Рисунок 5 Помеховый сигнал
Функциональная схема такой станции активных помех может быть представлена в виде Рисунок 6.
Рисунок 6 Функциональная схема САП
Антенны (приемная и передающая) – (А1, А2) принимают и излучают электромагнитные волны, чаще всего с круговой поляризацией. Тип антенны определяется рабочим диапазоном частот, подавляемых РЭС. У нас антенна задана в виде ФАР, в качестве которой разумно выбрать волноводно-щелевую решетку (ВЩР). ВЩР достаточно легко встраивается в фюзеляж самолета, на борту которого предполагается установить передатчик помех (ПП). Входное сопротивление ВЩР определяется по формуле [5]:
, (1)
где , – внутренние размеры волновода, - длина волны. Для заданного диапазона частот , . Размеры волновода выбираем из условия:
, .
Пусть , , тогда из выражения (1) следует что . Однако, разработчики антенн согласовывают входное сопротивление своего изделия с . В качестве примера ВЩР можно привести Рисунок 7.
Рисунок 7 ВЩР с механическим сканированием
Разведывательный приемник (РП) служит для усиления принимаемых сигналов. В зависимости от назначения станции помех он выполняется либо по схеме прямого усиления, либо по супергетеродинной схеме. Наиболее важными характеристиками РП являются: полный рабочий диапазон частот, время перестройки (пропускная способность), чувствительность, точность определения параметров принимаемых сигналов, разрешающая способность, способ поиска разведывательного сигнала по частоте и вероятность его обнаружения.
Усилитель мощности (УМ) обеспечивает заданную мощность помехового сигнала и амплитудную модуляцию его по заданному закону. В нашем случае прямоугольные импульсы.
Модулятор позволяет формировать низкочастотные модулирующие колебания заданной формы, величины и параметров. У нас он представляет собой импульсный усилитель сигнала, подаваемый вход с выхода РП.
Преобразователь частоты (ПЧ). В преобразователь частоты входит смеситель, на который подается входной сигнал и сигнал с диапазонного передатчика. Диапазонные передатчики (ДП) классифицируются по величине перекрываемого диапазона [2]:
1) узкодиапазонные - ;
2) широкополосные - ;
по способу перекрытия диапазона ДП бывают:
а) с плавной перестройкой;
б) с дискретной перестройкой;
в) с сеткой фиксированных частот (применяемых в широкодиапазонных передатчиках).
В широкодиапазонных передатчиках перестройка осуществляется либо с помощью комбинации дискретной (по поддиапазонам) и плавной (внутри каждого поддиапазона) перестройки, либо с помощью синтезаторов частот-возбудителей, формирующих сетку высокостабильных фиксированных частот.
Синтезаторы частот выполняют по сложной многокаскадной схеме, структура которой определяется принципом действия синтезатора. В настоящее время практическое применение находят два вида синтезаторов.
1. Синтезаторы частот прямого когерентного синтеза выполняют по схеме, использующей один высокостабильный опорный генератор и серию когерентных преобразователей колебаний с частотами, кратными частоте опорного генератора. Сущность выполняемых преобразований сводится к алгебраическим операциям сложения, вычитания, умножения, деления когерентных колебаний. При этом формируется сетка частот вида: , , , , где , — любые целые числа.
Обобщенная функциональная схема синтезатора показана на Рисунок 8.
Рисунок 8
2. Синтезаторы частот косвенного некогерентного синтеза выполняются по схеме синхронизации колебаний автономного перестраиваемого генератора, работающего на заданной фиксированной частоте, с заданной выходной мощностью, колебаниями высокостабильного опорного генератора с помощью системы ФАПЧ (Рисунок 9). Таким образом, перестройка частоты осуществляется путем выбора соответствующих значений , : , где — коэффициент умножения частоты опорного генератора; — коэффициент деления делителя частоты.
Основные преимущества синтезатора косвенного некогерентного синтеза:
- высокая стабильность ;
- лучшие габаритно-массовые характеристики по сравнению с синтезатором частот прямого когерентного синтеза.
Рисунок 9
Схема запоминания частоты (СЗЧ) запоминает несущую частоту полезного сигнала подавляемой РЭС на заданное время. Различают устройства-схемы кратковременного и длительного запоминания частоты. Принцип действия этих устройств основан на рециркуляции или регенерации колебаний, распространяющихся в электромагнитной системе СВЧ какого-либо типа. Например, известны устройства СЗЧ на ЛОВ ЖИГ-фильтрах и др. Простейшей СЗЧ является схема АПЧ генератора. В простейших САП схема запоминания частоты отсутствует, и запоминание несущей частоты и настройка ПП на неё осуществляется оператором. К СЗЧ предъявляются следующие требования: время запоминания, точность фиксирования и удержания частоты, диапазон запоминания, разрешающая способность (одновременного запоминания частоты).
