Сборник Наземные американские и английские радиолокационные станции -------------------------------------------------------------------------------- Издание: Наземные американские и английские радиолокационные станции. Краткие технические описания. — М.: Воениздат МВС СССР, 1947. — 204 с. Scan: pohorsky Из предисловия: В настоящем сборнике приводятся описания наземных радиолокационных станций, преимущественно американских, которые были опубликованы в иностранных радиотехнических журналах в конце 1945 и начале 1946 г. В сборнике приведены описания станций различного назначения: обнаружения самолётов, орудийной наводки зенитной и береговой артиллерии. Ознакомление со статьями сборника даст читателю представление об этапах последовательного развития конструкции станций, о способах точного определения координат целей, конструктивном выполнении отдельных узлов и т. д. Книга в формате DjVu: стр. 1—94 — 4826 кб стр. 95—204 — 4653 кб ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие (стр. 3) Техническое развитие английских радиолокационных станций (стр. 5) X. Фостер. Станции орудийной наводки (стр. 22) Технические особенности радиолокационных станций (стр. 32) Тактико-технические данные американских радиолокационных станций (стр. 38) Р. Колтон. Радиолокация в армии США (стр. 42) Радиолокационная станция SCR-268 (стр. 73) Г. Цаль и Дж. Марчетти. Радиолокационная станция AN/TPS-3 (стр. 95) Радиолокационная станция SCR-5M (стр. 121) X. Штраус и др. Радиолокационная станция AN/MPG-1 (стр. 158) Система обозначений аппаратуры, принятая в армии и флоте США (стр. 201) ПРЕДИСЛОВИЕ В настоящем сборнике приводятся описания наземных радиолокационных станций, преимущественно американских, которые были опубликованы в иностранных радиотехнических журналах в конце 1945 и начале 1946 г. Эти краткие описания не дают возможности детально ознакомиться со всеми особенностями конструкции и работы станций, изучить всю схему и взаимодействие отдельных узлов. Составлены эти описания по-разному. В одних статьях авторы излагают элементарные основы радиолокации, в других свободно говорят о специфических особенностях радиолокационной техники (диференцирующие цепи, фиксирующие схемы, схемы совпадения и т. д.), требующих достаточных знаний в области радиолокации Статьи рассчитаны на читателя, желающего ознакомиться с основными особенностями устройства и работы станций, с практическим применением техники метровых и сантиметровых волн в радиолокации. В сборнике приведены описания станций различного назначения: обнаружения самолётов, орудийной наводки зенитной и береговой артиллерии. Ознакомление со статьями сборника даст читателю представление об этапах последовательного развития конструкции станций, о способах точного определения координат целей, конструктивном выполнении отдельных узлов и т. д. В начале сборника помещены две статьи, переведённые из английских журналов. Первая представляет собой краткий отчёт о последовательном развитии отдельных типов английских радиолокационных станций и о некоторых методах тактического применения их в минувшей второй мировой войне. Во второй статье даётся краткое описание станции орудийной наводки зенитной артиллерии. В конце статьи автор говорит о том, что некоторые новые радиолокационные разработки являются секретными и в настоящее время сведения о них опубликованы быть не могут. К числу таких разработок автор относит, например, станцию с автоматическим слежением за целями и снаряды с радиовзрывателями. Как бы полемизируя с этим утверждением, американцы в своём журнале «Электронике» нашли возможным поместить описание станции с автоматическим слежением (SCR-584). Эта станция, как утверждает журнал, сыграла большую роль в борьбе англичан с «летающими бомбами». Кроме того, во многих журналах США были опубликованы статьи о снарядах с радиовзрывателями. Описанию американских радиолокационных станций предпослана статья, в которой излагаются сведения о некоторых технических особенностях радиолокационных станций, а также объясняются основные понятия и термины, применяемые в радиолокационной технике. Статья заканчивается перечнем тактико-технических данных современных радиолокационных станций. В статье «Радиолокация в армии США» рассказывается о том, какими путями шло развитие и конструирование радиолокационных станций в лабораториях Корпуса войск связи США. Автор достаточно подробно останавливается на основных этапах разработки станций SCR-268 и SCR-270, из которых первая снята была с вооружения лишь незадолго до окончания войны, а вторая и до сего времени сохранила своё боевое значение. Описания станций даны в их исторической последовательности, совпадающей с укорочением рабочих волн радиолокационных станций. Новые конструкции станций ознаменовали собой переход радиолокации на сантиметровые волны, что потребовало принципиально нового подхода к вопросам конструирования. Для работы на волнах сантиметрового диапазона понадобились новые электронно-вакуумные приборы (магнетроны, клистроны) и новые способы подачи энергии ультравысокой частоты в антенну (волноводы). Наряду с новыми деталями, применяющимися при конструировании современных радиолокационных станций, вновь нашёл себе применение кристаллический детектор, используемый в качестве смесительной головки приёмников станций сантиметрового диапазона. В описаниях станций SCR-584 и MPG-1, чрезвычайно интересных по своим особенностям и конструкции, ряд сложных вопросов освещён в самой общей и сжатой форме, зачастую сложно и путанно. Описания не дают читателю ясной, исчерпывающей картины устройства станций. Поскольку статьи, приведённые в этом сборнике, собраны из разных журналов, некоторые цифровые данные в них расходятся. Так, в статье «Радиолокация в армии США» указывается импульсная мощность станции SCR-208 в 50 квт, а в описании этой станции говорится, что импульсная мощность её равна 75 квт. Точно также есть расхождения в сводной таблице тактико-технических данных станций. Таблица тактико-технических данных и описания станций дополнены при корректуре данными, опубликованными в более поздних американских журналах. Редакция. =========================================================== НАЗЕМНЫЕ АМЕРИКАНСКИЕ И АНГЛИЙСКИЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ КРАТКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ОПИСАНИЯ ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА ВООРУЖЕННЫХ СИЛ СОЮЗА ССР Москва —1947 СОДЕРЖАНИЕ Стр. Предисловие............................. 3 Техническое развитие английских радиолокационных станций ..... 5 X. Фостер. Станции орудийной наводки............... 22 Технические особенности радиолокационных станций......... 32 Тактико-технические данные американских радиолокационных станций . 38 Р. Колтон. Радиолокация в армии США............... 42 Радиолокационная станция SCR-268.................. 73 Г. Цаль и Дж. Марчетти. Радиолокационная станция AN/TPS-3 ... 95 Радиолокационная станция SCR-5M.................. 121 X. Штраус и др. Радиолокационная станция AN/MPG-1........ 158 Система обозначений аппаратуры, принятая в армии и флоте США . . 201 Редактор инженер-подполковник М. А. Бойков Технический редактор Д. Г. Коисеенко Корректор А. А Зябликова Подписано к печати 8.07.47. Изд. № 9,438 Объем !.»/« п. л.-Н вкл. >/» п. л. 13 уч.-изд. л. 48000 зн. в 1 печ. л. Здк № 310 2-я типография Управления Военного Издательства MBG СССР имени К. Е. Ворошилова ПРЕДИСЛОВИЕ В настоящем сборнике приводятся описания наземных радиолокационных станций, преимущественно американских, которые были опубликованы в иностранных радиотехнических журналах в конце 1945 и начале 1946 г. Эти краткие описания не дают возможности детально ознакомиться со всеми особенностями конструкции и работы станций, изучить всю схему и взаимодействие отдельных узлов. Составлены эти описания по-разному. В одних статьях авторы излагают элементарные основы радиолокации, в других свободно говорят о специфических особенностях радиолокационной техники (диференцирующие цепи, фиксирующие схемы, схемы совпадения и т. д.), требующих достаточных знаний в области радиолокации Статьи рассчитаны на читателя, желающего ознакомиться с основными особенностями устройства и работы станций, с практическим применением техники метровых и сантиметровых волн в радиолокации. В сборнике приведены описания станций различного назначения: обнаружения самолётов, орудийной наводки зенитной и береговой артиллерии. Ознакомление со статьями сборника даст читателю представление об этапах последовательного развития конструкции станций, о способах точного определения координат целей, конструктивном выполнении отдельных узлов и т. д. В начале сборника помещены две статьи, переведённые из английских журналов. Первая представляет собой краткий отчёт о последовательном развитии отдельных типов английских радиолокационных станций и о некоторых методах тактического применения их в минувшей второй мировой войне. Во второй статье даётся краткое описание станции орудийной наводки зенитной артиллерии. В конце статьи автор говорит о том, что некоторые новые радиолокационные разработки являются секретными и в настоящее время сведения о них опубликованы быть не могут. К числу таких разработок автор относит, например, станцию с автоматическим слежением за целями и снаряды с радиовзрывателями. Как бы полемизируя с этим утверждением, американцы в своём журнале «Электронике» нашли возможным поместить описание станции с автоматическим слежением (SCR-584). Эта станция, как утверждает журнал, сыграла большую роль в борьбе англичан с «летающими бомбами». Кроме того, во многих журналах США были опубликованы статьи о снарядах с радиовзрывателями. Описанию американских радиолокационных станций предпослана статья, в которой излагаются сведения о некоторых технических особенностях радиолокационных станций, а также объясняются основные понятия и термины, применяемые в радиолокационной технике. Статья заканчивается перечнем тактико-технических данных современных радиолокационных станций. В статье «Радиолокация в армии США» рассказывается о том, какими путями шло развитие и конструирование радиолокационных станций в лабораториях Корпуса войск связи США. Автор достаточно подробно останавливается на основных этапах разработки станций SCR-268 и SCR-270, из которых первая снята была с вооружения лишь незадолго до окончания войны, а вторая и до сего времени сохранила своё боевое значение. Описания станций даны в их исторической последовательности, совпадающей с укорочением рабочих волн радиолокационных станций. Новые конструкции станций ознаменовали собой переход радиолокации на сантиметровые волны, что потребовало принципиально нового подхода к вопросам конструирования. Для работы на волнах сантиметрового диапазона понадобились новые электронно-вакуумные приборы (магнетроны, клистроны) и новые способы подачи энергии ультравысокой частоты в антенну (волноводы). Наряду с новыми деталями, применяющимися при конструировании современных радиолокационных станций, вновь нашёл себе применение кристаллический детектор, используемый в качестве смесительной головки приёмников станций сантиметрового диапазона. В описаниях станций SCR-584 и MPG-1, чрезвычайно интересных по своим особенностям и конструкции, ряд сложных вопросов освещён в самой общей и сжатой форме, зачастую сложно и путанно. Описания не дают читателю ясной, исчерпывающей картины устройства станций. Поскольку статьи, приведённые в этом сборнике, собраны из разных журналов, некоторые цифровые данные в них расходятся. Так, в статье «Радиолокация в армии США» указывается импульсная мощность станции SCR-208 в 50 квт, а в описании этой станции говорится, что импульсная мощность её равна 75 квт. Точно также есть расхождения в сводной таблице тактико-технических данных станций. Таблица тактико-технических данных и описания станций дополнены при корректуре данными, опубликованными в более поздних американских журналах. Редакция. ТЕХНИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ АНГЛИЙСКИХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ Станции дальнего обнаружения и станции наведения Впервые радиолокационные станции в Англии начали работа гь с декабря 1935 г., когда на восточном побережье были установлены пять станций дальнего обнаружения самолётов (CH-Chain Поте). В августе 1937 г. количество этих станций увеличилось до двадцати и с этого времени на восточном и западном побережьях Англии стала работать сеть станций защиты Англии о г воздушного нападения. Станции эти были сконструированы в довоенные годы и находились на уровне радиолокационной техники того периода. Основные технические данные станций следующие: диапазон 10—13 м, длительность импульса 10—15 мксек, частота повторения импульсов 25 гц. Мощность в импульсе вначале была 200 кет, а в дальнейшем её повысили до 800 кет. Так как передатчик станции работал только 250 мксек в секунду, то средняя мощность его не превышала 250 вт. Антенны станций были весьма громоздки (рис. 1). Передающая система представляла собой группу горизонтальных вибраторов и рефлекторов, подвешенных на мачтах высотой 350 футовх (~~ 115 Л!). Приёмная антенная система состояла из двух скрещенных вибраторов для определения азимута и двух вибраторов на разных высотах для измерения углов места. Приёмные антенны подвешивались на деревянных башнях высотой в 240 (футов (—' 80 м). Передающие антенны по наружному виду напоминали антенны обычной радиотелеграфной станции, а приёмные антенны с гониометром для определения направления были похожи на ан-чснны радиопеленгационных станций. Передающая антенна станции СН устанавливалась неподвижно и имела широкое направленное излучение. Таким образом станция обнаруживала любой самолёт, попавший в облучаемую ею аону (рис. 2). 1 1 фут = 0,3048 м. Для определения высоты самолёта ни5 станции измеряли угол места падающей волны (отражённого импульса). Для этого служили, как было уже сказано, два горизонтальных вибратора, подвешенные на разной высоте над землей. На рис. 3 показаны диаграммы направленного приёма, осуществляемого с помощью таких вибраторов. Рассматривая диаграмму, можно сделать вывод, что самолёт, летящий на небольшой высоте, наведёт более мощную э.д.с. в антенне 2, чем в антенне 1. Сравнение амплитуд отражённых импульсов при помощи гониометра и позволяло определить угол места цели. По отношению амплитуд отражённых импульсов Рис. t. Наружный вид антенн станций СН: слева — передающие антенны; справа — приёмные антенны при помощи графика или таблицы определялась высота самолёта. При дальности самолёта в 150 миль1 (~ 240 км) и высоте полёта в 12 тыс. футов (4 тыс. м) угол места цели был равея примерно 1°, так что самолёт находился в зоне нижнего лепестка диаграммы направленности. Зная время между посылкой зондирующего импульса и возвратом отражённого, можно определить расстояние до самолёта. Станции СН обнаруживали самолёты на расстоянии до 200 миль и затем вели наблюдение за ними. Частота повторения импульсов у станций СН составляла, как указывалось, 25 гц. Выбор столь малой частоты повторения объясняется гем, что хотя самолёты и не обнаруживались с расстояний больше 200 миль, но при волнах, на которых работали станции СН, существовала возможность появления сигналов, отражённых от слоев ионосферы. Импульсы, отражённые от ионизированного слоя, могли притти с задержкой до 40 мксек, что соответство- 1 1 английская миля = 1,609 км. Передающие антенны Передатчик^] Приемник Q берег ----яейав Рис. 2. Зона обнаружения станции СИ Приемные антенны Антенна ? . Антенна 1 ,. ^ & ^777777777? Рис. 3. