ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩАЯ СВЧ-ЧАСТЬ МАЛОГАБАРИТНОГО РАДИОЛОКАТОРА АКТИВНОЙ ГОЛОВКИ САМОНАВЕДЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК G01S13/04 G01S7/28 H01P11/00 

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к конструкции СВЧ-части малогабаритного радиолокатора активной головки самонаведения (АГСН).

Известна [1] конструкция приемопередающей части малогабаритного радиолокатора, содержащая антенное устройство, расположенное в подвижной части радиолокатора, осуществляющей ориентацию направления антенны, а также каналы приемного и передающего устройств, расположенные в неподвижной части радиолокатора, которые через циркулятор соединены с антенным устройством. Для соединения подвижной и неподвижной частей радиолокатора использован изгибаемый СВЧ-тракт в виде волновода с вращающимися переходами, который подключен между антенным устройством и циркулятором.

Изгибаемый СВЧ-тракт имеет повышенные потери. Он включен перед приемным устройством и увеличивает коэффициент шума приемного канала на величину этих потерь.

Он также включен после передающего устройства, что приводит к уменьшению выходной мощности передающего канала на величину потерь. В результате уменьшается дальность действия радиолокатора. Уменьшение дальности действия можно компенсировать увеличением мощности передатчика, что связано с увеличением размеров радиолокатора, массы и потребления электрической энергии.

Конструкция изгибаемого СВЧ-тракта с вращающимися переходами громоздка. Гораздо удобнее использовать гибкий кабель, но его потери велики (например, 3дБ, в то время как у волноводов с вращающимися переходами - около 1дБ).

Задачей, решаемой изобретением, является повышение дальности действия радиолокатора путем уменьшения влияния потерь СВЧ-трактов, соединяющих подвижную и неподвижную части приемного и передающего каналов на СВЧ характеристики этих каналов.

Для решения этой задачи и достижения заявленного технического результата (уменьшения влияния потерь изгибаемых СВЧ-трактов) предлагается приемопередающая СВЧ-часть малогабаритного радиолокатора активной головки самонаведения, содержащая СВЧ-часть приемного канала и СВЧ-часть передающего канала, подключенные через циркулятор к антенному устройству, а также изгибаемые СВЧ-тракты для соединения подвижной и неподвижной частей радиолокатора, в которой СВЧ-часть приемного канала, имеющая коэффициент усиления, превышающий единицу, выходной усилитель передающего канала, циркулятор и антенное устройство выполнены в виде моноблока на общем основании и расположены в подвижной части радиолокатора, при этом антенное устройство расположено на одной стороне основания моноблока, а СВЧ-часть приемного канала, выходной усилитель передающего канала и циркулятор - на другой стороне основания моноблока, а изгибаемые СВЧ-тракты, выполненные в виде гибких СВЧ-кабелей или подвижных соединений волноводных элементов, включены между СВЧ-вводами/выводами моноблока и частями приемного и передающего каналов, расположенными в неподвижной части радиолокатора.

При этом СВЧ-часть приемного устройства выполнена в виде малошумящего усилительно-преобразовательного устройства с коэффициентом усиления, составляющим 10 и более раз.

Выходной усилитель передающего канала выполнен с коэффициентом усиления, составляющим 10 и более раз.

В основании моноблока выполнены выборки в виде сквозных или глухих отверстий. По крайней мере, одна из выборок может быть заполнена материалом с удельным весом, превышающим удельный вес основания.

При такой конструкции приемопередающей СВЧ-части изгибаемый СВЧ-тракт включен после СВЧ-части приемного канала. Известно [2], что при каскадном включении усилителей приемного канала вклад в коэффициент шума последующего каскада уменьшается в Ку1 раз, где Kу1 - коэффициент усиления первого каскада. Заявляемый технический результат (уменьшение влияния потерь изгибаемого СВЧ-тракта) проявляется при любых значениях коэффициента усиления СВЧ-части приемного канала, превышающих 1. При достаточно большом коэффициенте усиления (10 и более раз) уменьшение влияния потерь СВЧ на параметры радиолокатора становится существенным (на порядок и более).

Кроме того, в предлагаемой конструкции изгибаемый СВЧ-тракт включен перед выходным усилителем передающего канала. В этом случае снижение влияния потерь в изгибаемом тракте проявляется при любых значениях коэффициента усиления выходного усилителя передающего канала, превышающих 1. При достаточно большом усилении (10 и более раз) уменьшение влияния потерь на СВЧ-параметры радиолокатора становится существенным (на порядок и более).