Передатчик помех (ПП) состоит из источника колебаний несущей частоты (усилителя мощности) и источника низкочастотных модулирующих колебаний (модулятора).
Электрический расчет ПП
Составим структурную схему усилителя мощности (УМ).
Рисунок 10 Структурная схема ВЧ тракта
При расчете электронного режима транзисторов воспользуемся методикой предназначенной для расчета режима мощного транзистора СВЧ [3]. Рассмотренная методика может быть использована для расчета режима мощного транзистора усилителя, работающего на частотах порядка сотен мегагерц, и позволяет получить параметры режима, достаточно близкие к экспериментальным. На значениях частот 1…3 ГГц погрешность расчета возрастает из-за использования упрощенной эквивалентной схемы транзистора и недостаточной точности при определении её параметров. Выберем схему подключения транзистора с ОБ, т.к. при таком включение значительно возрастает верхняя рабочая частота до и др. Эквивалентная схема усилителя ОБ для тока и напряжения первой гармоники представлена как Рисунок 11.
Рисунок 11 Эквивалентная схема усилителя
Расчет выходного усилителя мощности
Выбор типа транзистора
Выбор транзистора осуществляется с учетом типа модуляции, диапазона рабочих частот, полосы пропускания, требований к управлению (способа перестройки), характера и параметров нагрузки, а также возможностей обеспечения заданного уровня выходной мощности.
Так же при выборе транзистора необходимо руководствоваться следующими соображениями. Коэффициент усиления обратно пропорционален квадрату частоты. Поэтому, если известно из справочных данных, что транзистор на частоте имеет коэффициент усиления , то на некоторой, более низкой рабочей частоте , его коэффициент усиления можно оценить примерно, как . Схема включения транзистора определяется, как правило, его конструкцией, в которой с корпусом соединяется один из электродов (эмиттер, база). Рекомендуется использовать СВЧ-транзистор на мощность не менее , указанной в справочнике. Сильное недоиспользование транзистора приводит к снижению его усилительных свойств. Предлагаемая в [3] методика расчета исходит не из , а из мощности , развиваемой эквивалентным генератором тока . Мощность в схеме ОБ следует взять больше, чем требуемая , так как значительная часть мощности, развиваемая генератором тока поступает во входную цепь усилителя. На в схеме ОБ берется на больше , на эта доля меньше.
Как мы уже выяснили ранее, необходимая выходная мощность по первой гармоники должна быть , диапазон рабочих частот , тип модуляции – импульсная. С учетом потерь в согласующей СВЧ-цепи (возьмем их равными , дальнейший расчет покажет более точное значение), необходимая мощность, на выходе транзистора, по первой гармоники определяется, как . Тогда выходная мощность равна . Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяет транзистор 2Т919А [9].
Таблица 1 Параметры транзистора 2Т919А (ВУМ)
|
|
Предельные эксплуатационные |
Типовой режим |
||||||||||||||||||||||||||
|
Uкэдоп |
Uбэдоп |
Iкmaxдоп |
Iк0доп |
Iкр |
Rпк |
Tпдоп |
Tк |
Pкдоп |
fн…fв |
f ‘ |
P’вых |
K’p |
η’э |
U’к0 |
||||||||||||||
|
В |
А |
ºС/Вт |
ºС |
Вт |
МГц |
МГц |
Вт |
|
% |
В |
||||||||||||||||||
|
Б |
45 |
3.5 |
1.5 |
0.7 |
1.5 |
12 |
150 |
85 |
10 |
700…2400 |
2000 |
4.4 |
4.4 |
33 |
28 |
|||||||||||||
|
Электрические параметры и параметры эквивалентной схемы |
||||||||||||||||||||||||||||
|
h21э |
U’ |
Sгр |
fгр |
Cк |
Cка |
Cэ |
Cкп |
rб |
rэ |
rк |
Lб |
Lэ |
Lк |
|||||||||||||||
|
|
В |
См |
ГГц |
пФ |
Ом |
нГ |
||||||||||||||||||||||
|
15 |
0.7 |
0.13 |
1.8 |
7.5 |
2.5 |
100 |
5 |
0.5 |
0.14 |
0.7 |
0.14 |
0.7 |
0.7 |
|||||||||||||||