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости антенн угла места станции СН вало расстоянию порядка 4 тыс. миль. Полагали, что причиной таких отражений были ионизированные облака в слое Е. Когда на экране станции СН появлялись такие отражённые импульсы, то было необходимо устранить возможность прихода отражения от первого зондирующего импульса, после того как был излучён второй, чтобы не вызвать ошибки в определении дальности до цели. При более коротких рабочих волнах отражения от ионосферы не происходили бы и можно было бы увеличить частоту повторения импульсов. Недостатки станций типа СН были известны ещё до того, как эти станции были построены. Боковые и задние лепестки излучения вызывали отражения от гор, холмов и от самолётов, летящих вне рабочей зоны действия станции. Определение высоты при помощи двух вибраторов было неудовлетворительно и требовало частой калибровки. Скрещённые горизонтальные вибраторы давали поляризационную ошибку при определении направления, и для проверки правильности работы системы также требовалась частая калибровка их. Кроме того, было установлено, что при высоте антенн в 200 футов низколетящие самолёты будут обнаруживаться точько на близком расстоянии от станции. Это объяснялось тем, что антенны описанного типа вследствие разности путей прямого луча и луча, отражённого от моря, давали минимальное значение напряжённости поля вдоль поверхности моря. Первый максимум напряжённости поля, т. е. практически полезная часть диаграммы направленности, лежал под углом места, обратно пропорциональным высоте антенны, выраженной в длинах волн, т. е. был пропорционален величине А/Л. Чтобы обеспечить в подобных условиях обнаружение низколетящих самолётов, требовалось увеличить возможно больше высоту подвеса антенны и максимально укоротить длину рабочей волны. Антенны станций СН имели отношение /гД, равное примерно 8. Станции CHL (Chain Home Low), описываемые ниже, имели отношение АД, равное 45. Пока немцы летом 1940 г. проводили воздушные налёты в дневные часы, этот недостаток станций СН не давал практически себя знать. Всё же было ясно, что рано или поздно немцы начнут применять налёты бомбардировщиков на малой высоте, чтобы избежать таким образом обнаружения их радиолокационными станциями СН. Надо было, следовательно, разработать станции обнаружения низколетящих самолётов. Станции такого назначения, равно как и станции орудийной наводки, должны были работать на более коротких волнах. Было решено выбрать волну длиной в! 1,5 м. На эту длину волны был разработал передатчик, обладавший импульсной мощностью в 100 кет. Испытания показали, что дальность действия радиолокационной станции с таким передатчиком достигала 100 миль (160 км). Был изменён также способ излучения и приёма импульсов. При длине волны в 1,5 м можно было получить более; узкий луч, работая с антенной небольших размеров. Размеры антенной системы станции CHL не превышали 4—5*-. Ширина луча пропорциональна отношению X//, т. е. обрати» пропорциональна размерам антенной системы. Антенна шириной в 10 X даёт луч вдвое уже, чем антенна шириной в 5 А. Для станции CHL была разработана конструкция антенны, дававшей луч шириной в 10° в горизонтальной плоскости. Антенну таких размеров можно было сделать вращающейся, чтобы последовагельно> просматривать сектор за сектором (рис. 4). Наружный вид антена станции CHL дан на рис. 5. Вращающийся луч станции CHL Рис. 4. Зона обнаружения станции CHL Возникла необходимость в наличии приёмной антенны, обладающей направленным действием, чтобы таким образом добиться повышения чувствительности станции к слабым отражённым импульсам. Такая антенна, кроме того, позволила бы и более точно определять направление цели. При проработке этого вопроса возникла идея: поскольку передатчик работает лишь несколько микросекунд в течение одного рабочего цикча станции, то можно вести приём отражённых импульсов на ту же антенну. Для реализации этой идеи требовалось разработать устройство, которое могло бы защищать приёмник от вредного воздействия мощных зондирующих импульсов. Подобный метод работы можно было позаимствовать из техники ионосферных станций, но практически была применена более эффективная схема, описанная ниже. Помимо того, на станциях обнаружения низколетящих само-Яё'мж было ещё одно крупное нововведение. Электронно-лучевая |рубка с горизонтальной развёрткой, применявшаяся на станциях СН, была заменена в станциях CHL трубкой кругового обзора. Благодаря применению вращающейся антенны такая трубка да-,вала сразу полную картину воздушной обстановки в зоне действия «станции, в то время как при помощи станции СН можно была Рис. 5. Антенны станции CHL: с л с в а — антенна, устанавливаемая на морской побережье; справа.— антенна, устанавливаемая на высоких утёсах иооизводить обзор только в секторе. Наличие такой трубки кругового обзора позволило применить станции подобного типа для наведения своих истребителей на немецкие бомбардировщики и создать наземные радиолокационные станции управления истребителями (рис 6). Для осуществления наведения пользовались донесениями о воздушной обстановке, получаемыми от станций СН (рис. 7)< 20 Рис. 6. Расположение аппаратуры в приёмной кабине подвижной станции для наведения самолетов При этом приходилось прибегать к помощи карт-планшетов, на которых по данным, сообщаемым станцией СН, засечками наносились местоположения истребителей и бомбардировщиков. Теперь трубка кругового обзора позволяла сразу видеть обстановку в воздухе, и планшет стал ненужным. Станции управления истребителями по существу представляли собой модернизированную конструкцию станций СНь (рис. 8, 9 и 10). Для определения Рис. 7. Внутре.чний вид приемного пункта станции СН: слева— запись и передача донесений об обнаружении*, целях; а центре— планшет, на котором наносится маршрут полёта самолётов; справа — индикаторы станции СН 11 Рис. 8. Антенна станции навеления Аппаратура станции находится в здании, видимом на заднем плане ли-vn Рис. 9. Приемное устройство и экраны электронно-лучевых индикаторов станции наведения угла места целей на этих станциях были установлены дополнительные антенны, подвешенные на разных высотах. С началом боевой работы станций типа CHL мёртвая зона над поверхностью моря значительно уменьшилась и равнялась всего нескольким сотням футов. Чтобы уничтожить и эту зону, надо было ещё более укоротить рабочую волну. Для этого в дальней.- Рис. 10. Передатчик, приёмник и индикатор станции, наведения, расположенные в помещении, удалённом от антенны шем были разработаны станций сантиметрового диапазона с параболическими рефлекторами, которые обеспечивали создание очень узкого луча. На работу таких станций отражения от земли или поверхности моря влияния не оказывали. Самолётные радиолокационные станции Если при дневных налётах немецких бомбардировщиков сеть наземных станций обнаружения самолётов и станций наведения истребителей была в состоянии подвести свои истребители к бомбардировщикам противника на расстояние в несколько миль, то При ночных налётах положение усложнялось. В этом случае требовалось подвести истребитель к бомбардировщику на расстояние в несколько сот футов, чтобы пилот мог увидеть цель в темноте 13 Рис. 11. Прожектор с установленной на нем радиолокационной станцией и атаковать противника. Для этого на первом этапе наведения ночью применялись радиопрожекторные станции (рис. 11). Прожектор при помощи радиолокационной станции наводили в темноте на вражеский бомбардировщик так, чтобы при включении дуги он сразу оказался освещённым. Истребитель приближался в темноте к противнику и атаковал его. Вторым методом целеуказания противника патрулирующим ночным истребителям был зенитный огонь по самолёту врага при 14 помощи радиолокационных станций орудийной наводки. Если сна-|)идм ралрыпллнсь достаточно близко от цели, то помощи ночного-истребителя не требовалось. Если же, как это бывало при взаимодействии зенитных батарей со станцией орудийной наводки перво» Конструкции (Мк-I), снаряды разрывались недалеко от цели, но недостаточно близко для прямого поражения её, то ночной истре-йшель входил в зону, указанную ему разрывами снарядов, и искпл здесь вражеский бомбардировщик. Для осуществления последнего способа требовалось очень четкое взаимодействие авиации и зенитной артиллерии. Последняя должна была прекращать, опшь, как только истребитель приближался к обстреливаемой Зоне. Правда, иногда можно было перехватить радиотелефонное сообщение пилота истребителя, что на зенитной батарее его принимают за противника и обстреливают. Всё же этот метод зависел от ночного зрения летчика, а оно не всегда было хорошим. Затруднения подобного характера были устранены с появлением самолётных радиолокационных станций Aircraft Interception (AI) для перехвата. Станция такой конструкции работала на нолме 1,5 м. Антенна, установленная в носовой части фюзеляжа,, посылала импульсы в направлении движения самолёта. Если в воздухе оказывалась на расстоянии 2—3 миль от такого самолёта цель, то её можно было обнаружить. Станция определяла три координаты цели: дальность, азимут и высоту. На самолете было две пары приёмных антенн; одна пара служила для определения азимута. Антенны устанавливались на передних плоскостях самолёта. Диаграмма направленности этих антенн представляла собой широкий лепесток (рис. 12); он охватывал пространство не только прямо перед собой, но и несколько в стороны. Из рис. 12 можно нидеть, что если самолёт противника находится в точке 7i, то отражённый импульс от него создаст большую э.д.с. на левой антенне азимута, чем на правой. В свою очередь, если цель находится в точке 7V то э.д.с. правой антенны будет больше. Вторая пара антенн, установленных так же, как и антенны азимута, служила для определения угла места. Одна из этих антенн установлена так, что диаграмма направленности её приподнята кверху, а диаграмма направленности другой — книзу. Для сравнения величин э.д.с. отражённых импульсов применялся антенный переключатель, соединявший по очереди каждую антенну с приёмником и электронно-лучевой трубкой соответствующего индикатора (азимута или угла места). Оператор, сравнивая амплитуды импульсов на экранах трубок, мог установить направление и положение цели относительно своего самолёта и сообщить эти сведения пилоту. Дальность до цели указывалась на обеих трубках. С введением на вооружение станций AI наведение истребителей стало происходить следующим образом. Истребитель вначале летел по указаниям наземной станции наведения и приближался на 1—2 мили к бомбардировщику. После этого оператор включал самолётную станцию и, обнаружив цель, сообщал координаты её Пилоту. Пользуясь этими указаниями, пилот сближался с прогив- 15 пиком до расстояния в несколько сот футов, после чего обнару-жииил цель визуально и выходил в атаку. Конструкция станции AI в дальнейшем была видоизменена. Сравнение амплитуд отражённых импульсов осуществлялось автоматически при помощи пикового вольтметра, управлявшего движением светового пятна электронно-лучевой трубки так, что оно „двигалось вверх и направо, если цель была правее и выше истре Жителя. Оператор в этом случае стремился дать пилоту такие ука- Центр диаграммы \ направленности • перед, антенны * \ Ч \ Диаграмма направленности левой антенны Диаграмма направленности продай антенны Рис. 12. Диаграммы направленности передающей и приёмной антенн самолетной станции AI зания, чтобы световое пятно оказалось в центре экрана трубки. Это означало, что цель находится прямо впереди истребителя. Станция AI, работавшая на волне 1,5 м, имела недостаточную дальность действия. Вначале этот недостаток казался несущественным, так как полагали, что наземная станция наведения подведёт истребитель достаточно близко к бомбардировщику. Но оказалось, что на эту операцию, прежде чем удавалось на самолётной станции обнаружить отражённый импульс, тратилось очень много времени. Вследствие этого значительное количество бомбардировщиков успевало скрыться, выйдя из зоны действия станции. Второй недостаток заключался в том, что часть излучаемой энергии, отразившись от земли, мешала обнаружению самолёта на экране Отражения от земли начинались с дальности, равной высоте полёта, и вражеский бомбардировщик, летевший на расстоянии 5 тыс. футов, удавалось заметить лишь когда истребитель сближался с ним на расстояние менее/ мили. Вследствие этого большая доля 16 УХ ?/ \ работы по наведению выпадала на наземные станции GC1 (Ground Control Interception) В дальнейшем была разработана станция AI, работавшая на сантиметровых волнах. Антенная система такой станции излучала весьма узкий луч, и влияние отражений от земли не сказывалось Кроме того, новая станция имела большую дальность действия и позволяла значительно точнее определять азимут цели. Антенна мгой станции имела небольшие размеры; истребитель благодаря этому перестал напоминать собЪй ветвистую «рождественск>ю, ёлку». Это значительно упростило и облегчило эксплоатацшо материальной части, потому что антенны прежней конструкции часто подвергались повреждениям при заправке самолёта боеприпасами и горючим. Подобно станции CHL станция AI сантиметрового диапазона имела только одну антенну для передачи и приёма, поме- " - щённую в фокусе параболоида. Антенна осуществляла спиральное развёртывание (рис. 13). -?, „ - » В этом случае луч начпяал раз- // Направление луча вёртку с центра и описывал круги всё увеличивающегося диаметра, пока не достигал 45°, после чего диаметр кругов начинал уменьшаться. При спираль- _ Л„ „ „ J F г рис> 13. Схема спирального развер- нои развертке антенны при- тывалия менялась радиальная развёртка электронно-лучевой трубки. Раз-вер гка электронного луча в этом случае происходила в том же направлении, что и посылка импульса, и таким образом указывала направление антенны. При появлении отражённого импульса на развертке электронного луча возникало светлое пятно, указывавшее расстояние до цели. Успешное развитие сантиметровой техники позволило осуществить и радиолокационные станции другого назначения, работавшие на этих волнах. Так, в частности, были созданы станции орудийной наводки сантиметрового диапазона. Другой самолётной станцией, предназначенной для обнаружения целей на море, была станция ASV (Aircraft to Surface Vessel). Применение этой станции помогло ликвидировать подводную блокаду морских коммуникаций и тем самым выиграть битву за Атлантику. Первая экспериментальная модель станции ASV демонстрировалась на морских манёврах в сентябре 1938 г. Она стала применяться с октября 1939 г. и была первой самолётной радиолокационной станцией, служившей для обнаружения кораблей. После улуч- 2-310 17 шения конструкции этой станции её стали применять (с 1941 г.) для обнаружения подводных лодок на поверхности. Первые ASV работали на волне 1,5 м. На этой же волне в то время работало довольно большое количество радиолокационных станций других типов. Станция ASV по своей конструкции во многом напоминала станцию AI. Передающая антенна была расположена в носовой части фюзеляжа самолёта. Излучение её было направлено несколько вниз к поверхности моря. Под каждой плоскостью самолёта находились приёмные антенны типа Уда-Яги, обладавшие большой направленностью. Отражённые импульсы поступали на приёмные антенны и передавались на электронно-лучевой индикатор при помощи антенного переключателя. Раздвинутые вследствие особенностей переключения отражённые импульсы на экране позволяли оператору обычным методом определить направление и расстояние до корабля и направить самолёт так, чтобы амплитуды импульсов на экране уравнялись. Приблизившись к цели, самолёт производил атаку визуальным путём, применяя в ночное время мощные осветительные фары на самолёте, которые были введены с зимы 1942 г. Станция ASV обнаруживала корабли на расстоянии 10 миль, но всплывшие подводные лодки удавалось обнаружить лишь на более близком расстоянии. Одиночный патрульный самолёт, пользуясь таким оборудованием, мог обследовать за один полёт большой район моря. Помимо того, станция ASV помогала патрульному самолёту вернуться обратно на базу. Для этого были установлены специальные радиомаяки, которые посылали свои сигналы при облучении их импульсами станции ASV. Это значительно облегчало задачу возвращения домой с расстояния 50— 100 миль и позволило высылать в патрулирование даже при плохой погоде большое количество самолётов. С конца зимы 1942 г. стало ясно, что самолётная радиолокационная станция ASV работает не только как обнаружитель подводных лодок, но и как радиостанция, предупреждающая подводные лодки о приближении самолёта. Приём импульсов, посылаемых станцией ASV, был возможен с расстояния в 50 миль и, если сила приёма этих импульсов начинала увеличиваться, то это обозначало, что самолёт обнаружил подводную лодку и приближается к ней. Подводная лодка, если на ней успевали обнаружить самолёт, погружалась под воду. Военный корабль или самолёт, двигающиеся ночью без огней, но с работающими радиопередатчиками, стали сравнительно легко обнаруживаться подводными лодками, снабжёнными специальной радиоаппаратурой. Возникла необходимость перевести работу станций ASV на другие волны, чтобы ликвидировать возможность подслушивания. К весне 1943 г. были введены на вооружение новые станции ASV, работавшие на сантиметровых волнах. Аппаратура подслушивания на немецких лодках стала бесполезной. Лодки вновь не имели защиты от возможности их обнаружения. 