Модернизация канала формирования импульсов запуска блока Т-17М
Содержание
Список сокращений
Введение
1. Обоснование необходимости модернизации канала формирования
импульсов запуска блока Т-17М
1.1 Анализ работы систем СДЦ и измерения дальности РЛС 1РЛ33М3 при
формировании импульсов синхронизации
1.2 Анализ работы аналога модернизируемого устройства
1.3 Обоснование необходимости модернизации канала формирования
импульсов запуска блока Т-17М
2. Модернизация канала формирования импульсов запуска блока Т-17М
РЛС 1РЛ 33М3 за счет применения новой элементной базы
2.1 Разработка структурной схемы системы синхронизации
2.2 Разработка функциональной схемы системы синхронизации
2.3 Модернизация канала формирования импульсов запуска блока Т-17М
3. Исследование возможности применения модернизированного
устройства для синхронизации работы импульсных устройств РЛС 1РЛ33М3
Заключение
Список использованной литературы
Список
сокращений
ВЧП - вобуляция частоты повторения
ДОГ - детектор огибающей
ЗСУ - зенитная самоходная установка
ИЗ - импульс запуска
ИЗП - импульс запуска передатчика
КУА - канал угловой автоматики
ЛЗ - линия задержки
РГД - развертка грубой дальности
РЛС - радиолокационная станция
РТД - развертка точной дальности
СДЦ - селекция движущихся целей
СИД - система измерения дальности
СОЦ - станция обнаружения и целеуказания
СРП - счетно-решающий прибор
СРП - счетно-решающий прибор
СС - система синхронизации
ССЦ - станция сопровождения целей
ТРУ - тренировочное устройство
УУС - ультраузкий строб
ЦВС - цифровая вычислительная система
ЧПК - череспериодная компенсация
Введение
Постоянное совершенствование средств воздушного нападения,
опыт войн и вооруженных конфликтов последних десятилетий предъявляют повышенные
требования к возможностям зенитных комплексов ближнего действия по обнаружению,
сопровождению и поражению воздушных целей в различных условиях обстановки.
Однако подавляющее большинство зенитных комплексов ближнего
действия разработано и принято на вооружение в 60-80 годах прошлого века. Это
обусловливает потребность в проектировании новых и глубокой модернизации
существующих образцов вооружения для соответствия уровню развития и возможным
способам противоборства средствам воздушного нападения. Известно, что
аппаратура ЗСУ-23-4МЗ выполнена на старой элементной базе, что влечет за собой
ряд существенных недостатков:
низкий коэффициент готовности зенитной самоходной установки
(ЗСУ) в силу частого выхода из строя систем радиолокационной аппаратуры,
основными элементами которой являются лампы;
трудности в ремонте и эксплуатации, так как запасные части,
инструмент и принадлежности (ЗИП), поставлявшиеся промышленностью практически
полностью израсходованы, в настоящее время заводами-изготовителями не
производятся, соответственно, не поступают в подразделения, вооруженные
ЗСУ-23-4МЗ, и ремонтные органы;
отсутствие возможности использовать широкие возможности новой
элементной базы, использующей цифровую технику и компьютерные технологии для
улучшения боевых возможностей зенитных комплексов, повышения технической
оснащенности образцов вооружения, микроминиатюризации аппаратуры изделий
военного назначения (минимизации их массогабаритных характеристик и
потребляемой мощности).
импульс запуск радиолокационная станция
Из этого следует необходимость модернизации радиолокационной
аппаратуры ЗСУ-23-4МЗ, используя новую элементную базу и достижения науки и
технике на современном этапе с целью расширения боевых возможностей зенитной
самоходной установки.
В дипломном проекте рассматривается возможность модернизации
канала формирования импульсов запуска блока Т-17М радиолокационной станции
(РЛС) 1РЛ33М3 за счет применения новой элементной базы. Как известно, в РЛС
1РЛ33М3 нет отдельной системы синхронизации, а ее функции выполняют канал
формирования импульсов запуска I, конструктивно размещенный в системе селекции движущихся
целей (СДЦ), и система измерения дальности (СИД), формирующая ряд служебных
импульсов, запускающих различные устройства станции в нужный момент времени.
Учитывая то, что любая модернизация требует значительных
материальных затрат, предполагается разработать устройство, отличающееся
простотой и невысокой стоимостью. При этом требования, которые предъявляются к
каналу формирования импульсов запуска согласно техническим характеристикам
станции, должны быть сохранены в разрабатываемом устройстве, основу которого
составляют элементы цифровой техники.
1.
Обоснование необходимости модернизации канала формирования импульсов запуска
блока Т-17М
1.1
Анализ работы систем СДЦ и измерения дальности РЛС 1РЛ33М3 при формировании
импульсов синхронизации
Особенностью РЛС 1РЛ33М3 является то, что в ее составе
отсутствует отдельная система, обеспечивающая синхронную работу во времени
импульсных устройств локатора. Функцию такой системы выполняют отдельные каналы
в составе системы селекции движущихся целей и системы измерения дальности.
Для решения задачи синхронизации во времени работы всех
импульсных систем необходимо в каждом периоде повторения РЛС выработать ряд
импульсов (рисунок 1.1), которые позволили бы в нужный момент времени
сформировать:
импульс запуска передатчика;
импульс стробирования КУА;
импульс сброса детектора огибающей (ДОГ) канала угловой
автоматики (КУА) приемной системы;
развертку грубой дальности (РГД) с подвижным однокилометровым
стробом на ней;
развертку точной дальности (РТД) с дырочным визиром на ней;
развертку индикатора поиска со стробными метками на ней;
развертки на потенциалоскопах системы СДЦ.
Первичные синхронизирующие импульсы запуска I поступают из
системы СДЦ в канал формирования импульсов запуска II (ИЗ II). В частоте
повторения импульсов запуска I содержится информация о режиме работы станции (штатный или
вобуляция частоты). Канал формирования импульсов запуска (рисунок 1.2)
предназначен для формирования импульсов запуска I (ИЗ I) c постоянной или
переменной частотой повторения.
Канал формирования импульсов запуска работает в двух режимах:
с постоянной и переменной частотами повторения.
Рисунок 1.1 - Временные диаграммы импульсов синхронизации
Рисунок 1.2 - Канал формирования импульсов запуска.
Схема электрическая функциональная
Режим с постоянной частотой повторения.
Канал включается в данный режим работы при постановке
тумблера В37-10 ВОБУЛЯЦИЯ-ВЫКЛЮЧЕНО в положение "ВЫКЛЮЧЕНО". Реле Р1
обесточено. В работе канала принимает участие только генератор импульсов. Он
представляет собой блокинг-генератор, работающий в автоколебательном режиме.
При подаче питающих напряжений блокинг-генератор вырабатывает видеоимпульсы (ИЗ
I) положительной полярности амплитудой 30 В и длительностью 2 мкс. Частота повторения
этих импульсов постоянная и определяется величиной управляющего напряжения,
снимаемого с потенциометра R5 ШТАТН.
Режим с переменной частотой повторения.
Канал включается в данный режим работы при постановке
тумблера В37-10 ВОБУЛЯЦИЯ-ВЫКЛЮЧЕНО в положение "ВОБУЛЯЦИЯ". На реле
Р1 подается напряжение +27 В, оно срабатывает и подключает выход генератора
управляющего напряжения ко входу генератора импульсов. Генератор управляющего
напряжения собран по схеме мультивибратора с формирующей цепью.
При подаче питающих напряжений он вырабатывает пилообразное
напряжение амплитудой 30 В и частотой повторения 250 Гц. Это напряжение
подается на генератор импульсов и определяет частоту повторения ИЗ I.
Далее процесс формирования импульсов синхронизации продолжается
в системе измерения дальности.
Система измерения дальности предназначена для измерения
дальности до цели и выдачи этих данных в счетно-решающий прибор (СРП), а также
для синхронизации по времени работы всех импульсных устройств РЛС.
