Материал: Листов, Константин Михайлович. Радио и радиолокационная техника и их применение

прикладывается напряжение, имеющееся на накопительном элементе (за исключением напряжения, теряемого в модули­ рующем устройстве). Происходящий при этом частичный раз­ ряд накопительного элемента обеспечивает генераторную лампу энергией, необходимой для возникновения и поддер­ жания в ней колебаний высокой частоты. Следующее через небольшой промежуток времени размыкание модулирующего устройства разрывает цепь разряда' и генерация импульса высокой частоты прекращается.

В качестве модулирующих устройств могут применяться электровакуумные (триоды и тетроды) и газонаполненные (тиратроны) лампы, а также электромеханические устрой­ ства. Электровакуумные и газонаполненные лампы отпи­ раются положительным импульсом напряжения, формируе­ мым в модуляторе.

Включенный в цепь заряда ограничитель, представляющий собой активное сопротивление или катушку индуктивности (применение последней с энергетической точки зрения более целесообразно), выполняет в модуляторе две важные функ­ ции: в период пауз обеспечивает постепенный заряд на­ копительного элемента, а в моменты генерации зондирующих импульсов предотвращает возникновение больших токов в цепи заряда, защищая тем самым источник питания от пере­ грузки.

Таким образом, модулятор станции обеспечивает включе­ ние высокочастотного генератора через -определенные проме­ жутки времени и генерирование им импульсов заданной формы и длительности.

Как легко заметить, импульсная модуляция является раз­ новидностью амплитудной, так как Модулятор изменяет ампли­ туду генерируемого станцией сигнала от некоторого макси­ мального значения (в момент излучения импульса) до нуля (в период пауз в работе передатчика).

В радиолокационных станциях, работающих в режиме не­ прерывного излучения радиоволн, модуляторы могут быть ис­ пользованы для фазовой или частотной модуляции излучае­ мого сигнала. Так, например, в самолетных радиолока­ ционных высотомерах малых высот, с которыми читатель познакомится в разделе, посвященном описанию радио­ локационных средств ПВО, модулятор служит для плавного изменения частоты излучаемых колебаний в заданных пре­ делах.

Генератор. В качестве генераторных ламп в станциях при­ меняются, как правило, специальные высокочастотные триоды, магнетроны и клистроны. Триоды используются в основном в станциях метрового и дециметрового диапазонов волн. В мощ­ ных передатчиках сантиметровых волн триодные генераторные лампы неприменимы. Во-первых, это связано с тем, что при

221

высоких частотах (сантиметровые волны соответствуют ча­ стотам 3000 Мгц и выше) на работу лампы начинает влиять инерция электронов и время пролета их от катода к аноду становится сравнимым с периодом колебаний.

Остановимся на этом явлении более подробно. Как из­ вестно, генераторная лампа, включенная в колебательный контур, поддерживает в нем незатухающие колебания, по­ полняя энергию в такт происходящим колебаниям. Для этого на сетку лампы подается переменное напря­ жение, которое отпирает и запирает лампу в определенные моменты времени синхронно с возникающими в контуре колебаниями. При работе лампы в диапазоне более низких ра­ диочастот движущиеся от катода к аноду элек­ троны, пролетая междуэлектродное простран­ ство за ничтожную долю периода колебаний, достигают анода, в требуемые моменты вре­ мени. При таких частотах лампа может счи­

таться безынерционным прибором.

При работе в диапазоне сверхвысоких ча­ стот длительность периода колебаний оказы­ вается настолько малой, что она становится сравнимой с временем пролета электронами междуэлектродного пространства. В резуль­ тате элект-роны достигают анода с опозданием (со сдвигом по фазе), что снижает коэффи­ циент полезного действия лампы. Поэтому каж­

дая лампа имеет определенную предельную рабочую частоту, при превышении которой лампу вообще нельзя применять. Для сдвига предельной частоты в область более высоких ча­ стот были разработаны специальные конструкции высокоча­ стотных триодов — лампы маячкового типа (рис. 116), у ко­ торых расстояние между катодом, сеткой и анодом было сде­ лано очень небольшим. Однако при этом увеличилась воз­ можность пробоя между электродами, в связи с чем эти лампы используются для генерирования колебаний небольшой мощ­ ности только в приемных устройствах или небольших мало­ мощных передатчиках диапазона сантиметровых волн.

Второй фактор, влияющий на качество работы триодов в диапазоне сверхвысоких частот,— это междуэлектродные емкости и индуктивности вводных контактов ламп. Между­ электродные емкости шунтируют рабочие цепи лампы, а ин­ дуктивности вводов создают большие сопротивления. Кроме того, эти емкости и индуктивности создают паразитные связи между элементами схемы, нарушающие нормальный режим работы колебательного контура.