1В Сантил/штровая станция ASV была во многом похожа на сантиметровую станцию AI. В станции ASV, так же как и в станции AI, применялись магнетрон и клистрон; для защиты приёмника применялся газовый разрядник; работа на прием и передачу в станции ASV, так же как и в станции AI, осуществлялась на общую антенну. Схема работы газового разрядника, представляющего собой двухэлектродную «мягкую» лампу, показана на рис. 14. Когда передатчик не работал, четвертьволновая линия обладала бесконечно б'ольшим сопротивлением. Газовый разрядник не работал, не поглощал энергии отражённого импульса, и она поступала лишь в приёмник. В моменты работы передатчика газовый разрядник пробивался, и ионизированный газ в нём представлял собой линию короткого замыкания. У цриёмняка при этом возникало около J бесконечно большое сопротивление, и вся энергия пе - V J • ("J ф А ч редатчин Газовый разрядш/ь * -, Рис. 14. Схема переключения антенны самолётной радиолокационной станции, работающей на сантиметровом диапазоне передатчика направлялась только в антенну. Практически эту схему приходилось несколько подгонять: подбирать ёмкость газового разрядника, согласовывать величины полных сопротивлений и подавать поджигающее напряжение на разрядник, чтобы вызвать мгновенную ионизацию его с появлением зондирующего импульса. В станции ASV, в отличие от AI, применялась трубка круго-пого обзора, что давало наблюдателю полную картину очертаний берегов моря, кораблей на нём и т. д. При защите с воздуха кон-иоя кораблей такая возможность наблюдения с воздуха всех кораблей сразу была чрезвычайно ценной. Антенна сантиметровой ASV была смонтирована в нижней турели самолёта. Антенна состояла из вибратора и рефлектора. В качестве рефлектора применялся усечённый параболоид. Луч был узок в горизонтальной плоскости (по азимуту). В вертикальной плоскости луч был значительно шире. Поэтому большая часть электромагнитной энергии посылалась под небольшим углом к горизонту. Излучение деформировалось при больших углах к горизонту и не имело лепестковости (рис. 15). Благодаря такой направленности излучения самолёт мог при нормальной высоте полёта принимать отражённые импульсы примерно равной ампли-1Уды независимо от расстояния до цели. При вращении антенны на экране была видна обстановка на море в пределах дальности действия станции, в том числе береговая линия. Такие особенности станции ASV позволили создать на её базе станцию радионавигационного назначения H2S. В отличие от чисто военного назначения первой станции вторая может широко В вертикальном -^ направлении В горизонтальном направлении Цепь Рис. 15. Диаграмма излучения станции ASV в вертикальной и горизонтальной плоскости применяться как в военное, так и в мирное время. Когда станция ASV работала над берегом, то было установлено, что берег и земля отражают больше электромагнитной энергии, чем вода, а здания — больше, чем земля. Таким образом, отражения от рек и озёр давали более тёмные пятна на трубке кругового обзора, а отражения от земли и строений — более светлые. Эта особенность и была использована в станции Н,$. Станцию эту пришлось переконструировать ввиду того, что высота полёта бомбардировщиков, для которых предназначалась новая станция, была больше высоты полёта патрульных и разведывательных самолётов. Кроме того, картина местности, получающаяся на трубке кругового обзора такой станции, требовала внесения поправки на наклонную дальность, так как изображение местности, лежащей впереди самолёта, было более искажено, чем изображение местности прямо под самолётом (рис. 16). Внесение поправки в контуры раз-АО вёртки электронного луча трубки кругового обзора станции H2S позволило получать на экране этой станции карту, подобную географической. В вертикальном иапраблении В горизонтальном напрабленци Рис. 16. Получение данных для внесения поправки на наклонную дальность в станции типа H2S По журналу .Wireless World' за октябрь, Ноябрь в декабрь 1945 г. X. Фостер СТАНЦИИ ОРУДИЙНОЙ НАВОДКИ Прежде ч)ем приступить к описанию устройства и работы станции орудийной наводки, рассмотрим коротко тактико-технические требования, предъявляемые к станциям подобного назначения. Угол возвыше-нияорудия (QEJ / Ору due В Горизонтальная дальность Рис. 17. Траектория полёта снаряда зенитного орудтгя Пусть цель находится в точке А (рис. 17), а орудие зенитной батаред в точке В. Кроме азимута цели (направления на цель относительно севера), для определения положения цели в пространстве (в прямоугольных координатах) должны быть известны расстояние до цели и её высота, а в полярных координатах для этого требуется знать наклонную дальность и угол места цели. Так как снаряд при полёте описывает не прямую линию, а параболу, то орудие должно иметь соответствующее возвышение QE, чтобы траектория снаряда прошла через точку А (рис. 17). В зенитной артиллерии применяются снаряды не с контактными взрывателями, а с дистанционными трубками, взрывающими снаряд после определённого времени. Следовательно, кроме азимута цели и угла возвышения орудия, надо знать время, необходимое для того, чтобы снаряд приблизился j& цели и взорвался близко от неё. 22 Определение угла возвышения и времени пвлёта снаряда представляют собой сложные задачи балистики, которые решаются при помощи ряда вспомогательных таблиц и кривых. Условия стрельбы значительно усложняются, если цель (самолёт) быстро перемещается в пространстве. В этом случае нельзя определить нужные данные только по высоте цели и горизонтальной дальности. Цель должна находиться под непрерывным наблюдением; должны быть известны её скорость и курс; кроме того, надо определить будущий курс цели и установить, где встретятся снаряд и самолёт. Рис. 18. Общий вид станции орудийной наводки GL-Мк-П; на переднем плане — приемная кабина; слева — агрегат пит.-, низ; сзади — передающая кабина Наружный вид радиолокационной станции орудийной наводки GL-Мк-И, определяющей текущие координаты цели для стрельбы по самолётам, показан на рис. 18. Станция работает на волнах 5,46—3,53 м (55—85 мггц), она может определять расстояние до цели в пределах 2—14 тыс. ярдов1 (1 800—12 600 м) с точностью ± 25 ярдов (22,5 м), а азимут и угол места определяются с точностью в + 1°. Передатчик и приёмник станции размещены в отдельных кабинах-автоприцепах, на которых смонтированы и антенны. Эти кабины вместе с антеннами могут вращаться на вертикальной оси. При предварительном поиске цели передатчик и приёмник работают с антеннами, диаграммы направленности которых обладают » 1 ярд -= 0,91438 м. широким лучом в горизонтальной плоскости. «Обнаружитель-ная» антенна передатчика представляет собой горизонтальный вибратор; из приёмной кабины станции ведётся поиск целей при помощи верхней антенны угла места и антенны дальности, причём позади верхней антенны угла места добавляется рефлектор. Обнаружив цель, операторы приёмной и передающей кабин включают другие антенны, применяемые для слежения за целью. Эта антенна передатчика состоит из четырёх горизонтальных полуволновых вибраторов и проволочного рефлектора-экрана. Приёмная антенна для слежения за целью более сложна по конструкции и представляет собой отдельные антенны для определения дальности, азимута и угла места. Каждая из этих трёх координат цели определяется при помощи электронно-лучевого индикатора; эти индикаторы установлены в приёмной кабине. Напряжения отражённых импульсов на индикаторы поступают от приёмника. Скелетная схема приёмной кабины показана на рис. 19. Приёмник представляет собой супергетеродин, в состав которого входят, пять каскадов усиления высокой частоты (принимаемого импульса), гетеродин и диод-смеситель. Усиление промежуточной частоты осуществляется блоком из пяти каскадЬв; колебания с выхода этого блока подаются на второй детектор. Напряжение с детектора поступает на две выходные лампы: одна лампа работает на электронно-лучевую трубку индикатора дальности, а вторая — на трубки индикаторов азимута, угла места и на автоматический регулятор импульсов (АРС). Антенна дальности всегда соединена с вводом приёмника, тогда как антенна азимута и угла места связаны через фазирующее устройство и гониометр соответственно с антенным переключателем, приводимым в действие мотором. Посредством этого переключателя сигналы от антенн азимута и угла места комбинируются с сигналами от антенны дальности: В течение одного оборота переключателя происходит четыре переключения антенн: Сектор Напряжения от антенн на входе приемника 1-я четверть оборота Антенна дальности и результирующее напряжение от антенн угла места 2-я , „ Антенна дальности и результирующее напряжение от антенн азимута 3-я ., , Антенна дальности и результирз'ющее напряжение от антенн угла места 4-я „ , Антенна дальности и результирующее напряжение от антенн азимута Чтобы можно было наблюдать отражённые импульсы на экранах трубок индикаторов азимута и угла места во время их работы, перед каждым экраном вращаются цветные диски (обтюраторы). Диски и антенный переключатель вращаются с одинаковой скоростью. Каждый диск имеет два цветных сектора по 45°, расположенных в диаметрально противоположных сторонах один относительно другого. Вращение дисков синхронизировано с вращением М Герхняя антенна угла места Левая антенна азимута Правая антенна азимута Нижняя антенна игла места Перенпю ча г em раздЗимения цветов k Цветные диски Антенный Hoi пврекяюча rent J If =-^=-= Блок промежуток ной частот - в блок ысакаа Усто/пы ы * 4i t * Электронно- лучевые трубки [оль-~Xffoeri ч Азимут 1 .( i \ 1 /± ** 1Угол JL 1 /^\»еста /^ | V-cp!/ \J__J/ >/ ------«---•• 1 ------------------- 1 — . |^ < 1 J 1 * Калибратор Потен цио-метр вольности 1 ----- ' \ ГТ: У1РС ЧЧ *• Ра 'здертна с Пусковой -----^ импупьс от передатчика Рис. 19. Скелетная схема аппаратуры приемной кабины антенного переключателя так, что, например, изображение на трубке азимута можно наблюдать лишь в то время, когда к приёмнику подсоединены антенны азимута; соответственно изображение на трубие угла места видно лишь тогда, когда приёмник соединён с антеннами угла места. Небольшой вращающийся переключатель (переключатель раздвижения цветов), синхронно вращающийся с дисками, создаёт электрические импульсы, которые сдвигают изображения на экранах трубок индикаторов азимута и угла места на небольшое расстояние один от другого вдоль линии развёртки за каждый полуоборот, переключателя. Определение текущих координат Азимут Как уже сказано, изображение на трубке азимута видно лишь тогда, когда на приёмник поступает напряжение от антенны дальности и результирующее напряжение от двух антенн азимута. Если антенны азимута приёмной кабины станции не направлены прямо на цель, то в каждой антенне возникнет своя электродвижущая сила (э.д.с.),, наведённая принятым отражённым импульсом. В левой и правой антеннах азимута будут существовать э.д.с., отличающиеся одна от другой по амплитуде. Эти электродвижущие Точяи на цепь Неглачн Эйран трубкг yz/ia места Экран трубки азимута Экран трубка дальности Риг. 20. Вид отражённых импульсов на экранах индикаторов силы будут соответственно суммироваться с э.д.с. в антенне дальности при помощи антенного переключателя и переключателя раз-движения цветов. Переключатель раздвижения цветов воспроизведёт на экране трубки азимута два изображения отражённого импульса, несколько отстоящие одно от другого (рис. 20). Амплитуды этих изображений не равны между собой вследствие того, что приёмные антенны азимута не направлены точно на цель. Когда антенны -направлены точно на цель, результирующая э.д.с. от антенн азимута равна нулю, и оба изображения будут иметь на экране одинаковую высоту, причём возникают они только вследствие э.д.с., поступающей от антенн дальности. Азимут цели указывается оператору, работающему в кабине передатчика, при помощи системы сельсинов. Сообразно этим указаниям оператор поворачивает свою кабину так, чтобы антенны передатчика были направлены на нужный азимут. Координаты цели по азимуту поступают также на шкалу, находящуюся на командном пункте зенитной батареи. 26 Угол места Способ определения высоты цели основан на том, что горизонтальный вибратор, подвешенный на одной высоте над землей, имеет диаграмму направленности, обладающую разной чувствительностью к приёму радиоволн, приходящих под разными углами места. Два вибратора, подвешенные на разных высотах над землёй, будут имегш различные диаграммы направленности. Сравнивая э.д.с. в обеих антеннах при помощи калиброванного гониометру, можно определить угол места падающей волны, т. е. место самолёта, отражающего импульс. Верхняя и нижняя антенны угла места приёмной кабины станции подвешены на высоте 3/2Х и X над землёй. Диаграммы направленности этих антенн в вертикальной плоскости (рис. 21) сняты для случая, когда станция размещена на ровной площадке и про- Нишния антенна угла «тли. ) над землей Верхняя антенна угла песта, Земля Рис. 21. Диаграммы направленности антенн угла места водимость почвы вокруг станции одна и та же. При помощи экранированного кабеля э.д.с. от обеих антенн места подаются на ста-торные катушки гониометра. Вращающаяся катушка гониометра соединена с приёмником через антенный переключатель. Статорные катушки расположены под прямым углом одна к другой. Когда подвижная катушка гониометра, рашоложенная посредине между статорными, будет установлена так, что результирующая э.д.с. в ней от обеих статорных катушек станет равной нулю, то угловое положение роторной катушки характеризует положение цели под определённым углом места. Когда работает трубка угла^ места, на вход приёмника поступает э.д.с. от антенны дальности и э.д.с. от антенн угла места через антенный переключатель. Вследствие этого на экране трубки угла места появятся два раздвинутых одно от другого изображения. Амплитуды их будут одинаковыми в том случае, если ротор гониометра находится в таком положении, при котором результирующая э.д.с. от антенн угла места равна нулю. Угол места цели оператор считывает прямо с калиброванной шкалы угла места, укреплённой на оси ротора гониометра. 27 Наклонная дальность Измерение наклонной дальности до цели сводится к измерению времени пробега импульса до цели и возвращения его обратно. Одновременно с посылкой зондирующего импульса из кабины передатчика по кабелю в приёмную кабину поступает пусковой импульс. Он запускает развёртку времени на экранах электроннолучевых индикаторов. Развёртка длится в течение такого промежутка времени, который необходим, чтобы импульс, отражённый от цели, находящейся на предельном расстоянии, вернулся на станцию. После этого передатчик посылает новый зондирующий импульс, и одновременно приходит новый пусковой импульс. Экран трубки дальности можно наблюдать всё время. На нём видно только одно изображение, так как раздвижение импульсоз на трубке дальности не применяется. Положение отражённого им-пульса на линии развёртки зависит от расстояния, на котором находится цель. Определение расстояния до цели заключается в том» что оператор вращает рукоятку специального потенциометра дальности. При этом отражённый импульс начинает перемещаться по линии развёртки, пока его передний фронт не совпадёт с вертикальным визиром из проволоки, укреплённым перед экраном. Действие потенциометра заключается в том, что он подаёт отклоняющее напряжение, перемещающее отражённый импульс, на горизонтальные пластины электронно-лучевой трубки дальности. Ручка этого потенциометра (рис. 22) имеет калиброванную шкалу. По этой шкале оператор считывает наклонную дальность до цели, когда отражённый импульс её совпадает с вертикальным визиром. Потенциометр дальности связан специальным приводом с прибором дальности на командном пункте. Недостатки станции GL-Мк-Н Одним из основных недостатков описанной станции является сравнительно небольшая дальность, при которой станция может давать все три координаты цели с соответствующей точностью. Из рис. 21 можно видеть, что при малых углах места цели нижняя антенна угла места обладает малой чувствительностью. Точно так же верхняя антенна угла места плохо работает при больших углах места цели. Вследствие этого дальность, на которой станция может измерять углы места цели с необходимой точностью, невелика. Далее из рис. 21 видно, что самолёт противника, летящий на малой высоте, может быть вовсе не обнаружен станцией. Кроме того, станция имеет «мёртвое» пространство, в котором она не может "вести наблюдения за целями. Вследствие этого станция не может давать текущих координат уходящих целей на близких расстояниях, и стрельба по ним при помощи этой станции невозможна. При относительно низких рабочих частотах описанной станции большое значение имеет топография местности, окружающей станцию, Часто приходится вести сапёрные работы для того, чтобы Рис. 22. Внутренний вид приемной кабинке на первом ллане — штурвал дальности, над ним— экран трубки дальности выровнять