Функционально система измерения дальности включает следующие
каналы для формирования служебных (синхронизирующих) импульсов:
канал формирования эталонного и калибровочного напряжения;
канал формирования импульсов запуска II;
канал формирования строб-импульсов.
Канал формирования импульсов запуска II предназначен для
выработки импульсов запуска II, временное положение которых жестко связано с
определенной фазой эталонного напряжения. Работа канала формирования импульсов
запуска II рассматривается совместно с каналом эталонных и калибровочных
напряжений, который состоит из кварцевого генератора 150 кГц, обострителя и
калибратора. Принцип формирования импульса запуска II поясняется рисунком 1.1
Кварцевый генератор вырабатывает синусоиду частотой 150 кГц. С помощью
обострителя синусоида преобразуется в "пики" напряжения, следующие с
той же частотой.
"Пики" напряжения поступают в канал формирования
импульса запуска II, канал формирования импульсов запуска передатчика, ЧПК и ТРУ, а
также на фазовращатель канала автодальномера в качестве эталонного напряжения.
На генератор селектирующего импульса поступают импульсы
запуска I положительной полярности амплитудой не менее 30 В, длительностью 1,2
мкс и неподвижные "пики" частотой 150 кГц (рисунок 1.3). Генератор
селектирующего импульса представляет собой два ждущих мультивибратора.
Первый ждущий мультивибратор запускается импульсом запуска I
и срывается первым пиком, следующим за импульсом запуска I.
Задним фронтом выработанного импульса запускается ждущий
мультивибратор, который вырабатывает селектирующий импульс длительностью 8 мкс,
амплитудой не менее 30 В. Этот импульс подается на генератор импульсов запуска
II, куда также поступают неподвижные "пики" частотой 150 кГц.
Генератор представляет собой ждущий блокинг-генератор с лампой запуска, которая
выполняет также роль временного селектора.
Рисунок 1.3 - Канал формирования импульсов запуска II.
Канал эталонного и калибровочного напряжений.
Схема электрическая функциональная
В момент совпадения селектирующего импульса с одним из пиков
генератор вырабатывает импульс запуска II длительностью 1,5 мкс, амплитудой не
менее 40 В.
Так как работу канала формирования импульса запуска II
обеспечивают два несинхронных генератора (кварцевый генератор и генератор
импульса запуска I), то период повторения импульсов запуска II может изменяться
относительно периода импульсов запуска I в пределах 6,7 мкс. В дальнейшем
импульс запуска II поступает в аппаратуру опознавания (блок Т-70), в котором
задерживается на 13,5 мкс. Задержанные импульсы запуска II поступают в канал
формирования импульсов запуска передатчика (ИЗП), ЧПК и ТРУ, временное
положение которых жестко связано с определенной фазой эталонного напряжения, а
также в канал формирования строб-импульсов.
Канал формирования импульсов запуска передатчика, ЧПК и ТРУ
(рисунок 1.4) предназначен для выработки импульсов запуска ЧПК, импульсов
запуска ТРУ и импульсов запуска передатчика.
Рисунок 1.4 - Канал формирования импульсов запуска
передатчика, ЧПК и ТРУ. Схема электрическая функциональная
На вход генератора селектирующего импульса подается импульс
запуска II, задержанный в блоке Т-70 на 13,5 мкс (рисунок 1.1).
Генератор представляет собой ждущий блокинг-генератор с
лампой запуска. Под действием импульсов запуска II он вырабатывает
селектирующие импульсы длительностью 6,7 мкс, которые через катодный
повторитель подаются на трехотводную линию задержки.
Катодный повторитель обеспечивает согласование выходного
сопротивления генератора с входным сопротивлением линии задержки. Селектирующий
импульс, задержанный линией задержки на 9-11 мкс, поступает на генератор
импульсов запуска ЧПК, куда поступают также "пики" напряжения
частотой 150 кГц. Генератор импульсов запуска ЧПК представляет собой ждущий
блокинг-генератор с лампой запуска, выполняющей одновременно роль временного
селектора. В момент совпадения селектирующего импульса с третьим
"пиком" генератор вырабатывает импульс запуска ЧПК длительностью 1,5
мкс, амплитудой 100 В, задержанный относительно импульса запуска II на 13,4
мкс. С выхода генератора импульс запуска ЧПК поступает в блок Т-18М на запуск
генератора импульсов канала формирования разверток потенциалоскопов в масштабе 15
км и на запуск канала контрольного сигнала.
С другого выхода линии задержки селектирующий импульс,
задержанный на 25 мкс, подается на генератор импульсов визира и запуска ТРУ,
который представляет собой ждущий блокинг-генератор с лампой запуска. Под действием
селектирующего импульса генератор вырабатывает импульс запуска ТРУ
длительностью не более 1,5 мкс и амплитудой не менее 75 В. Эти импульсы
подаются в блок Т-23М2 на запуск генератора пилообразного напряжения и через
высокочастотный разъем Ф21-1 - на запуск тренировочного устройства.
Селектирующий импульс, задержанный линией задержки на 28-31
мкс, поступает на генератор импульса запуска передатчика (ИЗП), куда подаются
также "пики" частотой 150 кГц. Генератор ИЗП представляет собой
ждущий блокинг-генератор с лампой запуска, выполняющей одновременно роль
временного селектора. В момент совпадения селектирующего импульса с шестым
"пиком" генератор вырабатывает импульс запуска передатчика. Генератор
ИЗП имеет два выхода. С одного выхода импульс подается на запуск передатчика.
С другого выхода импульс подается на запуск:
системы поиска при масштабе 15 км;
генератора импульсов блока Т-18М при работе системы поиска на
масштабе 20 км.
Канал формирования строб-импульсов (рисунок 1.5) предназначен
для формирования подвижных импульсов сброса, строба I, строба II, ультраузкого
строба (УУС).
Канал запускается импульсами запуска II (рисунок 1.1),
которые поступают на генератор грубой задержки (фантастрон), представляющий
собой генератор линейно-падающего напряжения со схемой сравнения. При
поступлении импульса запуска II фантастрон вырабатывает линейно-падающее
напряжение, которое подается на схему сравнения, куда подается также постоянное
управляющее напряжение с потенциометра дальности, величина которого обратно пропорциональна
дальности, установленной по шкалам дальности блока механизма дальности Т-22М1.
В момент равенства этих напряжений генератор грубой задержки вырабатывает
подвижный селектирующий импульс длительностью 6,7 мкс, амплитудой не менее 50
В, временное положение которого грубо определяет дальность до цели, если
электрические визиры на развертках дальности совмещены с отметкой от цели. Этот
импульс подается на генератор импульсов сброса, куда подаются также подвижные
"пики" 150 кГц с блока Т-22М1. Генератор импульса сброса представляет
собой ждущий блокинг-генератор с лампой запуска, выполняющей одновременно роль
временного селектора.
В момент совпадения подвижного селекторного импульса с одним
из "пиков" генератор формирует импульс сброса, длительностью примерно
1,5 мкс, амплитудой не менее 60 В, который поступает на временной
дискриминатор, а через катодный повторитель на схему ДОГ блока Т-9М и на линии
задержки ЛЗ21-4 и ЛЗ21-6. Линии задержки имеют два вывода. С одного из выводов
импульс сброса, задержанный на 3,4 мкс, поступает на запуск генератора импульса
строба I. С другого вывода импульс сброса, задержанный на 4,4 мкс, поступает на
запуск генератора строба II.
Схемы обоих генераторов одинаковы и представляют собой ждущие
блокинг-генераторы с лампами запуска и ограничителями выходных импульсов.