Столь эффективное снижение влияния потерь в изгибаемых СВЧ-трактах на параметры радиолокатора позволяет отказаться от громоздких волноводов с вращающимися переходами и применять удобные в эксплуатации гибкие СВЧ-кабели.

Предлагаемая конструкция обеспечивает стабильность фазовых и амплитудных характеристик трехканального приемника, которые после калибровки не зависят от углов прокачки антенны, так как элементы устройства расположены в непосредственной близости от антенны и соединены жесткими трактами.

Массы узлов моноблока должны быть сбалансированы относительно поперечных осей вращения и продольной оси для обеспечения уменьшения нагрузок на механизмы привода подвижной части при больших ускорениях, воздействующих на радиолокатор в АГСН. Для обеспечения такой балансировки в основании моноблока изготовлены выборки в виде сквозных и глухих отверстий. Пустые выборки компенсируют избыток масс расположенных поблизости узлов. Отсутствие выборок, а также выборки, заполненные грузиками из материалов с высоким удельным весом, превышающим удельный вес материала основания (например, из свинца), компенсируют недостаток масс узлов моноблока.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых представлены: фиг.1 - один из вариантов выполнения блок-схемы предлагаемой приемопередающей СВЧ-части малогабаритного радиолокатора, фиг.2 - приемопередающий моноблок, вид сбоку, фиг.3 - приемопередающий моноблок, вид с “неизлучающей стороны”.

Как показано на фиг.1, приемопередающая СВЧ-часть малогабаритного радиолокатора содержит СВЧ-часть приемного канала 1 (содержащую, например, последовательно соединенные управляемое защитное устройство, малошумящий усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты), к выходу которой (выводу моноблока) подключен изгибаемый СВЧ-тракт 2, через который СВЧ-часть приемного канала 1 соединена с устройством обработки сигнала и другими устройствами приемного канала, расположенными в неподвижной части радиолокатора. СВЧ-часть передающего канала содержит выходной усилитель 3 передающего канала. К входу выходного усилителя 3 (вводу моноблока) подключен изгибаемый СВЧ-тракт 4, соединяющий выходной усилитель 3 непосредственно или через предварительный усилитель с задающим генератором, расположенным в неподвижной части радиолокатора. СВЧ-часть приемного канала 1 и выходной усилитель 3 передающего канала подключены через циркулятор 5 к антенному устройству 6. Эти устройства образуют приемопередающий моноблок.

Приемопередающий моноблок, конструкция которого показана на фиг.2 и 3, собран на основании 7 и расположен в подвижной части радиолокатора. Изгибаемые СВЧ-тракты 2 и 4 выполнены в виде гибких кабелей и помещены в жгуты, содержащие также кабели питания и управления. Выходной усилитель 3 соединен с циркулятором 5 через волновод 8, а СВЧ-часть приемного канала 1 соединена с циркулятором 5 через полужесткий кабель 9. В основании для балансировки выполнены сквозные 10 и глухие 11 выборки, некоторые из них заполнены грузиками из свинца 12.

При работе приемопередающей СВЧ-части радиолокатора в режиме передачи на вход изгибаемого СВЧ-тракта 4 подается сигнал передающего канала с частотой f_c, он усиливается выходным усилителем 3 и через плечо циркулятора 5 попадает в антенное устройство 6 и излучается. При работе приемопередающей СВЧ-части радиолокатора в режиме приема принимаемый антенным устройством 6 СВЧ-сигнал через второе плечо циркулятора 5 попадает на вход СВЧ-части приемного канала 1, усиливается, преобразуется по частоте в f_пч с помощью сигнала гетеродина f_г и через изгибаемый СВЧ-тракт 2 направляется для дальнейшей обработки в неподвижную часть радиолокатора.

Рассмотрим на конкретном примере, каким может быть выигрыш в излучаемой мощности передающего канала и снижении коэффициента шума приемного канала в предлагаемой конструкции при размещении приемопередающего моноблока на подвижной части радиолокатора. В частности, выходной усилитель в виде многолучевого клистрона при кратковременной работе имеет выходную мощность до 500 Вт при коэффициенте усиления около 40 дБ. При оценке будем считать, что потери гибкого СВЧ-тракта (Аг), находятся в пределах от 1 до 3 дБ. Потери в циркуляторе составляют 0,4 дБ. В случае размещения моноблока на подвижной части потери в волноводном тракте выходной усилитель - циркулятор - антенна составляют 0,9 дБ.