площадку вокруг приёмной кабины или натянуть проволочную сетку. Наконец, станция Довольно громоздка и имеет большой вес, что ухудшает её мобильность. Устранить перечисленные выше недостатки при тех частотах, на которых работает станция, и её больших антеннах нельзя. Точно так же нельзя при таких антеннах увеличить точность определения угла места, потому что для этого надо работать значительно более узким лучом. Следовательно, работы по улучшению радиолокационной станции орудийной наводки надо было вести в направлении укорочения рабочей волны ее, уменьшения размеров антенн, придания им большей направленности излучения. Требовалось также разработать более мобильную подвижную конструкцию. Для перехода на более короткие волны прежде всего были необходимы новые электронные лампы. Эта задача была разрешена 29 д-ром Рандаллом, который вместе с Бутом (Бирмингамский университет)1 разработал новую конструкцию магнетрона. Эта новая лампа могла генерировать волны длиной в несколько сантиметров при большой мощности в импульсе. Для работы на таких волнах потребовались антенны значительно меньших размеров. Применение параболического рефлектора позволило сосредоточить излучение электромагнитной энергии в очень узкий луч. Кроме магнетрона стала применяться и другая новая лампа-клистрон, работающая в супергетеродине. Современная станция орудийной наводки Современная станция орудийной наводки GL-Мк-Ш показана на рис. 23. Передатчик (на магнетроне), приёмник и индикаторы смонтированы в одной кабине, что значительно повышает мобильность станции. С переходом на сантиметровые волны и уменьшением антенны появилась возможность освободиться от влияния топографических условий окружающей местности на боевую работу. Новая станция может измерять дальность целей на расстояниях до 36 тыс. ярдов (32,5 км) с точностью в +25 ярдов (22,5л,). На этом же предельном расстоянии станция может определять азимут и угол места с точностью в + 10 минут. Передатчик и приёмник вместе с необходимой аппаратурой управления установлены над кабиной на вращающейся турели. Индикаторы расположены внутри кабины. Рис. 23. Современная станция орудийной наводки GL-Мк-Ш 30 Для передачи и приёма применяются отдельные антенны с параболическими рефлекторами, имеющими 4 фута в диаметре. Для определения азимута цели положение вращающейся антенны при помощи вспомогательной аппаратуры указывается на специальном приборе в кабине. Антенна передатчика помещена в фокусе параболического рефлектора, тогда как приёмная антенна, представляющая собой полу-волновый вибратор с таким ж,е рефлектором, находится не в фокусе параболоида, а под углом около 2°. Вибратор приёмной антенны во время работы вращается со скоростью 6000 об/мин. Азимут цели и угол места её определяются по направлению обоих параболоидов станции, которые устанавливаются точно на цель. Эти параболоиды при помощи специального механизма можно перемещать в вертикальном направлении и таким образом уточнять угол места цели. Электронно-лучевые индикаторы азимута" и угла места работают следующим образом: при обнаружении цели на экранах трубок этих индикаторов появляются раздвинутые импульсы, подобные импульсу, возникающему на экране трубки дальности. Одно из этих изображений на экране воспроизводит отражённый импульс, когда приёмный вибратор смещён на небольшой угол в сторону от направления параболических рефлекторов. Другое изображение воспроизводит отражённый импульс, когда приёмный вибратор смещён на такой же угол, но в противоположном направлении. Правильное угловое расположение этих изображений зависит от вращения приёмного вибратора. Когда два изображения на экране трубок азимута и угла места равны, это значит, что параболические рефлекторы направлены прямо на цель, угол места и азимут которой указывается положением рефлекторов, а также шкалами штурвалов в кабине. Определение дальности до цели осуществляется способом, аналогичным применявшемуся в станции GL-Мк-П. Оно также заключается в измерении времени пробега импульса до цели и обратно, но осуществляется при помощи двух электронно-лучевых трубок. На экране одной из них определяется грубая дальность, а на другой — точная дальность до цели. Заключение Нужды войны заставляли быстрым темпом вести дальнейшие разработки и усовершенствования радиолокационной аппаратуры. Многие их этих разработок, в особенности предназначенные для борьбы с такими целями, как летающие бомбы ФАУ-1 и ФАУ-2, являются секретными, и материалы о них не могут быть опубликованы. Как пример аппаратуры подобного рода можно назвать ра-циолокационную станцию, ведущую автоматическое слежение за целями, полностью автоматизированный прибор управления огнём на командном пункте батареи и снаряды с радиовзрывателями. Electronic Engineering", январь 19-16 т ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ В конце этой статьи приведена таблица тактико-технических данных американских» радиолокационных станций. В ней имеется много специфических терминов и определений, которые представляют затруднения для читателя, впервые знакомящегося с этой новой областью техники. Поэтому ниже приводятся некоторые пояснения этих терминов. В тактико-технических данных станций указывают максимальную дальность действия, т. е. ту дальность, на которой может быть ещё обнаружена цель, а также точность, с какой определяется эта дальность, и непрерывность определения координат цели. Максимальная дальность зависит прежде всего от основных характеристик зондирующего импульса данной станции и от чувствительности приёмника. Точность определения координат цели в свою очередь зависит от угловой ширины луча станции и от точности, с которой, станция определяет время прихода отражённого импульса. Непрерывность в определении координат цели зависит от частоты повторения импульсов и скорости вращения антенны. Характеристики импульса Среди величин, которыми определяется максимальная дальность действия станции, первое место занимают характеристики зондирующего импульса. Сюда вхбдят: несущая частота, на которой работает станция, мощность в импульсе и длительность зондирующего импульса. Эти величины взаимно связаны между собой и входят в приводимое ниже уравнение, которое позволяет определить дальность действия станции в зависимости от её основных параметров максимальная дальность действия в свободном пространстве (т. е. бе^ учёта влияния земли), в котором цель занимает площадь в р м'\ Pt — мощность импульса в вт\ 32 d — длительность импульса в секундах; X — длина волны станции в л*; А — плошадь рефлектора, формирующего луч, в л*2; п— шумы приёмника, представленные в виде отношения к минимальному теоретическому шуму ЛГД/, где А/—полоса пропускания приёмника в гц, а'кТ — постоянная, равная при комнатной температуре 4 X Ю~21 вт на 1 гц полосы пропускания. Пользуясь уравнением (1), можно определить дальность действия станции, если известны входящие в это уравнение величины. Максимальная дальность зависит, разумеется, от площади цели р. Для среднего бомбардировщика последняя приблизительно равна 50 м2. Длительность импульса определяет то время, в течение которого приёмник не может вести приём отражённых импульсов, так как он блокирован мощным зондирующим импульсом передатчика. Поэтому отражённые импульсы от близких целей, возрра-щающиеся уже в то время, когда еще не прекратился зондирующий импульс, не могут быть воспроизведены на экране индикатора. Таким образом, длительность импульса определяет минимальную дальность действия станции. Надо иметь в виду при этом, что другие причины, как, например, время восстановления приёмника после блокировки его зондирующим импульсом, могут увеличить эту минимальную дальность действия. Частота повторения импульсов определяет максимальную дальность действия станции (дальность обнаружения). Это следует из того, что промежуток времени ^ежду импульсами, в течение которого происходит приём отражённых импульсов, обратно пропорционален частоте посылки импульсов. Таким образом, чем ниже частота посылки импульсов, тем больше та дальность, на которой станция может обнаружить цель, если не принимать во внимание мощность в импульсе и величину чувствительности приёмника. При высокой частоте повторения импульсов могут быть приняты импульсы от дальних целей, но они придут не в первый промежуток между импульсами, а в последующие. В этом случае возникает неопределённость, так как нельзя точно установить тот промежуток, во время которого вернулся отражённый импульс и, следовательно, правильно определить расстояние до цели. Обычно станции для дальнего обнаружения целей работают с низкой частотой повторения импульсов. Характеристики антенны Точность определения угловых координат цели — по азимуту (горизонтальный угол) и по углу места (вертикальный угол) зависят от луча станции. Чем больше размеры отражателя и чем короче рабочая волна, тем меньше ширина луча и тем выше угло еая разрешающая способность станции. 3—310 33 Угловая ширина луча равна х (радиан), (2) где А — площадь отражателя в м2 и X — рабочая волна в м. Очевидно, ширина луча тесно связана с величинами А и X, входящими в уравнение (1). Чем меньше ширина луча, тем больше плотность энергии в нём при данной мощности передатчика и, следовательно, больше дальность действия. Эту связь величин между собой часто определяют в единицах выигрыша антенны, т. е. выражают отношением плотности энергии вдоль оси пучка излучения к плотности излучения при той же мощности, но изотропного (одиночного) излучателя. Выигрыш антенны равен: Gn = _Ed _ Jf. n\ ° )3 ?2 » V-V где А, X и b — те же величины, что и раньше. В большинстве случаев можно определить угол цели в долях ширины луча (например, г!& — Vio). При коническом пространственном развёртывании (см. описание станции SCR-584) угловая точность может быть доведена до нескольких сотых долей ширины луча. Точность измерения времени прихода отражённого импульса, от которой зависит и точность определения расстояния до цели, определяется многими техническими параметрами генератора импульсов и электронно-лучевых индикаторов. В приводимых ниже тактико-технических данных некоторых радиолокационных станций читатель увидит, что станции SCR-584 и SCR-545 опреде-дяют расстояние до цели с точностью в + 15 ярдов (13,5 м). Это равно точности определения времени прихода отражённого импульса порядка 0,06 мксек. Такая высокая точность требуется потому, что эти станции предназначены для орудийной наводки. В станциях дальнего обнаружения и станциях наводки прожекторов подобная точность излишня. Поэтому станция SCR-270, служащая для дальнего обнаружения самолётов, определяет расстояние до цели с точностью до 8 тыс. ярдов (7 200 м), а «радио -прожектор» AN/TPL-1 даёт расстояние до цели с точностью в 200 ярдов (180 Л?). Обнаружение цели и слежение за нею Непрерывность слежения за целью (сопровождение цели) зависит от таких особенностей радиолокационной станции, как скорость, с которой луч «просматривает» сектор пространства как при поиске, так и при слежении за целью. Точнее говоря, важна ?нать количество импульсов, излученных в то время, когда луч отражается от цели при своём движении по сектору, и количество импульсов (в минуту), отражённых от цели. 34 Количество излученных импульсов определить нетрудно. Пусть луч, имеющий угловую ширину в Ъ радиан, движется с угловой скоростью г в I секунду; скорость эта выражена в долях ширины луча. Тогда мы можем сказать, что луч проходит угол, равный сю ширине в b'tr секунд. За это время должен быть излучён по меньшей мере один, а желательнее пять импульсов или более. Если за это время излучается менее одного импульса, то цель малых размеров в просматриваемом секторе пространства не будет встречена зондирующим импульсом и, следовательно, не будег обнаружена. Если за этот отрезок времени излучается пять импульсов или более, то некоторые из них встретят цель, и на экране индикатора радиолокационной станции появится отражённый импульс. Следовательно, зондирующие импульсы должны повторяться пять раз в секунду или ещё больше, чтобы любая точка в просматриваемом секторе могла дать при наличии отражающего объекта импульс на экране. Это условие можно записать следующим образом: . (4) Очевидно, чем выше скорость, с которой производится просмотр пространства, и чем меньше ширина луча, тем выше должна быть частота повторения импульсов. Для иллюстрации этого положения рассмотрим работу станции дальнего обнаружения самолётов SCR-270. Она просматривает пространство с небольшой скоростью, щирина луча её имеет 28° по азимуту, антенна станции SCR-270 вращается со скоростью одного оборота в минуту, т. е. в 1 секунду станция просматривает сектор в 6° (360:60 = 6°). Луч si ой станции перемещается на свою ширину примерно за 5 секунд. Частота повторения импульсов станции SCR-270 равна 621 в секунду. Следовательно, за 5 секунд будет излучено 3 100 импульсов и в каждую точку просматриваемого сектора поступит большое количество зондирующих импульсов. В качестве другого примера возьмём AN/MPG-I, имеющую узкий луч и большую скорость просмотра пространства. Скорость вращения антенны этой станции по азимуту равна 160° в секунду; ширина луча по азимуту равна 0,6°. Следовательно, луч проходит угол, равный его ширине, за 0,004 секунды. Частота повторения импульсов в режиме слежения (сопровождения цели) равна 4098 в секунду, т. е. излучается 0,004 X 409& ~ 16 импульсов, пока луч перемещается на свою ширину. Это количество импульсов больше того минимума (пять импульсов), который мы привели выше. В режиме обнаружения (поиска) станция AN/MPG-I работает при малой частоте повторения импульсов (1 024 импульса в секунду) и излучает только четыре импульса. Это значение несколькс меньше указанного нами нижнего предела. Посмотрим теперь, как часто приходит .на станцию импульс, отразившийся от цели. Когда цель обнаружена и отражённый импульс её полнился на экране, можно прекратить дальнейший поиск и перейти на слежение за этой целью. Но станция дальнего обнаружения целей должна одновременно наблюдать за несколькими целями и быть готовой к появлению новых целей. В таких случаях обнаружение (поиск в секторе 360° или в более узком) нельзя прекратить. Значит, непрерывность слежения за ран-ее обнаруженной целью зависит от того, как часто приходят от этой цели отражённые импульсы. Станция SCR-270 имеет антенну, вращающуюся со скоростью 1 об/мин; таким образом импульсы от наблюдаемой цели появляются на экране каждую минуту. В индикаторе станции SCR-270 применяется электронно-лучевая трубка, обладающая послесвечением экрана: отражённый импульс от цели не исчезает тотчас же после прекращения поступления отражений, а сохраняется на экране более 1 минуты, благодаря чему становится возможным следить за перемещением цели от одного оборота антенны к другому. Однако если цель находится на близком расстоянии от станции или движется быстро, то непрерывное наблюдение за нею при минутных интервалах между засечками, невыполнимо. Для слежения за быстродвижущимися целями нужна большая скорость вращения антенны. Станция SCR-584 предназначена для орудийной наводки; антенна её вращается со скоростью 6 об/лшч и поэтому отражённые импульсы от той же цели на экране станции SCR-584 появляются в шесть раз чаще, чем на экране станции SCR-270. Станция AN/MPG-I, просматривающая сектор пространства в 10° за 0,0625 секунды, даёт фактически непрерывное наблюдение за целью. Если надо работать узким лучом (для точности определения координат цели) и определять угол места цели одновременно с азимутом, то вращение антенны по азимуту, описанное выше, заменяют более сложным методом — спиральной развёрткой. При такой развёртке луч вращается по азимуту и одновременно медленно перемещается по вертикали. Сложение этих движений и даёт пространственную спиральную (винтовую) развёртку. Угловое расстояние между витками спирали меньше ширины луча, благодаря чему просматриваются все точки пространства при развёртке. При спиральной развёртке также должно быть излучено пять импульсов, пока луч проходит сектор, равный его ширине. При спиральной развёртке количество отражённых импульсов, поступающих от цели, уменьшается примерно на число витков спирали, если сравнивать эту величину с количеством отражённых импульсов, поступающих при обычной круговой развёртке (антенны в обоих случаях вращаются с одной и той же скоростью по азимуту). Если необходимо непрерывное наблюдение за целью при тех же условиях, то скорость развёртки по горизонту следует увеличить, чтобы таким путём повысить количества витков спирали вращения луча. Пределы скорости вращения антенны определяются механической прочностью вращающейся конструкции антенны. 