Генератор импульса строба I вырабатывает положительный
видеоимпульс длительностью 6,7 мкс, амплитудой порядка 100 В, который поступает
на генератор импульсов дальности и на катодный повторитель. С выхода катодного
повторителя импульс строба I подается:
в блок Т-28М для создания подвижных стробных меток дальности;
через контакты переключателя в положении "РАБОТА" на
вертикально-отклоняющие пластины для создания электрического визира на
развертке грубой дальности;
на управляющий электрод электронно-лучевой трубки для подсвета
прямого хода развертки точной дальности;
через контакты переключателя в положениях "РАБОТА" и
"КАЛИБРОВКА" на запуск генератора развертки точной дальности.
Генератор импульса строба II вырабатывает положительный
видеоимпульс длительностью не более 3,9 мкс, амплитудой не более 75 В, которые
подаются к контактам реле. Реле управляется тумблером СТРОБ - УУС и кнопкой
АВТОМ. на рукоятке управления блока Т-55М.
Если тумблер поставлен в положение "СТРОБ", то
независимо от того, нажата или нет кнопка АВТОМ., импульс строба II будет
поступать на шестой каскад УПЧ канала угловой автоматики блока Т-9М (реле
обесточено).
Если нажата кнопка АВТОМ. и тумблер поставлен в положении
"УУС", то реле срабатывает и импульс строба II поступает на линии
задержки ЛЗ21-2 и ЛЗ21-3, которые имеют 2 вывода с различным временем задержки.
Импульс, задержанный на 1,3 мкс, запускает генератор УУС, который собран по
схеме ждущего блокинг-генератора с лампой запуска, каскадом срыва и
ограничителем выходного напряжения. Импульс строба II, задержанный на 1,6 мкс,
поступает на срыв генератор импульса УУС. Таким образом, генератор импульса УУС
вырабатывает видеоимпульс положительной полярности длительностью не более 0,3
мкс, амплитудой не более 100 В, который через контакты реле поступает на блок
Т-9М для стробирования шестого каскада усилителя промежуточной частоты канала
угловой автоматики приемной системы.
Таким образом, под воздействием ИЗ II в канале
строб-импульсов формируются:
строб I;
строб II;
ультраузкий строб (УУС);
импульс сброса ДОГ.
Все эти импульсы подвижны во времени, и их положение
определяется установленной по шкалам блока Т-22М1 дальностью.
Импульс строб I подается на вертикально отклоняющие пластины
электронно-лучевой трубки и высвечивается на развертке грубой дальности (РГД) в
виде "пьедестала". Кроме того, строб I подается в канал РТД, канал
автодальномера и в систему поиска. В канале РТД он используется для формирования
развертки точной дальности. В канале автодальномера строб I обеспечивает
получение на РТД дырочного визира и выработку двух полустробов. В систему
поиска строб I поступает для высвечивания на индикаторе поиска стробных меток.
Строб II и УУС используются для стробирования КУА приемной системы, причем УУС
применяется в случае групповой цели. Импульс сброса приводит в исходное
состояние ДОГ, подготавливая его к приходу следующего видеоимпульса.
Импульс запуска ТРУ поступает на канал РГД, который
вырабатывает положительный прямоугольный импульс и два пилообразных парафазных
импульса длительностью 90,5-107,2 мкс, что соответствует дальности 15-16 км.
Пилообразные импульсы поступают на отклоняющие пластины и под их воздействием
формируется РГД. Прямоугольные импульсы подаются на управляющий электрод
электронно-лучевой трубки и открывают ее на время прямого хода луча РГД.
Под воздействием строба I, поступающего в канал РТД,
формируется два пилообразных парафазных импульса длительностью 6,7 мкс, что
соответствует дальности 1 км. Эти напряжения подаются на
горизонтально-отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. Под их
воздействием формируется РТД.
Таким образом, для обеспечения согласованной во времени
работы всех импульсных устройств РЛС 1РЛ33М3 используются импульсы синхронизации,
вырабатываемые системами СДЦ и измерения дальности. Очевидно, что исполнение
этих систем на устаревшей элементной базе (лампах) определяет ряд существенных
недостатков, существенно затрудняющих их эксплуатацию:
частый выход из строя элементов, определяемый истечением
срока службы составных компонентов систем;
трудности в ремонте и эксплуатации, так как ЗИП,
поставлявшийся промышленностью практически полностью израсходован, в настоящее
время заводами-изготовителями не производится, соответственно, не поступает в
подразделения, вооруженные ЗСУ-23-4МЗ, и ремонтные органы;
громоздкость и сложность операций технического обслуживания и
настроек систем, определяемых особенностями конструктивного исполнения;
значительные массогабаритные характеристики систем, которые
занимают достаточно большой объем, и большая мощность, потребляемая
аппаратурой.
Следует отметить, что существенные затруднения возникают при
выполнении настроек систем СДЦ и измерения дальности и работ, предусмотренных
различными видами технического обслуживания, в силу отсутствия или выхода из
строя средств технического обслуживания зенитного артиллерийского комплекса
ЗСУ-23-4МЗ.
Радиолокационная станция 1РЛ33М3 является прототипом РЛС
1РЛ144М, входящей в состав ЗСУ 2С6М "Тунгуска". Реализованная в ее
составе отдельная система синхронизации, выполнена на элементах цифровой
техники и позволяет обеспечить согласованную работу всех импульсных устройств
локатора. Для обеспечения штатного режима работы станции с постоянной частотой
повторения или режима вобуляции частоты повторения в системе синхронизации РЛС
1РЛ144М предусмотрен соответствующий субблок. Поэтому для определения принципа
работы аналога модернизируемого устройства и особенностей конструктивного и
схемного решений требуется проанализировать работу системы синхронизации РЛС
1РЛ144М.
1.2
Анализ работы аналога модернизируемого устройства
В качестве аналога разрабатываемого устройства
рассматривается система синхронизации ЗСУ 2С6М.
Система синхронизации (СС) предназначена для согласования во
времени работы всех импульсных устройств РЛС.
Система синхронизации состоит из блока СС-1М. В состав блока
СС-1М входят:
субблок СС1-1М - генератор опорных частот;
субблок СС1-2М - формирователь импульсов запуска с частотой
повторения F;
субблок СС1-3М - формирователь импульсов синхронизации с
частотой повторения F;
субблок СС1-4М - формирователь импульсов синхронизации с
частотой повторения F/2;
субблок СС1-5М - блок выходных усилителей;
субблок СС1-6М - формирователь импульсов синхронизации
изделия 1РЛ138;
субблок СС1-7М - схема контроля импульсов синхронизации;
стабилизатор СНП4 - стабилизатор напряжения + 6,3 В;
стабилизатор СНП2 - стабилизатор напряжения + 5 В.
Период повторения импульсов синхронизации имеет два режима:
. Режим с постоянным периодом повторения (штатный):
для СОЦ - 133,3 мкс (F = 7500 Гц);
для ССЦ - 266,6 мкс (F = 3750 Гц);
для НРЗ - 1333,3 мкс (F = 750 Гц);
. Режим с вобуляцией, при котором период повторения меняется:
для ССЦ - 266,6-400 мкс (F = 3750-2500 Гц).
Включение СС осуществляется автоматически, при включении
станции обнаружения и целеуказания (СОЦ) или станции сопровождения цели (ССЦ).
Процесс формирования импульсов синхронизации начинается в субблоке СС1-1М.
Опорной частотой системы синхронизации является кварцованная
частота 3 МГц. При работе только СОЦ она вырабатывается кварцевым генератором
субблока СС1-1М (рисунок 1.6).
В режиме общей синхронизации (или при включении ССЦ), частота
3 МГц поступает из блока СД1М. В этом случае коммутатор управляется сигналом
включения питания ССЦ (+5 В ССЦ).
Опорные частоты 3 МГц через магистральные усилители подаются
в систему дальности СОЦ и в цифровую вычислительную систему (ЦВС).
С помощью делителя на 5 из опорной частоты 3 МГц формируется опорная
частота 600 КГц, которая является задающей для формирования всех импульсов
синхронизации изделия 2С6М.