В связи с указанными выше-отрицательными свойствами триодных генераторов на сверхвысоких частотах в передат-

222

чнках радиолокационных станций сантиметрового и примы­ кающей к нему части дециметрового диапазонов волн приме­

Открытые двухпроводные линии состоят из двух парал­ лельных проводников, расположенных для уменьшения по­ терь на излучение на небольшом расстоянии один от другого и закрепленных изолирующими распорками, фиксирующими взаимное расположение проводов.

В закрытой двухпроводной линии проводники окружены

223

йыбод о т ра ж ат ел я

а наст раиВоющее ^ 'устройство

О т р а ж а т е л ь

Объемный

резонатор

■Петля Выбода

Кат од

Корпус-

Остальные

ионоль

Коаксиальный

ВыВод

Рис. 118. Общий вид клистрона

Л H R ijx n p o Q o d H b ie п и н и и

Рис. 119. Линии передач высокочастотной энергий:

А — двухпроводные линии, открытые (о) и экранированные (6); Б — коак­

сиальные линии, гибкие (в), твердые с диэлектрическими изоляторами (г) и металлическими изоляторами (б); В ’— волноводы круглого (е) и прямо­ угольного (ж) сечения; гибкая секция волновода (з)

224

экранирующей металлической оболочкой, что предотвращает излучение линии и прием ею внешних радиосигналов, создаю­ щих помехи, особенно когда линия работает на прием.

Коаксиальная линия имеет только один внутренний про­ водник, а вторым проводником в ней служит внешняя метал­ лическая оболочка. В гибком коаксиальном кабеле простран­ ство между внешним и внутренним проводниками заполнено диэлектриком, допускающим изгиб фидера, например поли­ этиленом или бусинками из твердого диэлектрика (высокоча­ стотного фарфора и т. п.). Внешний проводник в таком ка­ беле представляет собой металлическую оплетку, защищен­ ную сверху изоляционным слоем.

Твердая коаксиальная линия имеет жесткие внутренний и внешний проводники, причем последний выполняется в виде металлической трубки и закрепляется с помощью диэлектри­ ческих шайб либо специальными четвертьволновыми метал­ лическими изоляторами.

Волноводы, наиболее часто применяемые в радиолока­ ционных станциях сантиметрового и миллиметрового диапа­ зонов, представляют собой полые металлические трубы круг­ лого или прямоугольного сечения, внутри которых происходит передача радиоволн. Чтобы при неподвижном положении приемно-передающей аппаратуры станции антенна могла по­ ворачиваться на определенный угол, используются отрезки гибких волноводов, а чаще всего — специальные вращающиеся сочленения фидеров. Если приемно-передающая аппаратура смонтирована на одном основании с антенной и вместе с ней поворачивается, вращающиеся сочленения отсутствуют.

к аппаратуре

а — типа „волновой канал"; 6 — с плоскопараллельным расположением вибраторов

Антенны. Для излучения зондирующих импульсов и приема отраженных радиосигналов в радиолокационных станциях применяются антенны различных типов и конструкций, обеспечивающие, как правило, направленное излучение и прием.

В диапазоне метровых волн в основном применяются ан­ тенны типа «волновой канал» или антенны с плоскопарал­ лельным расположением излучателей (рис. 120 ), в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн — параболические, ру­ порные, щелевые и линзовые антенны (рис. 121). Каждая из этих антенн имеет свои преимущества и недостатки, и выбор той или иной антенны определяется тактическим назначением станции и предъявляемыми к ней требованиями.

Рис. 121. Антенны сантиметровых и миллиметровых волн:

а — с отражателем в форме параболоида вращения; б — рупорная; в — щелевая; г — лин­

зовая (стрелками показано направление максимума излучения)

Антенный переключатель. Импульсный метод работы ра­

них наступает длительная пауза в работе генератора станции и слабые отраженные сигналы не подавляются мощными им­ пульсами своего передатчика.

Однако постоянное подключение передатчика и приемника станции к одной антенне привело бы к порче высокочувстви­ тельных входных цепей приемного тракта станции мощным зондирующим импульсом. Для предотвращения этого прием­

передача». Этот переключатель автоматически отключает приемник от антенны в момент посылки передатчиком зонди­ рующего импульса и вновь подключает его после окончания импульса. Большая частота повторения циклов работы переключателя (до нескольких тысяч в секунду), определяе­ мая частотой повторения зондирующих импульсов, в сочета-

226