36 Тилы индикаторов Электронно-лучеюой индикатор типа «А» подобен обычному лабораторному осциллографу. Электронный луч движется по экрану в горизонтальном направлении с постоянной скоростью, измеряя отрезки времени. На горизонтальной линии возникают вертикальные броски при зондирующем и отражённом импульсах. Время, протекшее между этими двумя импульсами, определяет расстояние. Электронно-лучевой индикатор типа «J» подобен вышеописанному, но чаще имеет круговую развёртку По экрану, а не линейную. Трубка кругового обзора была описана в некоторых статьях. На ней получается как бы карта воздушной или морской обстановки вокруг радиолокационной станции. На индикаторе типа «В» расстояние до цели отсчитывается по вертикали, а азтшут — по горизонтали (система прямоугольных координат). Дчаметр экранов электронно-лучевых трубок, применяемых в радиолокационных станциях, колеблется от 3 дюймов (индикатор типа «J» в станции SGR-584) до 12 дюймов (индикатор кругового обзора в станции SCR-270). Большинство трубок, работающих в (индикаторах тпипа «А», имеют экраны в 5 дюймов, а трубки кругового обзора — до 7 дюймов. Радиолокационные станции, перечисленные в приведенном перечне, работают в диапазоне частот от 110 мггц до 10 тыс. мггц (270 см — 3 см). Импульсная мощность этих станций — от 50 до 350 кет. Эти данные можно считать типовыми, хотя станции дальнего обнаружения, применяемые в авиации и военно-морском флоте, имеют большую мощность в импульсе. Ширина луча, частота повторения импульсов и скорость вращения антенны перечисленных ниже станций соответствуют соображениям, изложенным нами выше. Более того, можно убедиться, что максимальная дальность действия станций, указанная в таблице, соответствует той, которую даёт уравнение (1) при подстановке в него соответствующих данных* При этом, однако» надо иметь в виду одну особенность. Некоторые величины максимальной дальности, приведённые в таблице, даны с учётом частичного отражения энергии от поверхности земли или моря и частичного излучения прямо к цели. Возникающая при этом интерференция может при благоприятных условиях удвоить максимальную дальность действия станции, вычисленную по уравнению (1). В других случаях интерференция может вообще уничтожить возможность приёма отражённых импульсов. Таким образом, на практике возможно широкое -изменение дальности действия станции, зависящее от местных условий. Уравнение1 (1) позволяет определить величину средней дальности действия станции. .Radar Specifications*, журнал .Electronics% ноябрь UM5 Г. ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ АМЕРИ Типовое обозначение Основное назначение Транспортировка Веса т Рабочая частота в мггц 1 2 3 4 SCR-268 а Наведение прожекто- Две авто- 14 195-215 ров, орудий зенитной машины с при- артиллерии (подвижная) цепами SCR-516 * Дальнее обнаружение Два авто- 13 205 самолетов в воздухе прицепа (подвижная) SCR-270 Дальнее обнаружение Три авто- 37 ПО самолетов в воздухе машины и (подвижная) прицеп AN/TPS-3 Легкая для поиска и Перево- 0,6 600 слежения (подвижная) зится на само- летах SCR-545 а Поиск (п) и автомати- Две авто- 12 205 (п) ческое слежение (с) для машины и 2700— зенитной артиллерии прицеп 2900 (с) (подвижная) SCR-547» Радиодальномер для зенитной артиллерии Две автомашины и б 2720—2890 (подвижная) прицеп SCR-582-/682 Береговая по кораб- _ ~2 2800 лям и самолетам (ста- (SCR-582) ционарная) 7 (SCR-682) SCR-584/784 Поиск (п) и автомати- Прицеп 9,02 2700—2900 ческое слежение (с) для (SCR-584) зенитной артиллерии 5,41 (подвижная) (SCR-784) AN/TPL-1 Легкая, наведение Прицеп 1,90 2700—2900 прожекторов (подвиж- ная) AN/MPQ-1 Береговой артилле- Прицеп 12,7 10000 рии для стрельбы по надводным целям (под- вижная) 1 Журнал , Electronics % ноябрь 1945 г. 3 Снята с вооружения (журн4л „Coast Artillery Journal', март-апрель 1946 г.). КАНСКИХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ Длина волны в см Мощность в импульсе в кет Длительность импульса в мксск Частота по» вторений импульсов Тип антенны, размеры, выигрыш Тип поиска * 6 7 8 9 10 40—154 50—75 5-9 4098 \ ри антенны , Матрац", 400 Вращение штурвалов азимута и угла места вручную 146 100 5-8 1366 Три антенны „Матрац", 100 Поиск вручную 270 100—300 10—30 621 4x9, „Матрац", 140 Круговой поиск 50 200 * 200 10-футовый параболоид, 220 Круговой поиск 146 (п) 10 (с) 200 (п) 350 (с) 1 480 4X4, .Матрац* 60; 57-дюймовый параболоид 1300 Спиральное развертывание; коницеское при слежении 10 80 0,5 4098 Два 57-дюймовых параболоида, 5000 Только дальность; слежение оптическое 10,7 30 (SCR-582) 225 (SCR-682) 1 500 (SCR-582) 420 (SCR-682) 4-футовый параболоид, 800 — 900 Круговой поиск 10—11 сОО 0,8 1707 6-футовый параболоид, 1200 Спиральное развертывание при поиске; коническое при слежении 10—11 3 200 60 1 0,25 (с) 400 1024 (п) 4098 (с) 4-футовый параболоид, 860 Антенна Шварц-ш и льда Быстрая развертка, 12000 Спиральное при поиске; коническое при слежении Круговой поиск, наблюдение в секторе 10°, слежение Типовое обозначение Ширина диаграммы излучения И Скорость вращения в горизонтальном направлении 12 Шумы приемника, в дб над ?77 Д/ 13 Полоса пропуска- ния приемника, в мггц 14 SCR-268 SCR-516 SCR-270 АКДРЗ-З SCR-545 3CR-547 SCR-582/682 SCR-584/784 AN/TPL-1 AN/MPG-1 12° (по азимуту), 9° (по углу места) 12° (аз.) 9о (уг. м) 28° (аз.) 10° (у г. м) 12,5° (аз.) 11,5° (уг. м) 25° (п) 50 (с) 3,8° 6° 4° (7° при вращении _ луча) 10° 0,6° (по азимуту), 3° (по углу места) Ручная Ручная 1 об/мин 6 об/мин 5 об/мин Ручная 10— 2/й об/мин 7,25 160° в сек. 14 14 12 11 7(п) 15 (с) 18 (SCR-582) 14 (SCR-682) 15 18,5 17 1-5 1,5 1-5 1,8 1,25 (п) 5 (с) 1,5 (SCR-5R2) 2 (SCR-682) 1.7 1,8 10 Индикаторы, количество! тип развертки Максимальная дальность по бомбардировщикам на высоте 3000 м, в км Минимальная дальность, в м Точность определенна расстояния, в м Точносгь определен 'Я по углам, в градусах 15 16 17 18 19 3, ТИП ,А€ 36 2750 180 1,1 3, тип -А* 100 2750 450 3 1, тип .А* 100—190 9100 7300 4 1, тип ,А* 1, кругового обзора 160 9140 3650 2 3, тип „А* 40 (п) 20 (с) 1000 (п) 450 (с) 130 (п) 16 (с) 6(п) . 0,06 (с) 1, тип »А" 18 270 22 — 1, тип ,А" 1, кругового обзора 72 (SCR-582) 220 (SCR-682) 914 (SCR-582) 450 (SCR-682) 22 2 2, тип ,J* 1, кругового обзора 55 (п) 29(с) 450 13 1 fn) 0,06 (с> 3, тип „А" 1,кр\гового обзора 55 450 180 1 (п) 0,5 (с) 2, тип „В" 1, кругового обзора 45 (по линкорам) 180 (п) 46 (с) 3% дальности (п) 18 (с) 2 (п) 0,05 (с) Р. Колтон РАДИОЛОКАЦИЯ В АРМИИ США Введение Теоретические основы, на которых базируется радиолокационная техника, были известны еще в прошлом веке, а в военном деле они применяются по меньшей мере 15 лет. Можно сказать, что идею о применении радиолокации большинство стран, участников минувшей войны, реализовало еще до вступления в войну. Соединенные Штаты не были исключением: как адомия, так и флот располагали радиолокационными станциями. В день начала войны с Японией американская радиолокационная станция SCR-270 обнаружила налёт японских самолётов ва Пирл-Харбор. В ходе войны количество радиолокационных станций в армии и во флоте возрастало очень быстро. В таких этапах войны, как воз/чушная битва за Англию и первоначальные военные операции на Тихом океане, радиолокация была одним из 'основных факторов, обеспечивших успех на этих театрах войны. В течение войны немцы стремились улучшить радиолокационную технику и обеспечить с её помощью своё превосходство, но достичь этого, как известно, им не удалось. Радиолокация США, успешно развивавшаяся в ходе войны, продолжает развиваться и в послевоенные годы, но многие интересные достижения в этой области пока не могут быть опубликованы из соображений секретности. Однако прошло достаточно времени для того, чтобы можно было осветить период ранних работ в области радиолокации. Задачей автора и является описание этих ранних работ, которые ему хорошо известны, а именно — описание разработок радиолокационной аппаратуры в Корпусе войск связи США. Эволюция радиолокационной техники Первоначальное назначение радиолокации в войне заключалось в получении сведений о деятельности врага. Радиолокационная станция наблюдала за тем участком фронта, который находился в её «поле зрения», и следила за стриженными импульсами, возни- 42 кавшими на экране, когда радиоволны обнаруживали цели. Для обнаружения целей на больших расстояниях, что было необходимо для раннего предупреждения о приближении самолётов, требовалось излучать максимально возможную мощность и вести приём отражённых импульсов на наиболее чувствительных приёмниках. С этой точки зрения радиолокационную станцию можно назвать наиболее неэффективным устройством в радиотехнике. Передатчик радиолокационной станции, как правило, обладал выходной мощностью в десятки или сотни киловатт, причём эта мощность ещё более возрастала в определённом секторе за счёт направленного действия антенн. Однако мощность сигнала, отражённого от цели, находящейся на такой дальности, при которой сигнал этот еще различим, измерялась микромикроваттами, или приближённо миллиардными долями мощности, излучённой передатчиком. Естественно поэтому, что разработка радиолокационной аппаратуры потребовала применения всех знаний и опыта, приобретённых радиоинженерами и научными работниками в области УКВ. Основные задачи, стоявшие перед конструкторами, были просты. Требовалось выполнить пять условий: 1) создать мощный электромагнитный луч, который можно было бы перемещать в поисках цели; 2) получить возможность посылать этот луч короткими импульсами при сравнительно длинных паузах между ними, чтобы во время пауз можно было принимать отражённые импульсы; 3) работать на таких волнах,, которые дают отражения импульсов от целей; 4) иметь очень чувствительные приёмники и электронно-лучевые индикаторы для приёма отражённых импульсов; 5) измерять время между излучением импульса и его возвращением обратно для определения таким образом расстояния до цели. На рис. 24 показано излучение радиолокационной станции, работающей импульсным методом; на рис. 25 импульс электромагнитной энергии достиг самолёта и отразился обратно; на рис. 26 отражённый импульс вернулся к радиолокационной станции. Все перечисленные выше условия, необходимые для конструирования радиолокационной станции, в той или иной мере были известны в радиотехнике очень давно. Герц в 1885 г., применяя радиоволны длиной в 66 см, показал, что можно концентрировать электромагнитную энергию в пучок и что большие объекты будут отражать её. Более того, когда было установлено родство между световыми волнами и радиоволнами, стало ясно, что радиоволны, отражённые обратно к их источнику, создадут здесь интерференцию и что наличие такой интерференции само' по себе укажет на появление отражающего объекта. Этот интерференционный метод обнаружения, предшествовавший импульсному, широко разрабатывался различными группами учёных для самых разнообразных целей в течение ряда лет, начиная с 1920 г., как в США, так и за границей, В конце этого десятилетия научные работники в США разработали импульсный метод обнаружения отражающих объектов для исследований (ионосферы. 4.3 Раствор пуча. Приемник азцнута Индикатор азимута Индикатор угла места Рис. 24. Посылка вотирующего импульса Приемник азимута Раствор -луча Приеннак угла места Пкредающ\ антенна/ . Индикатор азинута Индикатор угла места Рис- 25. Зондирующий импульс достиг цели и отразился Приенник азимута Раствор луча Зондир цнпульс Приемник <гла песта ^Отраженный инпупьС ^Отраженный импульс ,3ондир импульс Рис 26. Приём отражённого импульса 44 Корпус войск связи США начал разработку радиолокационной аппаратуры с 1931 г. В этот период в лаборатории Корпуса из Управления командующего артиллерией поступил «Проект 88», озаглавленный «Определение положения посредством света». Термин «свет», применённый в этом проекте, можно было понимать в самом широком толковании, включая сюда инфракрасные и тепловые лучи. Позже сюда были включены и очень короткие радиоволны. В начале разработки велись исследования с инфракрасными лучами для обнаружения тепла, излучаемого моторами самолётов и трубами кораблей. Такие устройства на самом деле оказались частью первой радиолокационной аппаратуры, разработанной в лабораториях Корпуса. В 1932 г. стало ясно, что инфракрасное излучение поглощается облачностью и что приёмники инфракрасных лучей не обладают чувствительностью, достаточной для обнаружения объектов на Рис. 27. Первоначальные опыты с аппаратурой непрерывного излучения на волне У см больших дальностях. Соответственно с этим в 1932 и 1933 гг. лаборатории Корпуса провели большие исследования в области очень -коротких радиоволн, и в плане работ поэтому появилась подтема «Изучение радиооптического метода обнаружения и определения места». Были изучены информационные материалы, полученные из различных источников, и они оказали значительное влияние на последующую деятельность Корпуса войск связи. В 1933 г. проводились первые опыты радиообнаружения на волне 9 см по методу непрерывного излучения. В этих опытах применялся магнетрон конструкции фирмы Вестингауз. В результате опытов была достигнута дальность обнаружения по движущимся целям в несколько сот ярдов. В 1934 г. шли опыты с аппаратурой фирмы «Радиокорпорей-шен», в которой также применялось непрерывное излучение (рис. 27 и 28). Аппарат} ра обеих фирм обладала слишком малой для практических целей мощностью. 45 При работе непрерывным излучением использовался метод обнаружения биений между прямым и отражённым излучением. Пере-датчик и приёмник находились на расстоянии нескольких миль один от другого. Подобная аппаратура успешно работала в ноябре 1936 года и обнаруживала самолёты, находившиеся неподалеку от линии, соединяющей передатчик и приёмник. Однако серьёзным недостат- Рнс. 28. Первоначальные опыты с аппарлтурой непрерывного излучения на волне 9 ел*, остановленной на катере ком этого метода была невозможность определить направление самолёта, вследствие чего дальнейшие работы над этим методом после 1936 г. были прекращены. Первое предложение в Корпусе о применении импульсного метода было сделано в июле 1934 г. В ежегодном отчёте лабораторий Корпуса об этом говорится так: «Кажется, что теперь есть но-пое приближение к решению проблемы. В настоящее время рас-гмлтрипается схема посылки прерывистой серии излучений по кшфлшюгиию на цель и ожидания появления отражений во воемя пнуз между посылками. Аппаратура для такой работы еще не' изго-тшшчш». 41! В 1936 г. Военное министерство ассигновало 80 тыс. долларов на развитие работ по обнаружению самолётов в 1937 г. Еще до постройки первой конструкции было принято решение прекратить разработки на сантиметровых волнах, так как мощности передатчиков и чувствительность приёмников не отвечают требованиям, а перейти на применение частот порядка 100 мггц, поскольку на этих частотах от ламп с отрицательной сеткой можно получить значительную мощность. Первоначальный образец станции был готов в начале 1936 г. Станция эта работала на частоте 133 мггц. В дальнейшем частота была изменена на ПО мггц. Эта конструкция затем легла в основу разработанных Корпусом войск связи США радиолокационных станций SCR-268 и SCR-270, первых Американских ар/межжих радиолокационных станций. Лабораторный образец мощностью в 75 вт работал с частотой повторения импульсов в 20 000 гц и состоял из следующих узлов: передатчика, фазирующего устройства, генератора импульсов, суперрегенеративного приёмника,, электронно-лучевого индикатора и простой антенны направленного действия. Станция этой конструкции работала неудовлетворительно, потому что суперрегенеративный приёмник не мог восстанавливать сразу свою чувствительность после блокировки его зондирующим импульсом. Путём увеличения воспомогательной частоты удалось уменьшить время восстановления чувствительности суперрегенеративного приёмника. Был разработан также супергетеродинный приёмник с малой величиной добротности (Q) контуров. В декабре 1936 г. с этими приёмниками удавалось обнаруживать самолёты на дальностях до 7 миль при применении импульсного метода. Для направленного излучения применялась антенна типа Уда-Яги. Передатчик и приёмник были разнесены на расстояние около 1 мили. Первый успех импульсной аппаратуры омрачался неточным определением направления на цель. Поэтому дальнейшие работы были направлены на улучшение антенн». "В начале 1937 г. для повышения точности определения азимута была разработана антенная система из полуволновых вибраторов. Она имела 12 вибраторов, по 4Мз фута длиной, установленных в два горизонтальных этажа, по 6 вибраторов в каждом. После установки двух таких антенн — на передатчике и на приёмнике—бомбардировщик В-10-В был обнаружен с расстояния в 23 мили, причём ошибка по азимуту достигала 7—8°. Это являлось большим достижением по сравнению с прежними результатами, но всё же точность была еще недостаточна для намечаемого применения. В устранении этих трудностей и и дальнейших разработках помогли лаборатории фирмы «Белл Систем». •17 Следующим шагом была разработка трёх различных антенных систем: первой — для передачи (5 этажей по 2 вибратора в каждом), второй — приёмной антенны азимута (4 этажа по 8 вибраторов в каждом) и третьей — приёмной антенны угла места (5 этажей по 2 вибратора). Большие размеры этих антенн не позволяли установить их на одном основании. Пришлось применить три вращающихся основания. Они были соединены системой сельсинной связи, так что все три антенны могли быть направлены в одну и ту же сторону. Тем временем был разработан новый передатчик'на 5—10 кет импульсной мощности и два супергетеродина — для обеих приёмных антенн. Передатчик мог излучать импульсы с частотой .