Для системы помехозащиты СОЦ (ОФ) в субблоке СС1-1М
вырабатываются пачки импульсов 750 кГц и 375 кГц. Начало пачек привязывается к
импульсу "Т0 + 6F", а конец - к импульсу "Т0 F" срыв. Частота
повторения равна F.
Частоту повторения F СОЦ определяет субблок СС1-2М (рисунок
1.6). Он работает в двух режимах.
. Режим штатный (без вобуляции) при отсутствии команды
"+5 В Синус" или при наличии импульса "Строб β". Период повторения импульсов равен 133,3 мкс. Постоянная
частота повторения используется в амплитудном режиме работы ССЦ, в режиме СДЦ,
если ССЦ работает в режиме ПОИСК, в других режимах, если нажата кнопка-табло
ЧАСТОТА ШТ. на блоке СУ5, последнее используется для устранения помех,
вызванных на ИКО влиянием вобуляции на работу системы ОФ.
. Режим вобуляции периода повторения по синусоидальному
закону включается при наличии команды "+5 В Синус" и отсутствии
команды "Строб β". Период повторения
изменяется от 133,3 мкс до 200 мкс. Режим вобуляции частоты повторения
включается автоматически в режиме СДЦ при работе ССЦ в режимах
автосопровождения или секторного поиска цели; режим может включаться в ручном
режиме при нажатии на кнопку-табло "РУЧН. ВОБУЛ." на блоке СУ5М.
Рисунок 1.6 - Функциональная схема субблока СС1-1М
Работа субблока СС1-2М рассматривается по функциональной схеме,
приведенной на рисунке 1.7 Для формирования периода повторения, изменяющегося
по синусоидальному закону, в субблоке СС1-2М имеется четырехразрядный
реверсивный счетчик вобулятора, состояние которого меняется каждый период
повторения импульсом запуска F (125). Установкой режима работы реверсивного
счетчика управляет схема коммутации режимов (СКР).
В штатном режиме код вобулятора постоянен и равен 15 (на всех
четырех разрядах единицы). В режиме вобуляции код вобулятора меняется от 0 до
15 и обратно. Направление счета счетчика определяется схемой смены реверса
(ССР).
Рисунок 1.7 - Функциональная схема субблока СС1-2М
При наличии логического "0" на нулевом выходе
вобулятора, схема смены реверса, импульсом запуска F (123) переводится в
состояние работы счетчика на суммирование. В результате логический
"0" появляется поочередно на 0 - 15 выходах дешифратора вобулятора.
При появлении логического "0" на 15 выходе дешифратора, схема смены
реверса переводится в состояние работы счетчика на вычитание, обеспечивая
поочередное появление логического "0" от 14 до 0 выходов дешифратора
вобулятора.
Каждое состояние дешифратора схемой функционального
преобразования, преобразуется в определенный код, который управляет
коэффициентом пересчета (Ксч.) счетчика периода повторений F. Опорным сигналом
счетчика периода повторения служат импульсы частотой 600 кГц субблока СС1-1М.
Срыв счетчика периода повторения осуществляется импульсом F (127) с выхода
дешифратора импульсов F.
Таким образом, с выхода дешифратора импульсов F снимаются
управляющие импульсы, период повторения которых принимает поочередно одно из 16
значений.
Выработка импульсов синхронизации СОЦ.
Импульсы синхронизации СОЦ вырабатываются субблоком СС1-3М
(рисунок 1.8).
Рисунок 1.8 - Функциональная схема субблока СС1-3М
Формирование импульсов осуществляется с помощью счетчика F. Запуск
счетчика производится импульсом F (123) субблока СС1-2М, который определяет
период повторения синхроимпульсов. Опорной частотой счетчика является частота
600 кГц, поступающая с субблока СС1-1М. Конец работы счетчика F привязан к
импульсу Т0 + 8F.
Счетчик F преобразует последовательность импульсов с частотой 600
кГц в двоичный код. В соответствии с кодом, поступившим в дешифратор,
вырабатываются первичные импульсы, определяющие временную расстановку и длительность
синхроимпульсов. Формирователь импульсов преобразует первичные импульсы
дешифратора в синхроимпульсы. Ряд синхроимпульсов формируется с помощью
RS-триггеров на основе двух первичных синхроимпульсов с выхода дешифратора.
Импульсы запуска и срыва системы ОГ усиливаются по мощности в выходных
каскадах, собранных на транзисторных сборках субблока СС1-5М, до амплитуды 15
В.
Выработка импульсов синхронизации ССЦ.
Формирование импульсов синхронизации ССЦ осуществляется в субблоке
СС1-4М (рисунок 1.9).
Синхронизация работы ССЦ осуществляется импульсами частоты F/2.
Условно можно выделить три направления, где осуществляется выработка импульсов
синхронизации ССЦ.
Первое направление. Для выработки импульсов синхронизации F/2
используется код счетчика F субблока СС1-3М, который поступает на дешифратор
F/2 субблока СС1-4М. Запуск дешифратора F/2 осуществляется импульсом коммутации
F/2 субблока СС1-2М. С выхода дешифратора снимаются первичные импульсы, которые
используются для формирования синхроимпульсов ССЦ, а также импульс Т0
- 33 F/2 - для формирования импульса "Запуск развертки ОИ".
Второе направление. Первичные импульсы дешифратора F субблока
СС1-3М с частотой F поступают на вход селектора F/2 субблока СС1-4М. Частота
следования первичных импульсов схемой селекции делится пополам за счет подачи
на него импульса коммутации F/2 субблока СС1-2М. В результате на выходе
селектора субблока СС1-4М получаются импульсы с частотой F/2.
Третье направление. Для формирования импульса Т0 + 133
F/2 служит счетчик субблока СС1-4М. Запуск счетчика осуществляется импульсом Т0
F/2 с селектора, а срыв - Т0 + 140 F/2 с дешифратора этого счетчика.
Опорным сигналом счетчика является сигнал частотой 600 кГц субблока СС1-1М. На
выходе дешифратора кроме импульса Т0 + 133 F/2 вырабатывается
импульс Срыв ОИ с частотой F/2.
Рисунок 1.9 - Функциональная схема субблока СС1-4М
Таким образом наряду с импульсами синхронизации ССЦ
вырабатываются импульсы управления системой ОИ СОЦ, имеющие частоту F/2.
1.3
Обоснование необходимости модернизации канала формирования импульсов запуска
блока Т-17М
Из анализа работы и особенностей конструктивного исполнения
систем СДЦ и измерения дальности РЛС 1РЛ33М3 следует, что для формирования
синхронизирующих импульсов используются отдельные каналы, выполненные на
устаревшей элементной базе (лампах). Это определяет целый ряд недостатков при
эксплуатации, основными из которых являются:
частый выход из строя элементов, определяемый истечением
срока службы составных компонентов систем СДЦ и измерения дальности;
трудности в ремонте и эксплуатации систем, так как ЗИП,
поставлявшийся промышленностью практически полностью израсходован, в настоящее
время заводами-изготовителями не производится, соответственно, не поступает в
подразделения, вооруженные ЗСУ-23-4МЗ, и ремонтные органы;
громоздкость и сложность операций технического обслуживания и
настроек систем, определяемых особенностями конструктивного исполнения;
значительные массогабаритные характеристики систем, которые
занимают достаточно большой объем, и большая мощность, потребляемая
аппаратурой.
В то же время система синхронизации, имеющаяся в составе РЛС
1РЛ144М, спроектирована на новой элементной базе с использованием элементов
цифровой техники и принципов цифровой обработки сигналов имеет существенные
преимущества перед прототипом:
расширенные возможности по формированию служебных сигналов
для организации согласованной во времени работы импульсных устройств
радиолокационной станции;
улучшенные массогабаритные характеристики;
малая потребляемая мощность (за счет использования элементов
цифровой техники);
меньшее количество органов управления и контроля,
задействованных при боевой работе и техническом обслуживании;
лучшая ремонтопригодность в силу наличия достаточного
количества ЗИП и известной простоты схемной реализации;
уменьшенный объем проверок и настроек при различных видах
технического обслуживания.