Вариант 1: Аг=1дБ. При размещении выходного усилителя на неподвижной части (как в прототипе) излучаемая мощность составляет 325 Вт, потери - 175 Вт. При размещении выходного усилителя на подвижной части (как в изобретении) излучаемая мощность - 406 Вт, потери - 94 Вт, причем потери входной мощности в изгибаемом тракте - 6 мВт. Выигрыш в излучаемой мощности от размещения моноблока на подвижной части составляет 81 Вт (19,1 дБВт).

Вариант 2: Аг=3дБ. При размещении приемного модуля и выходного усилителя на неподвижной части (как в прототипе) излучаемая мощность составляет 203 Вт, потери - 297 Вт. При размещении на подвижной части излучаемая мощность - 406 Вт, потери - 94 Вт, при этом потери входной мощности в изгибаемом тракте 10-15 мВт. Выигрыш в излучаемой мощности от размещения ППМ на подвижной части (как в изобретении) составляет 203 Вт (23,1 дБВт).

В СВЧ-части приемного канала предлагаемого устройства (фиг.1) суммарное усиление составляет около 25 дБ, в результате чего влияние потерь включаемого далее изгибаемого СВЧ-тракта, соединяющего СВЧ-часть приемного канала с неподвижной частью на коэффициент шума радиолокатора снижается более чем на два порядка и становится пренебрежимо малым.

Предлагаемая конструкция может быть изготовлена в соответствии с приведенным описанием и при использовании обычного технологического оборудования, известного в радиоприборостроении.

Источники информации

1. Патент США №4562439, МПК G 01 S 7/28, опубл. 31.12.85.

2. К.И.Алмазов-Долженко. Коэффициент шума и его измерение на СВЧ. М.: Научный мир, 2000 г.

Приемопередающая СВЧ-часть малогабаритного радиолокатора активной головки самонаведения, в которой СВЧ-часть приемного канала, выходной усилитель передающего канала, циркулятор и антенное устройство выполнены в виде моноблока на общем основании в подвижной части радиолокатора и соединены с неподвижной частью изгибаемыми СВЧ-трактами, причем СВЧ-часть приемного канала, выходной усилитель передающего канала и циркулятор расположены на одной стороне основания, а антенное устройство - на другой его стороне. Основание моноблока имеет выборки для обеспечения балансировки масс узлов подвижной части. Техническим результатом является снижение влияния потерь в изгибаемых СВЧ-трактах на параметры радиолокатора. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ПриемопередающаяСВЧ-часть малогабаритного радиолокатора активной головки самонаведения, содержащая СВЧ-часть приемного канала и СВЧ-часть передающего канала, подключенные через циркулятор к антенному устройству, а также изгибаемые СВЧ-тракты для соединения подвижной и неподвижной частей радиолокатора, отличающаяся тем, что СВЧ-часть приемного канала, имеющая коэффициент усиления, превышающий единицу, выходной усилитель передающего канала, циркулятор и антенное устройство выполнены в виде моноблока на общем основании и расположены в подвижной части радиолокатора, при этом антенное устройство расположено на одной стороне основания моноблока, а СВЧ-часть приемного канала, выходной усилитель передающего канала и циркулятор - на другой стороне основания моноблока, а изгибаемые СВЧ-тракты, выполненные в виде гибких СВЧ-кабелей или подвижных соединений волноводных элементов, включены между СВЧ-вводами/выводами моноблока и частями приемного и передающего каналов, расположенными в неподвижной части радиолокатора.2. Приемопередающая СВЧ-часть по п.1, отличающаяся тем, что СВЧ-часть приемного устройства выполнена в виде малошумящего усилительно-преобразовательного устройства с коэффициентом усиления, составляющем 10 и более раз.3. Приемопередающая СВЧ-часть по п.1, отличающаяся тем, что выходной усилитель передающего канала выполнен с коэффициентом усиления, составляющем 10 и более раз.4. Приемопередающая СВЧ-часть по п.1, отличающаяся тем, что в основании моноблока выполнены выборки в виде сквозных или глухих отверстий.5. Приемопередающая СВЧ-часть по п.4, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одна из выборок заполнена материалом с удельным весом, превышающим удельный вес основания.