повторения 8000 гц. В течение этого периода работ мы пользовались большой помощью фирмы «Радиокорпорейшен». Рис. 29. Первые испытания образца радиолокационной станции вместе с тепловым обнаружителем При демонстрации этих работ военному министру Гарри Вуд-рингу 26 мая 1937 г. направление приёмных антенн передавалось прямо на прожектор. Как только антенны станции были направлены на цель (самолет В-10.-В), прожектор мог осветить самолет в любой момент по приказанию офицера. На этой демонстрации аппаратура работала очень хорошо. Самолёты обнаруживались и наблюдались с расстояния в 20 тыс. ярдов (11 миль = 17,6 км). Установив затем передатчик, разработанный фирмой «Радиокор-порейшен», который в этой демонстрации не участвовал, мы смогли увеличить дальность обнаружения до 32 миль (~ 51 км) уже при первоначальных испытаниях этого передатчика. На рис. 29 показан общий вид аппаратуры, участвовавшей в упомянутой выше демонстрации в мае 1937 г. Слева видна приёмная антенна угла места; вторая антенна служит для определения азимута. Далее виден, как будто, прожектор; на самом деле это аппаратура для теплового обнаружения. Следующая антенна, плохо видимая на рисунке. — передающая. -48 На рис. 30 показана крупным планом сзади азимутальная антенна. Приёмник помещался в небольшом ящике около оси антенны. Оператор, сидящий спиной к зрителю, смотрит в осциллограф и по изображению на экране направляет антенну по азимуту. Ящик направо — это блок дальности, разработанный Ранжергсмном. Рис. 30. Антенна азимута станции лабораторного образца Передатчик и его антенны видны на рис. 31. Эта конструкция разработана Марксам. На рис. 32 дан общий вид антенны угла места, разработанной Муром. На переднем плане рис. 33 показан блок дальности, а на рис. 34 — тепловой обнаружитель Цаля. На рис. 35 дана скелетная схема аппаратуры. Направленные свойства антенн всё еще были неудовлетворительны. В упомянутой выше демонстрации тепловой обнаружитель применялся для того, чтобы улучшить точность работы по углу. Однако зависимость теплового обнаружителя от погоды (облаков) настоятельно требовала иного способа улучшения точности углового определения. Этот способ был найден в применении так называемого метода равносигнальной зоны. Однако трудность заключалась в том, что на частоте 110 мггц нельзя было добиться необходимого сужения луча и одновременно сохранить практически приемлемые размеры антенных систем. Направление на цель определялось путём движения луча за целью и установления того направления, в котором отражённый импульс был более сильным. Поскольку излучаемый станцией луч был ши-> рок (20—30° между точками половинной мощности излучения)* определение направления, откуда приходит максимальный сигнал, как правило, было не точнее 10°, тогда как для применения в армии требовалась точность не менее 1°. Рис. 31. Передающая антенна Задача эта была решена после принятия на вооружение армии и флота радиомаяка новой конструкции. Он применялся в воздушной навигации и был разработан подполковником Мэрфи в авиационной радиолаборатории Корпуса войск связи. В этой системе точное направление определялось областью пересечения двух широких лучей; самолёт должен был лететь именно в той области, где оба луча давали равную мощность сигнала (рис. 36). Есля направление на цель лежит вне области пересечения дву.1. лучей (например, «вдоль линии OGFE), то сила приёма сигналов от каждого луча становится заметно неодинаковой. Сигналы равной величины будут наблюдаться* только в том случае, если направление лежит на линии ODC, т. е. в центре области пересечения. Вначале применение этого метода в работе радиолокационной станции заключалось в том, что две антенны были смонтированы под углом одна к другой. Вход приёмника быстро переключался с одной ангенны на другую и отражённые импульсы с каждой антенны появлялись по сторонам на экране электронно-лучевой трубки. Линия развёртки на экране трубки была синхронизирована с переключением антенн. Затем обе антенны вращались как единое целое, пока амплитуды обоих импульсов не становились одинаковыми. Средняя линия между обеими антеннами тогда указы- Рис. 32. Антенна угла места вала точное направление на цель, причём ошибка была чрезвычайно мала по сравнению с шириной применяемых лучей. Для этого элементарного способа равносигнальной зоны, применённого в августе 1937 г,, были изготовлены две одинаковые антенны (каждая состояла из 4 вибраторов по горизонтали) и установлены под углом 20° одна относительно другой. В дальнейшем группа работников Корпуса войск связи, развивая ту же идею, предложила осуществить метод равносигнальной зоны как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях при помощи одной антенны. Однако ввиду того, что в это же время требовалось разрешить еще много других задач, это предложение 51 до 1938 г. не было реализовано. Суть его заключалась в том, что если антенна получает питание электромагнитной энергией с правого конца, то её диаграмма излучения будет симметричной, но отли- Рис. 33. Аппаратура для определения дальности, установленная сзади антенны азимута чающейся по направлению от диаграммы такой же антенны, питаемой с левого конца. Это соображение позволило значительно упростить все расчётные формулы конструирования антенн, согласующих и фазирующих секций и т. д. Практическое применение Рис. 34. Тепловой обнаружитель этого метода показало правильность предположения, хотя оставалось еще много нерешённых задач по стабилизации взаимного положения диаграмм при вращении антенн по азимуту и по углу места. В конечном счёте было решено максимально упростить кон- струкцию. Применение метода равносигнальжщ зоны и разработка способом определения направления при этом методе выполнили Мур, Коль, Дейзингер и Слаттери. Пока осуществлялись эти разработки, другие управления армии следили за ходом работ и намечали возможные способы боевого применения новой военной техники. Были намечены два основных направления: 1) обнаружение и слежение за самолётами для наведения прожекторов и орудий зенитных батарей и 2) предупреждение о приближении самолётов на большой дистанции. Первому требованию удовлетворяла разработка станции SCR-268, второму— станции SCR-270. Передатчик № 1Q М5СГПЗ. г 1 Приемник азимута i -------- 1 [ Опера гор —4 — 1 шла 1 ______ 1 Оператор __ __ Опера-азимута Г|| мор А ___ 1 места Альтиметр jj Командир станции /~-\ 1 ----- 1 - ------- \ \ности Тепловой обнаруми- | --------- Ц] Электромеханик К оператору прожектора Рис. 35. Скелетная схема аппаратуры, применявшейся при опытах в мае 1937 г. Официально разработка станции SCR-268 началась в феврале 1936 г., когда были утве{рждены тактико-технические требования на аппаратуру для обнаружения самолётов. Эти требования сводились к следующим: 1) работа независимо от времени суток—днём и ночью; 2) обнаружение при наличии облачности,, дождя, тумана, дыма — с дальностью действия до 10000 ярдов (~9 км); дальность действия до 20000 ярдов (-—18 км) при средних условиях атмосферы; 3) положение самолета должно определяться с угловой точностью в 1 ° по азимуту и углу места; 4) расстояние должно определяться с точностью в 1 % дальности. Допускалось в равной мере применение как тепловых, так и радиообнаружителей или сочетание обоих методов. Работая над разрешением задач, поставленных командующим береговой артиллерией, лаборатории Корпуса войск связи США спроектировали и изготовили три образца станции SCR-268. Первый опытный образец был обозначен SCR-268 T1. Он представлял собой аппаратуру, уже описанную выше. Рабочая частота— ИОмггц; передающая антенна, антенна азимута и угла места были отдель- ными. Каждая приёмная антенна состояла из двух одинаковых систем, расположенных под углом друг к другу для работы методом равносигналъной зоны. В комплект этого образца станции входила также аппаратура теплового обнаружения для наблюдения за самолётом по излучению тепла его мотором. Этот тепловой обнаружитель был смонтирован отдельно и по наружному виду напоминал собой прожектор. Образец станции был готов к испытаниям в начале 1938 г. Персонал обучался работе на этом оборудовании. В ноябре, 1938 г. опытный образец был отправлен* в форт Монрое (штат Виргиния) в распоряжение местного командования Ряс. 36. Метод определения направления при помощи двух антенн береговой артиллерии для заключения, отвечает ли образец предъявленным требованиям. В течение двух недель непрерывных испытаний по наблюдению за самолётами В-10 и О-25 были сделаны следующие выводы: радиолокационная станция обладала дальностью действия в 40000 ярдов (—'36 юи), т. е. вдвое превышала дальность действия, намеченную в тактико-технических требованиях. Угловая ошибка, по данным командования береговой артиллерии, в среднем равнялась 4° по азимуту и 2,5° по углу места, тогда как в тактико-технических требованиях допускалась ошибка не более 1° по углам. Средняя ошибка при определении дальности не превышала 700 ярдов (~ 640 м). Опьпный образец был признан удовлетворяющим всем требованиям, за исключением определения угловых координат Во BipieMa этих испытаний было установлено, что применение теплового обнаружителя значительно повышает точность коорди- 54 ппт, вырабатываемых радиолокационной станцией, но «иоле зрения» <то ограничено. Оказалось, что при наличии облаков между самолётом и радиолокационной- станцией тепловой обнаружитель бесполезен в течение 75% времени боевой работы. В силу этого дальнейшая разработка конструкции теплового обнаружителя не рекомендовалась, и хотя она полностью не исключалась из плана н°а-учных работ лаборатории, применение её вместе с радиолокационной аппаратурой было прекращено. Рис. 37. Антенна угла места станции SCR-268 T1 Во время описываемых испытаний самолёт В-10-В, принимавший в них участие, попал в область сильного ветра (скорость ветра была 120 миль в час) и незаметно для пилота был отнесён в море. Радиолокационная станция обнаружила это. Пилот получил указания по радио о возвращении. Этот случай — первое применение радиолокации в США для целей воздушной навигации. Помимо того, во время испытаний было установлено, что береговая артиллерия может получать от радиолокационной станции сведения о разрыве зенитных снарядов. Станция удовлетворительно наблюдала разрывы трехдюймовых зенитных снарядов на дальности в несколько тысяч ярдов. На рис. 37—39 показаны узлы радиолокационной станции SCR -268 Т1. На рис. 37 видна антенна угла места и её аппаратура, на рис. 38 —- передающая антенна, на рис. 39 -— азимутальная автенна с аппаратурой. Передатчик станции показан на рис. 40. Тем временем шло конструирование другого образца станции— SCR -268 Т2. В основном он был подобен первому, но с другой 55 рабочей частотой, а именно 205 мггц. В этом образце сохранились некоторые части старой конструкции передающей и приёмной антенн. В начале 1937 г. рабочая частота станции была увеличена Рис. 38. Передающая антенна станции SCR-268 T1 до 240 мггц, чтобы таким образом уменьшить размеры антенн. Военному министру демонстрировалась работа именно этого образца станции. Конструкция была разработана Хесселем и Слаттеря в Рис. 39. Антенна азимута, станции SCR-268 T1 мае 1937 г. (рис. 41). Дальность действия образца по целям равнялась б тыс. ярдов (5,4 км). Станция представляла собой первый опыт лабораторий Корпуса по конструированию станций в этом диапазоне. Одна из трудностей разработки этой станции заключалась в достижении достаточной мощности излучения, чтобы обеспечить нужную дальность действия. К сентябрю 1939 г. образец станции SCR -268 Т2, работавшей на частоте 205 мггц, был готов к испытаниям, но им не подвергся, так как в это время значительно большее внимание уделялось станции SCR-268 ТЗ, все антенны которой были смонтированы на одном основании. В этом последнем образце также использовался более мощный передатчик, работавший по «круговой» схеме, позволявшей включать в работу восемь ламп. Схема эта была разработана Баллером. В передатчике применялись несколько изменённые по конструкции лампы фирмы «Эй-мак» типа 100 Т. В дальнейшем количество ламп в схеме было доведено до шестнадцати. Опытный образец станции ТЗ был изготовлен в апреле 1940 г. и тогда же начались ее испытания. Станция была признана удовлетворяющей всем требованиям и утверждена к передаче в промышленность. В августе того же года промышленности бьтт передан заказ на изготовление этой станции.» В декабре 1940 г. лаборатории Корпуса войск связи закончили изготовление своими силами восемнадцати станций. Эта серия станций предшествовала промышленному выпуску их, начавшемуся в 1941 г. В феврале 1941 г. промышленность изготовила четырнадцать стан* ций, и они были переданы на вооружение армии. С тех пор было выпущено всего 2974 радиолокационных станций типа SCR-268. Производством их занимались фирмы «Белл Лаборатори» и «Вестерн Электрик». Выпуск этих станций прекратился в марте 1944 г.. так как к этому времени были разработаны более совершенные типы новых станций. В июле 1941 г. семь станций SCR-268 прибыли на Панамский канал и участвовали в военных манёврах в октябре того же года. Две станции были посланы в Исландию в августе 1941 г. вместе с расчётами для наблюдения на линиях морских коммуникаций в Северней Атлантике. В декабре 1941 г. шестнгдцать станций были установлены на Гавайских островах. Фактически станции SCR-2t»8-работали на всех театрах войны не только для наведения прожекторов, но и для орудийной наводки. При таком широком применении станций они неизбежно должны были рано или поздно попасть 57 Риг. 40 Шрелагчик станцию. SCR-'^бУ Т1, работавшей на четырёх лампах типа S06 Рис. 41. Радиолокационная станция, работавшая на частоте 240 мггц в руки противника. В 1944 г. японцы отдали должное качеству этих станций, начав копирование их. Промышленный образец Наружный вид станции SCR-268 промышленного изготовления показан ва рис. 42. Аппаратура станции размещается на автоприцепе, имеющем вращающийся пьедестал. На пьедестале установлены три антенные системы, передатчик, приёмники и индикаторы. На рис. 42 слева направо видны приёмная антенна азимута, передающая антенна и приемная антенна угла места. Позади каждой приёмной антенны установлен соответствующий приёмник. В центре станции расположены три электронно-лучевых индикатора, а перед ними — сиденья для операторов. Штурвал угла места, находящийся перед оператором, даёт последнему возможность перемещать антенну по вертикали. Вращая штурвалы, операторы направляют все антенны вместе с передающей на цель. Третий оператор измеряет дальность до цели, вращая штурвал блока дальности, который перемещает отражённый импульс на экране индикатора под визир и одновременно передаёт эти данные на преобразователь высоты. Вращающийся пьедестал был сконструирован фирмой Бриз. Кроме того, на отдельном прицепе установлена передвижная электростанция с бензодвигателем фирмы «Ле-Рой»; ещё на одном прицепе установлен высоковольтный выпрямитель, сконструированный фирмой «Белл Лаборатория», и вспомогательное .58 Рис. 42. Общий вид станции SCR-268 оборудование для измерения частоты, сконструированное Линком. Общее конструирование станции SCR-268 ТЗ вёл Слаттери. На рис. 43 показан индикатор дальности, штурвал дальности и оператор; на рис. 44—48 приведено несколько фотографических снимков станции в полевых условиях. В конструкции блока дальности для станций выпуска начала 1937 г. применялся фазорегулятор, сконструированный Ранжерто- Рчс. 43. Оператор станции определяет дальность до цели. 59 Рис, 44. Ралиолокзционная станция SCR-268 и обслуживающий ее расчет Три оператора ведут наблюдение за ц;лью: одни — по азимуту, второй —• по углу места, третий определяет дальность ном. Позднее для фазорегулятора была применена катушка Гельм-гольца. Эту конструкцию разработал Андерсон. Во время боевой работы оператор азимута вращал штурвал вперёд и назад, что заставляло антенну азимута перемещаться вправо, влево по сектору, в котором можно ожидать появления самолётов противника. Обнаружив отражённый импульс, оператор .