Следовательно, имеется целесообразность в модернизации
компонентов систем СДЦ и измерения дальности РЛС 1РЛ33М3 в части касающейся
синхронизации во времени работы всех импульсных устройств станции за счет
использования элементов цифровой техники.
Следует учитывать, что модернизируемый канал формирования
импульсов запуска I должен иметь аналогичные технические характеристики каналу,
имеющемуся в составе РЛС 1РЛ33М3. Поэтому временная расстановка импульсов
синхронизации должна соответствовать рисунку 1.1, поясняющему принцип
формирования импульсов синхронизации.
Кроме того, модернизируемый канал формирования импульсов
запуска I
должен иметь достаточно простое схемное решение и невысокую стоимость для
сокращения расходов на доработку аппаратуры.
Выводы:
Из анализа работы и особенностей конструктивного исполнения
систем СДЦ и измерения дальности РЛС 1РЛ33М3 следует, что существующие системы
выполнены на устаревшей элементной базе (лампах) и обладают целым рядом
недостатков, основными из которых являются:
частый выход из строя элементов, определяемый истечением
срока службы составных компонентов системы;
трудности в ремонте и эксплуатации, так как ЗИП,
поставлявшийся промышленностью практически полностью израсходован;
громоздкость и сложность операций технического обслуживания и
настроек системы, определяемых особенностями конструктивного исполнения;
значительные массогабаритные характеристики систем, которые
занимают объем целого шкафа, и большая мощность, потребляемая аппаратурой.
В то же время система синхронизации, имеющаяся в составе РЛС
1РЛ144М, спроектирована на новой элементной базе с использованием элементов
цифровой техники и имеет существенные преимущества перед прототипом:
расширенные возможности по формированию сигналов
синхронизации;
улучшенные массогабаритные характеристики;
малая потребляемая мощность;
меньшее количество органов управления и контроля,
задействованных при боевой работе и техническом обслуживании;
лучшая ремонтопригодность в силу наличия достаточного
количества ЗИП и известной простоты схемной реализации;
уменьшенный объем проверок и настроек при различных видах
технического обслуживания.
Следовательно, целесообразно модернизировать канал
формирования импульсов запуска I, отвечающий за выработку первого синхронизирующего импульса,
на новой элементной базе, использующей цифровую обработку сигналов, с целью
дальнейшего улучшения технических характеристик РЛС 1РЛ33М3.
2.
Модернизация канала формирования импульсов запуска блока Т-17М РЛС 1РЛ 33М3 за
счет применения новой элементной базы
2.1
Разработка структурной схемы системы синхронизации
Для определения места модернизируемого канала в общем составе
системы синхронизации необходимо разработать ее структурную схему. Исходя из
анализа работы систем СДЦ и измерения дальности РЛС 1РЛ33М3, проведенного в
первом разделе, следует, что помимо своих основных функций защиты от пассивных
помех и непосредственного измерения дальности до выбранной для сопровождения
цели, они имеет еще одно важнейшее назначение - синхронизировать во времени
работу всех импульсных устройств РЛС. Однако конструктивно элементы систем,
выполняющие роль синхронизатора, представляют собой устаревшую элементную базу
(лампы), имеющую большие габариты и занимающую значительный объем внутри
блоков. Недостатком существующих систем СДЦ и измерения дальности является
низкая надежность аппаратуры и практически полное отсутствие запасных частей и
принадлежностей, используемых для восстановления работоспособности изделия.
Одним из способов устранения выявленных недостатков является проектирование
системы синхронизации на новой элементной базе. Для разработки структурной
схемы системы синхронизации следует определить ряд элементов, необходимых для
обеспечения согласованной работы во времени всех импульсных устройств РЛС.
Исходным синхронизирующим импульсом, в котором заложена
информация и режиме работы станции ("Штатный" или
"Вобуляция"), является импульс запуска I (ИЗ I). В штатном режиме
частота повторения станции составляет 4750 Гц, при включении вобуляции частоты
частота повторения станции изменяется в пределах от 3650 до 4750 Гц.
Основным синхронизирующим импульсом, являющимся началом
отсчета при запуске всех импульсных устройств РЛС, служит импульс запуска II (ИЗ II). После формирования ИЗ II следует для запуска
аппаратуры опознавания, где задерживается на 13,5 мкс.
Задержанный в аппаратуре опознавания (блок Т-70) импульс
запуска II используется для выработки следующих синхронизирующих импульсов,
временное положение которых не зависит от положения в пространстве выбранной
для сопровождения воздушной цели:
импульса запуска ЧПК (ранний запуск канала формирования
спиральных разверток потенциалоскопа обусловлен необходимостью исключения из
работы начального участка разверток потенциалоскопов, где подавление сигналов
пассивных помех и местных предметов происходит недостаточно качественно);
импульса запуска ТРУ, использующегося для запуска развертки
грубой дальности на индикаторе дальности и обеспечения работы РЛС с
тренировочным устройством (КЗУВ и блоком Т-56);
импульса запуска передатчика, обеспечивающего управление
тиратроном, выполняющим роль мощного электронного ключа в составе передающей
системы, участвующего в запуске развертки индикатора поиска, канала
формирования разверток потенциалоскопов в масштабе 20 км, а также бланкирующего
работу радиостанции Р-123 в момент действия мощного зондирующего сигнала
передатчика РЛС.
При формировании синхронизирующих импульсов, временное
положение которых зависит от положения в пространстве цели, выбранной для
сопровождения, также принимает участие импульс запуска II, задержанный в
аппаратуре опознавания на 13,5 мкс. При этом формируются:
импульс сброса, использующийся для сброса детектора огибающей
канала угловой автоматики приемной системы за 2-3 мкс до прихода следующего
отраженного импульса от выбранной для сопровождения цели, а также для сброса в
исходное состояние временного дискриминатора канала автодальномера системы
измерения дальности;
импульс строба I, имеющий длительность 6,7 мкс, что соответствует дальности в
1км, высвечивающийся на грубой развертке индикатора дальности в виде подвижного
импульса (пьедестала), и участвующий в запуске развертки точной дальности
индикатора, формировании двух подвижных стробных меток на развертке индикатора
поиска;
импульс строба II, имеющий длительность 3,9 мкс и использующийся
для стробирования шестого каскада УПЧ канала угловой автоматики приемной
системы;
ультраузкий строб (УУС), имеющий длительность 0,25 мкс и
использующийся для стробирования шестого каскада УПЧ канала угловой автоматики
приемной системы в режиме автосопровождения цели.
Таким образом, система синхронизации работы во времени всех
импульсных устройств РЛС должна содержать в своем составе следующие
функциональные элементы:
формирователь импульса запуска I, определяющего режим
работы станции ("Штатный" или "Вобуляция");
формирователь импульса запуска II, являющегося началом
отсчета при формировании остальных служебных импульсов;
формирователь эталонного напряжения, предназначенного для
формирования импульсов запуска и импульсов запуска II;
формирователь импульсов запуска передатчика, импульсов
запуска ЧПК и импульсов запуска ТРУ;
формирователь строб-импульсов (импульса сброса, импульса
строба I,
импульса строба II, ультраузкого строба).
Структурная схема системы синхронизации работы во времени
всех импульсных устройств РЛС приведена на рисунке 2.1.
Основное внимание при проектировании системы синхронизации
будет уделено разработке формирователя импульса запуска I, имеющего частоту
повторения в штатном режиме 4750 Гц, в режиме "Вобуляция" изменяющего
частоту повторения в пределах 3650-4750 Гц.
При выработке импульсов запуска I, целесообразно использовать принцип, положенный в основу работы
вобулятора аналога разрабатываемого устройства.
