§ 1.2. ТИПОВЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОАВТОМАТИКИ

Классификация систем радиоавтоматики по виду управляемой величины.

В зависимости от вида управляемой величины можно указать три основных типа систем радиоавтоматики: системы автоматического сопровождения по направлению движущихся объектов (АСН), системы автоматического сопровождения по дальности движущихся объектов (АСД) и системы автоматической подстройки частоты (АПЧ).

Применение таких систем радиоавтоматики позволяет решать ряд задач. Так, система АСН осуществляет автоматическое измерение угловых координат движущегося объекта и одновременно пространственную селекцию этого объекта по угловым координатам.

Система АСД является устройством селекции по дальности движущегося объекта и в то же время устройством измерения расстояния до этого объекта. Еще более многообразны функции систем управления частотой генераторов. Такие системы используются в качестве следящих доплеровских измерителей скорости движущихся объектов, а также в качестве устройств частотной селекции этих объектов. Кроме того, системы ЧАП и ФАП широко применяются для постройки частоты гетеродина в супер гетеродинных радиолокационных приемных устройствах, для управления частотой гетеродина в устройствах следящего приема частотно-модулированных сигналов.

Система автоматического сопровождения по направлению движущихся объектов.

Положение движущегося объекта в какой-либо системе координат определяется расстоянием от начала координат до этого объекта и направлением из начала координат на этот объект (рис. 1.6). Направление на объект определяется двумя угловыми координатами: азимутом и углом места.

Азимутом объекта называют угол а в горизонтальной (азимутальной) плоскости между прямой соединяющей начало координат с проекцией объекта на эту плоскость, и координатной осью

Углом места объекта называют угол в вертикальной (угломест-ной) плоскости между прямой соединяющей начало координат с проекцией объекта на плоскость и прямой, проходящей через начало координат и объект.

Измерение угловых координат движущихся объектов осуществляется системой АСН. Система АСН (рис. 1.7) — это система радиоавтоматики, состоящая из приемопередающего устройства ППУ, антенны направленного действия А и двухканального следящего привода СП этой антенны, посредством которого осуществляется поворот антенны в двух плоскостях — азимутальной (горизонтальной) и угломестной (вертикальной).

Рис. 1.6

Рис. 1.7

Таким образом, система АСН состоит из двух следящих систем, в каждой из которых входной величиной является соответствующая угловая координата (азимут или угол места) движущегося объекта, а выходной величиной — угол, определяющий положение равносигнального направления РСН в азимутальной или угломестной плоскости. Обычно такие радиотехнические системы работают в импульсном режиме, т. е. излучают в пространство короткие (длительностью с и менее) радиоимпульсы с частотой повторений При этом антенна работает и на прием и на передачу: посредством антенного переключателя она подключается поочередно то к передатчику, та к приемнику.

Антенна системы АСН является антенной направленного действия. Из теории антенн известно, что если перед излучателем электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты поместить параболический отражатель, размеры которого значительно превышают длину волны этих колебаний, то излученная электромагнитная энергия будет распространяться лишь в узкой конусообразной области пространства, симметричной относительно электрической оси антенны. При этом интенсивность излучения внутри этой области зависит от направления излучения: по мере удаления от электрической оси антенны интенсивность излучения убывает.

Зависимость относительной интенсивности излучения от направления характеризуется диаграммой направленности антенны.

Плоская диаграмма направленности, показанная на рис. 1.8, а характеризует распределение интенсивности излучения в плоскости, проходящей через электрическую ось антенны. Максимум

излучения соответствует направлению электрической оси антенны. Кроме того, диаграмма направленности антенны устанавливает зависимость коэффициента усиления антенны (при работе ее на прием) от направления прихода сигнала, отраженного от цели.

Антенна направленного действия совместно с приемопередающим устройством образует угловой дискриминатор системы АСН.

Рис. 1.8

При этом внутри диаграммы направленности формируется равносигнальное направление, обладающее тем свойством, что при совпадении его с направлением на объект напряжение на выходе дискриминатора равно нулю. Если же равносигнальное направление не совпадает с направлением на объект, т. е. если возникает угловое рассогласование то на выходе дискриминатора появляется напряжение ошибки пропорциональное рассогласованию: где коэффициент передачи радиотехнического углового дискриминатора.

Рис. 1.9

На рис. 1.9 приведена функциональная схема одной из следящих систем, образующих систему АСН, состоящая из измерителя рассогласования, или углового дискриминатора УД , усилительного устройства У и исполнительного двигателя ИД с редуктором Р. Объектом управления ОУ является следящая антенна А системы АСН. Кроме того, для получения требуемых динамических характеристик следящей системы в ее состав введено корректирующее устройство КУ. Оно состоит из тахометрического моста, вырабатывающего напряжение, пропорциональное скорости вращения ротора исполнительного двигателя, и дифференцирующей цепи и представляет собой цепь гибкой обратной связи, или связи по ускорению, охватывающей усилитель и исполнительный двигатель следящей системы.

Возникающее в результате движения объекта рассогласование преобразуется угловым дискриминатором в напряжение ошибки которое поступает на вход усилителя следящей системы. Выходное напряжение усилителя подводится к цепи управления исполнительного двигателя. Под действием этого напряжения ротор

двигателя начинает вращаться с угловой скоростью и через редуктор поворачивает антенну в соответствующей плоскости в сторону уменьшения рассогласования.

Для обеспечения поворота антенны в двух плоскостях выходные оси двигателей азимутальной и угломестной следящих систем соединены с антенной посредством карданного подвеса. Если с неподвижным основанием антенны совместить систему координат, то угловое положение антенны относительно этого основания определит азимут объекта в горизонтальной плоскости и угол места объекта — в вертикальной.

Заметим, что исполнительный двигатель с редуктором совместно со следящей антенной представляют собой неизменяемую часть системы АСН с заданными динамическими характеристиками. Эти характеристики должны быть учтены при разработке управляющего устройства — усилителя с корректирующими цепями — для получения требуемых динамических характеристик всей системы. Поэтому в качестве объекта управления системы АСН целесообразно рассматривать не одну антенну, а антенну и исполнительный двигатель с редуктором как единое целое (в динамическом отношении). При этом динамические свойства антенны, характеризуемые ее моментом инерции относительно выходной оси следящей системы учитывают при расчете постоянной времени исполнительного двигателя.