направлял антенну так, чтобы раздвинутые импульсы на экране индикатора азимута имели равные амплитуды. Оператор угла места вращал свой штурвал до тех пор, пака амплитуды раздвинутых импульсов на индикаторе угла места не становились равйыми, а оператор дальности определял расстояние до цели. Дальность, азимут и угол мгста, определённые станцией, при помощи сельсинной передачи подавались на прибор управления прожектором. Если SCR-268 работала на зенитную батарею, то координаты цели поступали на ПУАЗО, где вводилась необходимая поправка для учёта скорости полёта снаряда и самолёта. Аппаратура станции SCR-268 последней конструкции и вспомогательное оборудование перевозились на четырёх автомашинах. Всё оборудование вместе с запасными частями весило около 20 т, Источником электроэнергии являлась подвижная электростанция, приводившаяся в действие бензиновым двигателем. Электростанция давала 15 ква. Вес и громоздкость узлов станции SCR-268 по во грмнтчгшо с современными станциями были велики и не позволили быстро развернуть станцию по прибытии на место дислокации Практика показала, что для этого требуется несколько часов. Передатчик станции, установленный наверху вращающегося шедестала, генерировал импульсы высокой частоты с пиковой мощностью в 50 кет. В передатчике работало шестнадцать генераторных ламп-триод&в, включенных по круговой схеме. Аноды и сотки соседних ламп соединялись между собой при помощи полуволновых отрезков концентрических линий. Подобная схема генератора позволяла избежать параллельного включения междуэлектродных ёмкостей и обеспечивала получение большой мощности на частоте в 205 мггц. Длительность импульса достигала 5 мксек, периодичность их составляла 4100 в секунду, так что один импульс излучался через каждые 240 мксек. Следовательно, в течение одного цикла рабочее время передатчика составляло всего 2%. Приём отражённых импульсов занимал 98% рабочего времени. Такой промежуток времени приёма был выбран в соответствии с максимальной дальностью действия станции. Так как скорость радиоволн равна 300 м (—> 330 ярдов) в микросекунду, то за 240 мксек радиоимпульс проходил расстояние в 80 тыс. ярдов (~72 км}, т. е. 40000 ярдов Г^ 36 км) дс цели и столько же на обратном пути. Если цели находились на большей дальности, чем 40000 ярдов (36 км), то отражённые от них имл>льсы могли притти в момент излучения станцией следующего зондирующего импульса или в момент второй паузы. В последнем случае отражённый импульс мог быть обнаружен, но дальность цели определена была бы с ошибкой в 40 000 ярдов. Указание на это мог давать очень слабый отражённый импульс на экране. Рис. 45. Станция на боевой позиции Длительность импульса в 5 мксек, была выбрана с учётом минимальной зоны обнаружения целей. Отражённый импульс уже не удаётся обнаружить в то мгновение, когда излучается зондирующий. Кроме того, время восстановления чувствительности приёмников (после воздействия на них зондирующего импульса) было таково, что цели нельзя было наблюдать на расстоянии ближе чем 2 тыс. ярдов (~1,8 км). Генератор импульсов, расположенный на земле позади автоприцепа, управлял работой передатчика станции. Генератор импульсов состоял из генератора синусоидального напряжения частотой 4 100 гц, который задавал основную периодичность импульсов, и из дополнительных ламповых контуров, преобразовывавших синусоидальное напряжение в серию узких импульсов. Ряс. 46. Станция SCR-268, спаренная с прожектором Напряжение на анодах генераторных ламп передатчика было от 8 до 15000 0. Выход передатчика был связан петлей связи с открытой фидерной линией, по которой энергия высокой частоты поступала в передающую антенну. Последняя имела шестнадцать полуволновых вибраторов и столько же рефлекторов. Каждая приёмная антенна соединялась с соответствующим приёмником двумя приёмными фидерами, отходившими от противоположных концов антенны. Фазирующие секции в центре каждой антенгоы применялись для раздвижения импульса на экранах индикаторов. Приёмники имели по два входных канала, которые переключались соответственно подключению той или другой половины антенны. Принятый сигнал в приёмнике далее преобразовывался в промежуточную частоту — 19,5 мггц и усиливался четырьмя каскадами усиления промежуточной частоты, обладавшими полосой пропу- 62 екания в 1 мггц. Усиление э-mx каскадом по напряжению равнялось 20 000 и было достаточным для обеспечения необходимого превышения напряжения сигнала над шумами. После этого сигнал детектировался и усиливался в широкополосном усилителе низкой частоты. Рис 47. Схема работы станции на зенитную артиллерию Выход приемника был присоединён к соответствующему электронно-лучевому индикатору, где после очередного усиления с широкой полосой импульс подавался на вертикально-отклоняющие пластины электрошго-лучевюй трубка. Электронно-лучевая трубка и вспомогательные контуры её работали так же, как в обычном осциллографе. Напряжение горизонтальной развёртки, имеющее частоту 4 100 гц, задавалось от генератора импульсов. Кроме того, горизонтальная развёртка слегка смещалась влево или вправо синхронно с приходом раздвинутого импульса от правой или левой половины антенны, точнее с приходом импульса от правого или левого усилителя высокой частоты приёмника. Вследствие этого-на экране индикатора появлялись два изображения одного импульса: один из них представлял собой импульс, принятый левой половиной антенны, второй — правой половиной. Оба раздвинутых импульса уравнивались по амплитуде оператором путём вращения антенны. Ипдиклтор дальности не имел раздвижеиия импульсов, так как •его назначение заключалось в измерении времени между посылкой зондирующего и приёмом отражённого импульса. Схема генератора развёртки для этого индикатора имела фазорегулятор, осуществлявший некоторую задержку в прохождении синусоидального напряжения от генератора импульсов. Подбором величины фазы отражённый импульс можно было перемещать по экрану индикатора под визир. Рис. 48. Стзнпгя SCR-268 в походном положении Необходимо добавить, что станция- SCR-268 имела преобразователь наклонной дальности до цели и угла места для подачи этих координат на ПУАЗО. Последний был реконструирован для этого назначения в Франкфордовском арсенале. Всего в станции SCR-268 работало 110 электронных ламп. Солдаты-операторы с большим успехом работали на этих опытных станциях. В дальнейшем они стали квалифицированными операторами, а их командир, лейтенант Кассевант, занял должность инженера по радиолокации. Радиолокационные станции дальнего обнаружения самолётов В 1938 г. началась работа над другой радиолокационной станцией SCR-270, предназначенной для дальнего обнаружения самолётов. Для большей дальности действия станции были нужны более 64 мощный передатчик и антенна с большей направленностью. <)i приёмной системы требовались высокая чувствительность приёмника и большое усиление приёмной антенны. Помимо того, для большой дальности действия нужно было работать с большей длительностью импульса. В то же время промежутки м-ежду импульсами не должны были превышать времени, необходимого для достижения зондирующим импульсом цели, находящейся на максимальном расстоянии, и возврата отражённого импульса. После неоднократного пересмотра были, наконец, сформулированы следующие основные тактико-технические данные новой станции- мощность передатчика в импульсе на несущей частоте в ПО мггц от 30 до 100 кет (в зависимости от величины анодного напряжения на генераторных лампах). Длительность импульса от 15 до 40 мксек, и частота повторения их — 625 в секунду. При такой частоте повторения дальность действия станции должна была достигать 150 миль (240 км). Наметилось применение одной антенны для передачи и приёма. Такая «дуплексная» работа позволяла иметь одного оператора и один индикатор. Антенна должна была иметь 32 вибратора, расположенных в 8 этажей, по 4 вибратора в каждом этаже, и соответствующий рефлектор. Предусматривался вариант: 4 этажа по 8 вибраторов с рефлектором. Вся антенная система должна была монтироваться на металлической башне. Рис. 49. Первые станции SCR-270 и SCR-271 на испьтниях Антенна вращалась со скоростью 5 об/мин. Диаграмма излучения антенны станции SCR-270 имела 28° по горизонтали и 11° по вертикали между точками половинной мощности, или 11° по горизонтали и 28° по вертикали при втором варианте антенны. Лучу придавалось вращение в горизонтальной плоскости на 28° в течение Рис. 50. Антенна одного из первых образцов станции SCR-271 секунды. За этот период излучалось 625 импульсов. Благодаря втсшу каждая точка пространства, окружающего станцию в пределах от горизонта до 11° над горизонтом, просматривалась станцией. Кроме местных предметов, каждый самолёт в этой области пространства давал отражённый импульс с расстояния в 100 миль и более. Кроме дальности до цели и её азимута, можно было установить курс цели, нанося через каждые 12 секунд засечки цели на €6 карту. Точность определения координат по сравнению с . SCR-268. естественно, была хуже, так как метод равносигнальной зоны не применялся. Однако поскольку назначением станции являлось раннее обнаружение самолётов, а не орудийная наводка, то высокая точность координат и не требовалась. Рис. 51. Станция SCR-270 на боевой позиции Защита приёмника от воздействия мощного зондирующего импульса обеспечивалась введением искрового промежутка в приёмный фидер. Этот промежуток пробивался в момент посылки зондирующего импульса и таким образом закорачивал приёмный фидер. В промежутки между импульсами, когда искровой промежуток не работал, обеспечивалось нормальное прохождение отражённого импульса по фидеру в приёмник. В последних конструкциях станции SCR-270 применялось три искровых промежутка для лучшего закорачивания фидера в моменты посылки зондирующих импульсов. 67 В конструкцию станции SCR-270 было внесено много технических улучшений. В передатчике работали лишь две генераторные лампы конструкции фирмы Вестинтауз, требовавшие анодного напряжения от.8 до 15000 в. Лампы имели водяное охлаждение и обладали достаточной эмиссией, чтобы обеспечить импульсную мощность на анодах порядка 350 кет. В производственном образце Рис. 52. Станция SCR-271 Д в форте Эванс Антенна установлена на башне высотой 30 ж- Над основной антенной видна антенна прибор опознавания „Я—свой* примеаялась модуляция на сетку. В модуляторе и подмодуляторе работало по одной лампе типа «450 ТН». Передатчик давал мощность в импульсе от 30 до 100 кет. В приёмнике имелся каскад усиления высокой частоты, работавший на специальной лучевой лампе, разработанной фирмой «Радиокорпорейшен», а также четырёх* каскадный усилитель промежуточной частоты. Оконечный широко, полосный усилитель низкой частоты работал на лучевом тетроде и подавал выходное напряжение на электронно-лучевой индикатор. €8 Индикатор и блок дальности были весьма похожи на устройства, применявшиеся в станции SCR-268. Дальность действия станции SCR-270 по бомбардировщикам была 120 миль (192 км), по истребителям — 75 миль (\\Q км). Точность определения дальности была порядка 2 миль ( — 3,2 кл). а определение азимута — порядка 4°- Рис. 53. Узлы станции SCR-270: / — осциллограф; 2 — фидер к приёмнику; 3 — разрядник; 4~ приёмник: 5—запасной приёмник; 6— запасные лампы; 7— запасные части; 8— дистанционное управление выпрямителем; 9 - управление скоростью вращения по азимуту; 10 — выключатель мотора вращения антенны азимута Для выполнения специальных назначений в основную конструкцию станции SCR-270 вносился ряд изменений. Основная конструкция предусматривала достаточную мобильность станции: она монтировалась на автоприцепе, а весь комплект перевозился на нескольких автомашинах. Кроме того, была разработана конструкция SCR-271, рассчитанная на стационарное размещение в зданиях, в.том числе и в постройках временного характера. Все 788 станций типа SCR-27Q/271 были изготовлены основным постав- 69 тиком —- фирмой Пестииглуз. Несмотря па то, что станция SCR-270 находится иа вооружении уже пить лет, до сих пор нет Другой станции более поздней конструкции, которая могла бы заменить её. На рис. 49 дан общий вид подвижного и стационарного вариантов станций SCR-270/271, а на рис. 50 — общий вид стационарного варианта, т. е. станции SCR-271. Мачта станции сконструирована фирмой «Блау-Нокс», а система электропитания спроектирована Терпенингом. На рис. 51 показана станция SCR-270 в том виде, как она выпускалась в последнее время. Антенная система, сконструированная фирмой «Радиокорпорейшен». отличается своей Рис 54. Основные узлы станции SCR-270 (вид сбоку) высотой и отсутствием боковых лепестков в диаграмме направленности. Металлическая конструкция антенной опоры разработана лабораториями «Куз». На рис. 52 видна высокая антенная башня, разработанная фирмой «Блау-Нокс». Узлы станции SCR-270 показаны на рис. 53, Приёмник и индикатор были разработаны Муром при содействии сотрудников фирмы «Радиокорпорейщен». Генераторные лампы WL-530, как уже упоминалось, разработала и изготовила фирма Вестингауз, На рис. 54 изображены узлы станции SCR-270; на рис. 55 — передатчик станции SCR-271. Он был сконструирован Ватсоном совместно с сотрудниками фирмы Вестингауз, Фирма Вестингауз выпустила 112 таких станций ко времени нападения японцев на Пирл-Харбор. С момента изготовления лабораторного образца до начала выпуска станций из производства прошло б месяцев. Модификация станции, имевшая немалое практическое значение, показана на рис, 56. Это так называемый индикатор кругового обзора, который был установлен на станции уже после всту- 70 плсния США в войну. В индикаторе этого типа применяется ради-лльная развёртка: электронный луч развёртывается по радиусу от центра экрана. Луч возникает в центре экрана в момент посылки зондирующего импульса, развёртывается с постоянной скоростью и воспроизводит отражённые импульсы. Направление луча на экране в каждый момент соответствует направлению антенны станции. Рис. 55. Передатчик станции SCR-271 Д Появление отражённого импульса отмечается яркостной модуляцией луча. Цель имеет вид ярко светящейся точки, причём расстояние от этой точки до центра экрана соответствует в масштабе расстоянию до цели. Преимущества такого метода индикации заключаются в возможности наблюдать одновременно за большим количеством целей вокруг радиолокационной станции, тогда как индикаторы более ранних типов (например,. типа «А») позволяли наблюдать лишь за одной целью. Индикатор кругового обзора был введён не только на станциях типа SCR-270/271, но и на многих других современных радиолокационных станциях. Основная трудность в изготовлении таких индикаторов — обеспечение необходи- 71 мой длительности нослосиечеиия экрана электронно-лучевой трубки. Трубки такою тина выпускала фирма'«Дженерал Электрик». Этим можно закончить историю разработок станций SCR-268 и 270/271, в которых участвовали лаборатории Корпуса войск связи США и ряд американских фирм. Рис. 56. Индикатор кругового обзора станций SCR-270/271 РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ SCR-268 Введение Испытания первых образцов станции SCR 268 происходил!» на полигоне лаборатории Корпуса войск связи США 26 мая 1937 г. Передатчик и приёмник станции (опытные образцы) была расположены на поле. К радиоаппаратуре был присоединён прибор управления прожектором зенитной батареи. К«зк было заранее условлено, военный самолёт летал в темноте (испытания проходили ночью) над полигоном. Три оператора, наблюдая за изображениями на индикаторах, наводили» радиолокационную станцию на цель и следили за нею через; облака. Во время наблюдения за целью была дана команда включить прожектор, и его луч сразу же осветил самолёт. Затем испытания были прерваны, так как поступило приказание всю аппаратуру перенести в изолированную часть форта Хан-кок, где лучше могла быть обеспечена секретность опытов. В течение последующих восьми лет секретность станции достаточна хорошо сохранялась. В ноябре 1944 г. станция SCR-268 из группы секретных была переведена в группу аппаратуры «для служебного пользования», так как приблизительно в это время SCR-2b8 с расчётами и документацией попала в руки немцев и японцев. К этому времени в США уже были разработаны другие образцы, радиолокационных станций. Всё это вместе взятое привело к том^,, что SCR-268 была снята с производства. В настоящее время станция SCR 268 заменена более совершенными образцами, но, поскольку она широко применялась на войне и её описание имеет некоторый интерес для читателей, появилась возможность опубликовать все материалы по этой станции. Хотя станция SCR-268 и не представляет собой последнего слова техники, но она широко применялась на фронтах вопьы и её описание будет интересно читателям, тем более что в этом случае нет разглашения военной тайны. /5 Основные сведения о станции SCR-268 Радиолокационная станция обнаруживает цель и её местоположение при помощи отражённых радиоволн. Для станции "SCR-268 такими целями являются самолёты. Она каждую секунду излучает 4098 коротких импульсов энергии высокой частоты. Импульс посылается через каждые 244 мксек. Длительность каж-лого импульса весьма мала, — она равна приблизительно 6 мксек,. Рис. 57. Типовое расположение станции, автоприцелов и взаимодействующего со станцией прожектора .