2.2
Разработка функциональной схемы системы синхронизации
Как было указано выше первым синхронизирующим импульсом,
формируемым в РЛС, является импульс запуска I, в частоте которого
заложена информация о режиме работы станции:
штатный режим - частота повторения 4750 Гц;
режим "Вобуляция" - частота повторения от 3650 до
4750 Гц.
Поэтому в системе синхронизации, функциональная схема которой
приведена на рисунке 2.2, должна формироваться частота повторения импульсов РЛС
и закон ее изменения (вобуляции).
Эту функцию выполняет формирователь импульсов запуска I (канал формирования импульсов
запуска I).
В штатном режиме (частота повторения 4750 Гц) в нем с помощью
семиразрядного счетчика и дешифратора из входной последовательности импульсов
частотой 300 кГц, поступающих из формирователя эталонного напряжения,
выделяются импульсы запуска I и импульсы, сбрасывающие счетчик в исходное состояние в
конце счета.
При выключенной команде "Вобуляция" счетчик
открывается по параллельным входам, на которые записывается код частоты
повторения, поступающий из вобулятора (остальной части схемы). Очевидно, что
код на выходе вобулятора в штатном режиме должен иметь постоянное значение.
Следовательно, в этом случае циклы счета счетчика будут одинаковы по времени и
должны повторяться через каждые 210 мкс, то есть с частотой повторения равной
4750 Гц. Сброс счетчика в исходное состояние производится последним импульсом,
формируемым дешифратором.
Таким образом, для нормальной работы устройства синхронизации
при выработке первого синхронизирующего импульса запуска I в штатном режиме
необходимо организовать поступление из вобулятора постоянного кода частоты
повторения, соответствующей 4750 Гц.
При поступлении команды "Вобуляция" в работу
включается остальная часть схемы - вобулятор, задачей которого является
изменять частоту повторения импульсов РЛС в режиме вобуляции частоты от 3650 до
4750 Гц. В состав вобулятора входят:
четырехразрядный реверсивный счетчик, который обеспечивает
формирование кода частоты вобуляции от максимального значения до минимального и
обратно;
для переключения реверсивного счетчика в режим сложения и
режим вычитания предусмотрен коммутатор;
дешифратор;
преобразователь кода для управления записью кода вобуляции по
параллельным входам на счетчик формирователя импульсов запуска I как в штатном режиме,
так и при вобуляции частоты.
Смысл работы схемы заключается в формировании кода частоты
вобуляции от максимального до минимального значения и обратно и записи этого
кода по параллельным кодам в счетчик, формирующий импульс запуска I.
Код на параллельных входах счетчика определяет состояние
счетчика в начале цикла счета, заполнение разрядов счетчика производится
импульсами эталонного напряжения частотой 300 кГц. А так как цикл счета будет
начинаться с разного кода, то, соответственно, будет меняться периодически и
частота повторения импульсов РЛС. Сформированный импульс запуска I подается на
формирователь импульсов запуска II, который вырабатывает второй синхронизирующий
импульс - импульс запуска II, который является началом отсчета для запуска
всех импульсных устройств РЛС. После выработки импульса запуска II он поступает в блок Т-70
аппаратуры опознавания, где задерживается на 13, 5 мкс.
После задержки импульс запуска II используется для
формирования импульсов запуска передатчика, импульсов запуска ЧПК и импульсов
запуска тренировочного устройства, а также участвует в выработке
строб-импульсов (импульса строба I, импульса строба II, ультраузкого строба и импульса сброса),
временная расстановка которых зависит от положения цели, выбранной для
сопровождения, в пространстве.
2.3
Модернизация канала формирования импульсов запуска блока Т-17М
Для технической реализации системы синхронизации в составе
РЛС 1РЛ33М3 необходимо разработать принципиальные схемы элементов, входящих в
состав синхронизатора. В данном дипломном проекте разработана принципиальная
схема формирователя импульса запуска I (канала формирования импульсов запуска I), приведенная на рисунке
2.3.
Данная схема обеспечивает выработку импульса запуска I как в штатном режиме с
частотой 4750 Гц, так и в режиме вобуляции частоты повторения в пределах от
3650 до 4750 Гц.
В разработанной схеме используются четырехразрядный
реверсивный счетчик, семиразрядный суммирующий счетчик, два дешифратора,
шифратор, демультиплексор, два RS-триггера, два элемента И и три инвертора.
Для управления режимами работы схемы (частотой формирования
импульса запуска I) используется сигнал "+5 В Вобуляция". Для формирования
импульса запуска I используется эталонное напряжение, частотой 300 кГц из
формирователя эталонного напряжения.
Счетчики выполняются на запоминающих элементах - триггерах.
Они фиксируют число импульсов, поступивших на их входы. В интервалах между
импульсами счетчик хранит информацию об их числе. Совокупность единиц и нулей
на выходах счетчика представляет собой двоичное число различной разрядности,
однозначно определяющее количество прошедших на входе импульсов.
Суммирующий счетчик увеличивает свое содержимое на единицу с
поступлением каждого входного (счетного) импульса. Вычитающий счетчик
аналогично уменьшает свое содержимое на единицу. Комбинацией суммирующего и
вычитающего счетчиков является реверсивный счетчик. У него может быть два
входа, на один из которых поступают импульсы, увеличивающие его содержимое, а
на другой - вычитающие. Реверсивный счетчик может иметь один вход для
суммирующих и вычитающих импульсов, а переключение с одного режима на другой
осуществляется в нем сигналом на специальном входе.
Дешифраторы и шифраторы являются комбинационными элементами:
потенциалы на их выходах зависят от состояния на их входах в данный момент
времени. Такие элементы не сохраняют предыдущее состояние после смены
потенциалов на входах, то есть не обладают памятью. Дешифраторы используют для
выбора того или иного компонента из их множества.
На выходах шифраторов устанавливается код, соответствующий номеру
возбужденного входа.
Демультиплексор коммутирует единственный информационный вход на
один из выходов, который адресуется двоичным кодом на адресных входах.
Триггером называют устройство, имеющее два устойчивых состояния. С
приходом переключающих (запускающих) сигналов переход триггера из одного
состояния в другое происходит лавинообразно, и потенциалы на его выходах
меняются на противоположные. В интервале между переключающими сигналами
состояние триггера не меняется, он запоминает поступление сигналов, отражая это
величиной потенциала на выходе, это дает возможность использовать его как
элемент памяти.
Элемент И реализует операцию логического умножения (конъюнкции).
Конъюнкция переменных фиксирует наступление сложного события, если имеет место
наступление всех простых событий, определяющих данное сложное событие. Если
хотя бы одно из простых событий не наступило (хотя бы одна из логических
переменных равна нулю), то сложное событие не наступает - функция равна нулю.
Инвертор (элемент НЕ) реализует операцию логического отрицания
(инверсии).
Функционирование разработанного устройства в штатном режиме.
При работе в штатном режиме задействованы следующие элементы
принципиальной схемы:
семиразрядный счетчик;
дешифратор;
элементы модулятора, формирующие на выходе шифратора код,
подаваемый на параллельные входы счетчика исходный код вобуляции частоты
повторения станции.
При отсутствии сигнала "+5 В Вобуляция" на S-вход триггера подается логический 0, а на R-вход через инвертор - логическая 1. Поэтому согласно
таблице истинности RS-триггер находится в одном из двух
устойчивых состояний, при котором выходной сигнал соответствует логическому 0.
Следовательно, с выхода элемента И снимается сигнал логического 0 и на
информационный вход демультиплексора D
импульсы не подаются. В реверсивном счетчике записан нулевой код, так как он
сброшен в исходное состояние единичным сигналом с входа R Т-триггера, поступающим на вход R реверсивного счетчика.
В результате нулевой код реверсивного счетчика подается на
дешифратор, на нулевом выходе которого формируется логическая единица. Для
обеспечения нормальной работы дешифратора инверсный вход разрешения работы
необходимо соединить с общим проводом (землей).
