в электромагнитном поле,

называется радиоприемом.

171

Рис. 164. Типы антенн

Силовые линии

П

(~ )

1-«-.А /4-Н

U

аб

172

Электромагнитные волны всегда имеют определенную поля­ ризацию. Принято поляризацию радиоволн определять по на­ правлению электрического поля. Когда вибратор расположен вертикально, то волна поляризована вертикально, так как элек­ трические силовые линии расположены в вертикальной плоско­ сти. Если же вибратор расположен горизонтально, то излучае­ мые им волны имеют горизонтальную поляризацию.

Точечный излучатель обеспечивает излучение электромагнит­ ной энергии по всем направлениям одинаково. Все реальные антенны имеют более или менее направленное излучение. На­ правленность излучения антенны определяется характеристикой (диаграммой) направленности, углом излучения и коэффициен­ том направленного действия.

Диаграмма направленности (ДН) показывает зависимость плотности потока мощности П или амплитуды напряженности поля антенны Е от направления в пространстве для равноуда­ ленных точек наблюдения. Так как она характеризует интенсив­ ность излучения антенны в различных направлениях, то для пол­ ной характеристики излучения антенны ее рассматривают отдель­ но в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Различные фор­ мы диаграмм направленности показаны на рис. 166. На графи­ ках эта зависимость изображается кривыми линиями в полярной или прямоугольной системе координат.

Рис. 166. Типы диаграмм направленности:

а —• косекансная; б — лопаточная; в — игольчатая; г — веерная; д — торо­ идальная

173