Единичный сигнал подается на 64 вход шифратора, возбуждая на его
выходе код, соответствующий числу 64. Этот код записывается в семиразрядный
счетчик при наличии логической единицы на входе разрешения записи, поступающей
с нулевого выхода дешифратора.
На счетный вход семиразрядного счетчика поступают импульсы
частотой 300 кГц с формирователя эталонного напряжения. Код, записанный в
семиразрядном счетчике, поступает на дешифратор, последовательно возбуждая его
выходы. При возбуждении 125 выхода формируется импульс запуска I, который используется для выработки остальных
синхронизирующих импульсов. Частота формирования этого импульса соответствует
4750 Гц. Далее импульс запуска I подается в
аппаратуру опознавания.
Импульсом с 127 выхода дешифратора производится сброс семиразрядного
счетчика в исходное нулевое состояние.
Таким образом, в штатном режиме схема формирует импульс запуска I с постоянной частотой повторения 4750 Гц, что
соответствует набору в семиразрядный счетчик чисел от 64 до 125.
Функционирование разработанного устройства в режиме вобуляции
частоты.
Смысл данного режима состоит в формировании импульса запуска I переменной частотой повторения от 3650 до 4750 Гц.
В данном режиме в работе принимают участие все элементы схемы.
При поступлении сигнала "+5 В Вобуляция" на S вход RS-триггера он
переводится в одно из устойчивых состояний и с его выхода снимается
положительный сигнал, соответствующий логической 1 (на R вход через инвертор подается сигнал логического 0). С
поступлением сформированного импульса запуска I в предыдущем периоде повторения с выхода схемы И снимается сигнал
логической единицы, который поступает на информационный вход демультиплексора D, подключающий один из счетных входов реверсивного
счетчика. В исходном состоянии в счетчик записан нулевой код, поэтому с выхода
Р - снимается логическая единица. С использованием коммутатора, состоящего из RS-триггера, элемента И и двух инверторов на
адресный вход демультиплексора подается логическая единица, переключающая
реверсивный счетчик в режим сложения. Сброс счетчика в режиме вобуляции не
производится, так как на вход R подается
сигнал логического 0 с R входа RS-триггера. Таким образом, в реверсивный
счетчик записывается двоичный код, соответствующий числу 1. При этом
возбуждается 1 выход дешифратора, с которого сигнал логической единицы подается
на 65 вход шифратора, формирующего двоичный код числа 65 на параллельных входах
семиразрядного счетчика. Таким образом, начало счета семиразрядного счетчика по
импульсам частотой 300 кГц соответствует числу 65. При достижении в счетчике
двоичного кода числа 125 формируется импульс запуска I, который через элемент И поступает на информационный вход
демультиплексора D, записывая в реверсивный счетчик двоичный
код числа 2. При этом семиразрядный счетчик начнет чет с двоичного кода числа
66. Так будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет заполнение всех
разрядов реверсивного счетчика, в который будет записано число 15, а
семиразрядный счетчик начнет счет по импульсам частотой 300 кГц с двоичного
кода числа 79. При заполнении разрядов реверсивного счетчика на выходе Р+
появляется сигнал логической единицы, который с помощью коммутатора, состоящего
из RS-триггера, элемента И и двух инверторов,
на адресный вход демультиплексора подается сигнал логического 0, переключающий
реверсивный счетчик в режим вычитания. При этом каждый сформированный импульс
запуска I записывает на параллельные входы
семиразрядного счетчика двоичные коды чисел от 79 до 64.
Таким образом, работа схемы обеспечивает формирование импульса
запуска I с переменной частотой повторения от 3650
до 4750 Гц.
Для исследования работоспособности разработанного устройства
использована система схемотехнического моделирования Electronics Workbench Multisim, которая показала возможность технической
реализации разработанного устройства для формирования импульса запуска I (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 - Внешний вид окна программы Electronics Workbench Multisim
Выводы:
Для технической реализации системы синхронизации разработана ее структурная
схема, которая содержит формирователи импульсов запуска I, импульсов запуска II, импульсов запуска передатчика, ЧПК, ТРУ, строб-импульсов. В
качестве опорного напряжения используется сигнал формирователя эталонного
напряжения 300 кГц. Таким образом, предложенная структура соответствует логике
работы существующих систем СДЦ и измерения дальности при формировании
синхронизирующих импульсов: формирование импульса запуска I - формирование импульса запуска II - формирование импульса запуска ЧПК, ТРУ и ПРД - формирование
строб-импульсов.
При разработке функциональной схемы синхронизатора основное
внимание было уделено выработке первого синхронизирующего импульса - импульса
запуска I, частота формирования которого определяет
режим работы РЛС (штатный или вобуляции частоты повторения). В основу работы
схемы положен принцип, использованный в системе синхронизации РЛС 1РЛ144М.
Разработанная принципиальная схема канала формирования импульса
запуска I, реализованная на элементах цифровой
техники, обеспечивает формирование импульсов запуска I с частотой 4750 Гц в штатном режиме работы станции, а в режиме
вобуляции частоты повторения импульс запуска I формируется с частотой, лежащей в пределах от 3650 до 4750 Гц.
Для исследования работоспособности разработанного устройства
использована система схемотехнического моделирования Electronics Workbench Multisim, которая показала возможность технической
реализации разработанного устройства для формирования импульса запуска I.
3.
Исследование возможности применения модернизированного устройства для
синхронизации работы импульсных устройств РЛС 1РЛ33М3
Модернизированный в дипломном проекте канал формирования
импульсов запуска I используется для обеспечения согласованной работы во времени всех
импульсных устройств РЛС 1РЛ33М3 как в штатном режиме работы путем формирования
первичных синхронизирующих импульсов запуска I с частотой 4750 Гц, так
и в режиме вобуляции частоты повторения в диапазоне от 3650 до 4750 Гц. При
реализации устройства синхронизации на цифровых элементах существенно
сокращается количество органов управления, которые используются для контроля и
настройки синхронизирующих импульсов.
тумблер В37-10 ВОБУЛЯЦИЯ-ВЫКЛЮЧЕНО - предназначен для
управления режимами работы формирователя импульсов запуска I (штатный режим и режим
вобуляции частоты повторения);
потенциометр R17-5 ШТАТНЫЙ - используется для установки номинального
значения частоты повторения в штатном режиме (постоянная частота повторения),
при этом движок потенциометра ставится в такое положение, чтобы частота
повторения импульса запуска I составляла 4500-4750 Гц;
потенциометр R17-2 ВЧП - служит для установки среднего значения частоты
повторения импульсов запуска I при работе в режиме вобуляции (переменной частоты
повторения);
потенциометр R17-9 УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ - используется для установки уровня
ограничения максимальной частоты повторения импульса запуска I, при этом движок
потенциометра устанавливается в такое положение, чтобы частота повторения не
превышала 4750 Гц;
потенциометр R17-6 ВЧП-I - предназначен для установки пределов изменения частоты
повторения импульсов запуска I при работе в режиме с переменной частотой повторения,
особенностью действия данной регулировки является то, что при совместном
использовании потенциометров ВЧП и ВЧП-I устанавливаются пределы
изменения частоты вобуляции от 3650 до 4750 Гц;
контрольное гнездо ИМП. ЗАП. I необходимо для контроля
напряжения на выходе генератора импульсов запуска I.
Исходя из анализа физического смысла перечисленных
регулировок следует, что выполнение операций настройки требуемой частоты
повторения импульсов запуска I как в штатном режиме, так и в режиме вобуляции занимает
значительное время, отличается громоздкостью и требует наличия специальных
знаний, изложенных в технической документации. Опыт показывает, что в
подавляющем большинстве подразделений, вооруженных ЗСУ-23-4МЗ, отсутствуют
средства технического обслуживания комплекса, а также эксплуатационная
(техническая) документация, в которой приведена методика проверки и настройки
различных систем аппаратуры ЗСУ.
Следует учесть, что для проверки остальных синхронизирующих
импульсов и эталонных напряжений, а также для их настройки в процессе ремонта
или технического обслуживания в составе РЛС 1РЛ33М3 имеется целый ряд органов
управления, контроля и регулировок, в том числе для выполнения операций
используется встроенная осциллографическая приставка (блок Т-23А).
Анализируя разработанную схему канала формирования импульса
запуска I,
можно сделать вывод, что для переключения схемы в штатный режим работы или в
режим вобуляции, а также для проверки характеристик выходного сигнала (импульса
запуска I)
необходимы переключатель (кнопка) ШТАТНЫЙ-ВОБУЛЯЦИЯ и контрольное гнездо
(разъем) для подключения измерительных приборов. Так как в работе схемы
используется кварцевый генератор, формирующий импульсы с высокой стабильностью
частоты, и используются элементы цифровой техники для формирования выходных
сигналов, необходимости в других регулировках нет. Следовательно, количество
органов управления и регулировок канала формирования импульсов запуска I уменьшается в три раза,
при этом существенно упрощается ремонт и техническое обслуживание устройства
синхронизации РЛС.
Таким образом, одним из достоинств модернизированного канала
является сокращение количества органов управления и регулировок, используемых
при техническом обслуживании, что существенно упрощает его эксплуатацию.
Следует заметить, что для формирования импульсов
синхронизации в РЛС 1РЛ33М3 необходимы напряжения +250 В, +120 В, а амплитуда
выходных сигналов лежит в пределах 40-100 В. Это определяет значительные
энергетические затраты на работу аппаратуры. Предложенное схемное решение
функционирует при напряжениях не превышающих 5 В, обеспечивающих нормальную
работу цифровых элементов устройства (микросхем). При модернизации существующей
системы измерения дальности путем установки элементов, реализующих цифровую
обработку сигналов, для сопряжения их с устаревшей элементной базой можно
использовать ограничители амплитуды, усилители амплитуды и мощности, которые
обеспечат нормальную работу различных участков схемы, реализованной на
разнотипной элементной базе.
Реализация канала формирования импульсов запуска I на цифровых элементах
существенно сократит объем, занимаемый всей аппаратурой системы синхронизации.
В РЛС 1РЛ3М3 канал формирования импульсов запуска I размещается в блоке
Т-17М, имеющем достаточно большой объем. При реализации формирователя импульсов
запуска I
на цифровых элементах он может быть размещен в одной панели, а вся система
синхронизации может быть размещена в освободившемся пространстве блока Т-17М.
Применение цифровой элементной базы для проектирования и
изготовления системы синхронизации существенно повысит надежность аппаратуры
синхронизации за счет большего времени наработки на отказ компонентов,
выполненных на микросхемах, а, следовательно, повысит коэффициент готовности
радиолокационной аппаратуры, а также всей зенитной самоходной установки в
целом. Использование элементной базы отечественного производства и достаточно
простое схемное решение повысит ремонтопригодность системы синхронизации в
случае выхода из строя элементов схемы.
Проведенный военно-экономический анализ предложенного
технического решения по материалам открытой печати и оценке стоимости
компонентов схем показал, что материальные затраты на изготовление канала
формирования импульса запуска I с учетом сопряжения с компонентами устаревшей элементной
базы не будут превышать 10 тысяч рублей, причем основные затраты придутся на
изготовление генераторов эталонного напряжения и устройств сопряжения с
компонентами устаревшей элементной базы.
Выводы:
Модернизированный с использованием современной элементной
базы канал формирования импульсов запуска I имеет следующие
преимущества перед имеющимся в составе РЛС 1РЛ33М3:
меньшее количество органов управления, контроля и
регулировок, используемых для боевой работы и технического обслуживания, и
простота схемной реализации, что облегчает эксплуатацию устройства;
меньшая потребляемая мощность для функционирования аппаратуры
канала;
меньший объем, занимаемый модернизированным каналом по
сравнению с имеющимся в составе РЛС 1РЛ33М3;
повышенная ремонтопригодность и надежность аппаратуры канала
за счет применения элементов цифровой техники.
Модернизированный канал предлагается изготовить в виде
панелей и разместить в блоке Т-17М. Другие элементы системы синхронизации можно
разместить освободившемся объеме блока Т-17М. Для сопряжения канала с
компонентами системы измерения дальности, выполненными на устаревшей элементной
базе, следует использовать дополнительные элементы (ограничители амплитуды,
усилители мощности и т.д.). Предполагаемая стоимость модернизации канала
формирования импульсов запуска I оценивается примерно в 10 тысяч рублей.
Заключение
В данном дипломном проекте проанализирована работа систем СДЦ
и измерения дальности РЛС 1РЛ33М3 при формировании импульсов синхронизации,
обеспечивающих синхронную работу во времени всех импульсных устройств станции.
Анализ выявил ряд недостатков систем:
частый выход из строя элементов, определяемый истечением
срока службы составных компонентов систем;
трудности в их ремонте и эксплуатации, так как ЗИП,
поставлявшийся промышленностью практически полностью израсходован;
громоздкость и сложность операций технического обслуживания и
настроек системы, определяемых особенностями конструктивного исполнения;
значительные массогабаритные характеристики систем, которые
занимают объем целого шкафа, и большая мощность, потребляемая аппаратурой.
Из анализа системы синхронизации, имеющейся в составе РЛС
1РЛ144М, следует, что она имеет существенные преимущества перед системой
измерения дальности РЛС 1РЛ33М3 при схожих функциях:
расширенные возможности по формированию сигналов
синхронизации;
улучшенные массогабаритные характеристики;
малая потребляемая мощность;
меньшее количество органов управления и контроля,
задействованных при боевой работе и техническом обслуживании;
лучшая ремонтопригодность в силу наличия достаточного
количества ЗИП и известной простоты схемной реализации;
уменьшенный объем проверок и настроек при различных видах
технического обслуживания.
В дипломном проекте разработаны структурная, функциональная
схемы системы синхронизации, выполненной на элементах цифровой техники, а также
принципиальная схема канала формирования импульсов запуска I, реализующая выработку
импульсов запуска в различных режимах работы станции (штатном, с постоянной
частотой повторения и вобуляции частоты повторения). Для оценки
работоспособности предложенной принципиальной схемы использована система
схемотехнического моделирования Electronics Workbench Multisim, которая показала
возможность технической реализации разработанного устройства для формирования
импульса запуска I.
В проекте предложено место размещения элементов системы
синхронизации в аппаратуре РЛС 1РЛ33М3 при ее модернизации, необходимые
устройства для сопряжения устройства синхронизации с компонентами системы
измерения дальности, изготовленными на элементах устаревшей базы, проведена
экономическая оценка стоимости модернизации.
Список
использованной литературы
1.
Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Цифровые устройства. - М.: Высшая школа, 2004. - 230
с.
.
Гаврилов А.Д., Жмурин С.А., Ребров А.С. Дипломное проектирование: Учебное
пособие для курсантов. - Смоленск: Издательство ВА ВПВО ВС РФ, 2007. - 192 с.
.
Жмурин С.А., Кочнов В.В., Бирко Н.И. и др. Устройство и эксплуатация самоходных
зенитных артиллерийских и зенитных пушечно-ракетных комплексов. Устройство и
эксплуатация РЛС 1РЛ144М. - Смоленск: ВА В ПВО ВС РФ, 2008. - 210 с.
.
Жмурин С.А., Кочнов В.В., Калашников А.В. и др. Устройство и эксплуатация ЗАК и
ЗРК ближнего действия. Устройство и эксплуатация ЗСУ-23-4МЗ. - Смоленск: ВА В
ПВО ВС РФ, 2008. - 178 с.
.
ЗСУ-23-4МЗ. Изделие 1РЛ33М3. Техническое описание. ЦА2.076.019 ТО. - Москва:
Воениздат, 1980. - 170 с.
.
Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. - Москва:
Телеком, 2005. - 356 с.