Между импульсами имеются паузы длительностью в 240 мксек» •в течение которых приёмники радиолокационной станции ведут .приём импульсов, отражённых от цели. Когда станция обнаружит самолёт, положение его может быть •определено тремя координатами — наклонной дальностью, высотой (углом места) и азимутом (рис. 57). Наклонная дальность — расстояние между станцией и целью. Высота — угол по вертикали между станцией, целью и землёй. Азимут — угол по горизонтали между направлением на цель (от станции) и направлением на север. Дальность от станции до цели измеряется по отрезку времени между излучением импульса и возвращением его после отражения от цели. Г4 Поскольку радиоволна в I мксек пробегает 300 м, то количе-•спю микросекунд, прошедшее между посылкой импульса и его возвращением, укажет двойное расстояние: от станции до цели и от цели до станции. Следовательно, при измерении расстояния до цели практически надо считать, что в каждую микросекунду расстояние равно 150 м. Таким образом, если интервал между передачей импульса и его возвращением равен 100 мксек, то расстояние до цели равно 1,5 км. Максимальная пауза между импульсами равна 240 мксек. Следовательно, максимальная дальность обнаружения станции SCR-268 равна 150Х240~36 км. Передатчик станции имеет достаточную мощность, а приёмник — необходимую чувствительность, чтобы обеспечить появление на индикаторах импульса, отражённого от самолёта, находящегося на такой дальности. Азимут измеряется отсчётом угла, под которым находятся приёмные антенны по отношению к истинному северу, а угол места — углом между поверхностью земли и целью. Станция SCR-268 имеет две антенны направленного действия — антенну азимута и антенну угла места. Диаграммы направленности азимута и угла места похожи одна на другую, по внешнему виду они напоминают лопасть винта. Координаты цели, определяемые радиолокационной станцией, автоматически передаются на приборы, управляющие прожектором или зенитными орудиями. Таким образом, когда радиолокационная станция направлена на цель, то прожектор или орудия зениткой батареи также направлены на цель; это даёт возможность в любой момент включить луч прожектора или вести стрельбу по самолёту. Отражение радиосигналов — это чрезвычайно неэффективнь и процесс. Мощность энергии высокой частоты, излучаемая в импульсе, рассеивается в пространстве, пока импульс идёт до цели; мощность отражённого импульса также рассеивается в пространстве, пока он возвращается к станции. Максимальная дальность действия радиолокационной станции пропорциональна корню четвёртой степени из мощности излучения и обратно пропорциональна корню четвёртой степени из минимальной мощности, дающей еле различимый импульс в приёмнике радиолокационной станции, с/то значит, что увеличение мощности передатчика в 16 раз (J2 до) даст только удвоение максимальной дальности действия станции. Следовательно, радиолокационная станция должна работать с максимальной мощностью излучения и приёмники её должны обладать хорошей чувствительностью. Мощность в импульсе станции SCR-268 равна 75 кет, чувствительность приёмников такова, что они воспринимают сигнал всего лишь в 0,1 мкмквт (10~~13 вт). По сравнению с довоенным уровнем радиотехники эти данные были исключительным достижением, если принять во внимание, что станция работала на частоте 205 мггц. По современному состоянию радиотехники эта мощность не представляет собой выдаю-достижения, а чувствительность приёмника плохая. И тем 75 не менее эти мощность и чувствительность достаточны для того, чтобы радиолокационная станция могла обнаружить самолёт на расстоянии до 35 км, если только! он не летит очень низко. Работа станции Общий вид станции показан на рис. 42. Вся станция монтируемся на автоприцепе. Для перевозки станции требуются две гоузовые автомашины. На автоприцепе расположено вращающееся основание, на котором монтируются три антенные системы. Слева направо, если смотреть на рис. 42, видны, приёмная антенна азимута, передающая антенна и антенна угла места. Позади каждой приёмной антенны размещён соответствующий радиоприёмник. Наверху вращающегося основания находится передатчик. Под ним расположены три индикатора с сиденьями для операторов. Один из операторов наблюдает за азимутом цели, второй — за углом места, третий — за дальностью цели. Наблюдая за целью, операторы вращают штурвалы, при помощи которых антенны радиолокационной станции направляются точно на цель. Эти штурвалы связаны с преобразователями, которые передают текущие координаты цели на приборы управления прожектором или приборы управления артиллерийским зенитным огнём. На земле, сбоку от прицепа, расположены генератор импульсов (манипулятор) и модулятор, управляющие работой передатчика. Общий вес станции SCR-268—82315 американских фунтов (более 37 т). При работе она потребляет 15 ква. Несмотря на большой вес, станция может быть развёрнута на местности в течение нескольких часов. На рис. 58 приведена упрощённая скелетная схема станции. В левой части её показано прохождение сигналов в цепи передатчика. Генератор импульсов создаёт импульсы, поступающие на модулятор и затем управляющие работой передатчика. Длительность этих импульсов 3—9 мксек. Модулятор увеличивает мощность импульсов, поступивших с генератора импульсов, и подаёт их на передатчик. Передатчик представляет собой генератор с самовозбуждением с настроенными анодным и сеточным контурами. Он работает на шестнадцати генераторных лампах, включённых по круговой схеме. Импульсы от передатчика поступают на передающую антенну, которая излучает их в пространство. Излучение обладает напра-вленностью; лепесток излучения в ширину и в высоту имеет—> 10°. Антенна вращается, что обеспечивает посылку импульсов в нужном направлении. После того как зондирующий импульс достигнет цели, отражённый импульс возвращается к двум приёмным антеннам. Они также обладают направленным действием: антенна азимута имее? Зондирующий . TiTf Г Отраженный Отраженный , импульс импульс НИ ПИ ' Передающая антенна Антенна Антенна угла места азимута Передатчик Приемник Приемник угла места азимута , 1 Модулятор Индш угла* чатор Индикатор _ Индикатор азинута **ести дальности "^^ , i ^ [ чут $ Угол места Дальность. 1 Механическая ' ^/~ связь ' 1 г~" *~ *" т /JUJ Генератор импульсов ф__ Преобразив Сельсин олон Сельсин ' координат высоты дальности ал/мута i i Сельсин *" угла места | . ___ т LT 1 А' чрв№?*1 \ f,ii ЕМ . ^^ I_________I <—J.,_________________,__________I Рис. 58. Скелетная схема станции SCR-268 лепестск около 12° и антенна угла места — около 9°. Путем переключения лепестков (так называемый метод равносигнальной зоны) направление на цель уточняется по азимуту и углу места с точностью около +1° по каждой координате. Сигнал, принятый антенной угла места, поступает в приёмник угла места и затем на два индикатора с электронно-лучевыми трубками. Один индикатор служит для определения дальности дэ 77 цел», второй -для отечётп угла моста. Оба они япляются инди-каюрлмк с разперткой типа «Л», иначе говоря, работа их мало чем отличается от работ обычного элсмаронно-лучсвого осциллографа. Электронный луч пробегает по экрану трубки в горизонтальном направлении слева направо с постоянной скоростью. Отражённый импульс из соответствующего приёмника поступает на вертикально-отклоняющие пластины трубки индикатора, тач что электронный луч делает бросок вверх, как только приходит отражённый импульс. В левой части экрана виден зондирующий импульс. Он отмечает начало («нуль») на линии развёртки, служащей шкалой времени. Дистанция от, зондирующего импульса до отражённого, измеряемая по экрану индикатора дальности, даёт расстояние до цели. Индикатор угла места подобен описанному выше, за тем исключением, что на экране его при одной цели видны два отражённых импульса, отстоящие на некотором расстоянии один от другого. Эти два импульса получаются благодаря переключению диаграммы направленности приёма антенны угла места, осуществляемому с большой скоростью. Оператор вращает антенну угла места до тех пор, пока оба раздвинутых отражённых импульса не стануг равными по высоте. Тогда антенна окажется направленной прямо на цель с точностью +1°. Приёмник азимута присоединён к индикатору, подобному описанному выше. Раздвижение изображения импульсов на экраке этого индикатора производится переключением диаграммы напраг-лечности приёма антенны азимута. Оператор азимута вращает антенну до тех пор, пока оба импульса не станут равными по высоте. Тогда антенна азимута направлена прямо на цель с точностью + 1°. Возвращаясь к схеме, изображённой на рис. 58, следует сказать о преобразователях координат цели в сигналы, необходимые для управления прожектором или ПУАЗО. Основной частью этого устройства является блок дальности, который вводит поправку времени в отклоняющие контуры индикатора дальности. Когда оператор вращает штурвал дальности, отражённый импульс перемещается по экрану трубки индикатора в горизонтальном направлении. Благодаря этому можно установить отражённый импульс под специальным визиром и прочесть дальность до цели. Станция SCR-268 определяет дальность с точностью +200 ярдов (il82 JW). Выпрямитель высоковольтного питания передатчика, как уже упоминалось, смонтирован на отдельном прицепе. Выпрямитель отдаёт 500 ма при 15000 в. Поскольку эта мощность снимается с выпрямителя только в очень короткие промежутки времена (меньше чем 9 лмссек), а интервалы между импульсами равны 240 мксек, то сглаживающий фильтр выпрямителя имеет небольшие размеры, 78 Генератор импульсов «Сердцем» радиолокационной станции является генератор» импульсов (манипулятор), который задает темп работы всей радиолокационной станции. Этот генератор управляет частотой повторения импульсов (она равна 4098 в секунду) и создаёт импульсы точно определённой длительности, не допуская чрезмерного» изменения длительности следующих один за другим импульсов. Выходное напряжение от генератора импульсов подаётся на? вход модулятора, лампы которого в промежутках между подачей импульсов заперты путём подачи большого отрицательного смещения на сетки. Выходное напряжение генератора импульсов представляет собой положительный импульс, значительно превосходящий по величине отрицательное смещение, и поэтому он «отпирает» сетки ламп модулятора. Генератор импульсов должен обеспечить точную длительность, создаваемого им импульса (регулируемого в пределах от 3 до» 9 мксек) при амплитуде в 3500 в. В генераторе импульсов имеется одиннадцать ламп, причём две из них работают в выпрямителе. На рис. 59 с некоторыми упрощениями показана схема работы: генератора импульсов. Первым задающим каскадом является генератор напряжений, работающий на лампе 6SJ7 (эта лампа изображена на верхней части рисунка). Генератор этот создаёт колебания частоты 4 098 гц\ собран он по схеме Гартлея. Этот генератор имеет два выхода; с одного выхода напряжение даётся на блок дальности, а с другого — на следующие каскады генератора импульсов. Синусоидальное напряжение с первого выхода генератора поступает в цепь, состоящую из двух усилителей синхронизации » фильтра частоты 4 098 гц. На выходе этой цепи получается синусоидальное напряжение в 50 в (амплитудных) той же частоты. Со второго выхода генератора в анодной цепи его снимается» импульс несинусоидальной (плоской) формы. Напряжение задающего генератора подаётся на контур (0,01 мкф последовательна с сопротивлением в 100000 ом и шунтирующим сопротивлениеw в 50000 ом). Здесь импульс получает обострённую верхушку. Преобразованный таким образом импульс поступает затем на усилитель, который делает форму импульса ещё более плоской и придаёт большую крутизну его переднему фронту. Далее следует обостряющий контур (диференцирующая цепочка) с чрезвычайно; малой постоянной времени (50 мкмкф и сопротивление 50 000 ом) + который пропускает только передний и задний фронты импульса.. На выходе такого контура получается напряжение, представляющее собой очень малый по амплитуде положительный импульс it несколько больший отрицательный импульс, который в дальнейшем не используется. Эти импульсы затем подаются на вход импульсного генератора, сетка лампы которого заперта отрицательные смещением. Небольшой положительный импульс уже отпирает сетку, но отрицательная часть импульса от обостряющего контура 79 Время (мксек) О /22 2*4 Время(мксек) tzz гм КА^ i 1-й каскад усилит синкрониз Сетка f\ ?-fi «аскад. Сетка КА/ -50 -зо Z-й каскад. Анод / ВыхоЗ 2- го каскада Задающий оа генератора \ /^~~ 1 -АЛЛА ------- ы усилит f-ufstcttad уса- i ----------- лителя синхра-низации(6С5) Лерегруженны * Сетка перегруженного усилитель (6SJ7J ^ \ I И 1 С ZUKtrc лителя низацч кадуси синхра- CS / •—'i/l I -»»Л/ | с-, МКПКфъ ** -1 сэ 1 Анод перегруженное усилителя \^~W\fir- Инлульсный генерат 5 ' Сетка задающего генерат импульсов Фильтр *(6SJ7)h*"\ ЬШгц | -D !!1В] i VJILX! С> Чапрямн шзаииц ---- j г f Сетка 1-го наскад( усилителя им пуль '(1 1-й усилители «МЛ § ,www ------ i S" \(6Ф6)А 1 --V чние синхра- | V. Ц09»гц, кбао- (-УЛММь пьности 1 2-й усилитель _ 1 ( fel IJX ^__-J ? СЭ Г -МИг^— -I . Сетка Z-го каскада 'T^fWe;/r - •*Г Импульсный r^WW~--трансформатор J — ijeax-! — ОЯТГ-- = Виход Оконечный ус илитель J5 i Сетка ононечн усилит п ; Смещение {к модуля т) г -\VVV~ — ~! j_ во /^ -JjmTL) ' И it у— а -^. + ' К истачн'цнос 1н напряги § Выход Рис. 50* Скелетная схема генератора импульсов не проходит. В анодной цепи импульсного генератора появляется усиленный отрицательный импульс с амплитудным напряжением примерно в 170 в. Последующие каскады представляют собой усилители импульсов. Они усиливают напряжение сформированного импульса и меняют его полярность. Первый усилитель импульсов (на лампе 6Ф6) увеличивает ток импульса, а не напряжение. Этот импульс затем поступает на две лучевые лампы (6Л6), включённые параллельно. В анодную цепь этих ламп включён импульсный трансформатор, рассчитанный на пропускание очень коротких импульсов. На вторичной обмотке трансформатора появляется удвоенный (по положительному напряжению) импульс около 750 в (амплитудных). Этот импульс, наконец, подаётся на сетку четырёх ламп (304-TL) оконечного усилителя. Четыре такие лампы объединены в одном баллоне и представляют собой триоды с большим анодным током. Катоды этих ламп изготовлены из ториро-ванного вольфрама. При поступлении импульса на оконечный усилитель сетки ламп нропускают ток приблизительно величиной в 1 а/ На сопротивлении катодной нагрузки образуется импульс с амплитудным напряжением в 3 500 в. Так как лампа заперта сеточным смещением, то отрицательная полуволна через лампы не проходит. Между импульсами, когда триоды не проводят, в цепи анод — катод ламп усилителя имеется отрицательное напряжение в 2 500 в, снимаемое с сопротивления R. Это — напряжение смещения, подаваемое на лампы модулятора. Применение в оконечном усилителе схемы катодного повторителя обеспечивает малую величину полного сопротивления выхода схемы, что позволяет подавать короткий импульс по коаксиальному кабелю на модулятор. Модулятор Назначение модулятора заключается в усилении напряжения от генератора импульсов до такого значения erot которое необходимо для анодной манипуляции передатчика. На рис. 60 дана упрощённая схема модулятора. Лампы модулятора (типа 304-TL , восемь ламп в параллель) работают в качестве электронного выключателя, которым управляет генератор импульсов. Этот электронный выключатель соединён последовательно с конденсатором С, который заряжается непрерывно от источника высокого напряжения (выпрямитель 15 тыс. в) через дроссель и блокирующие диоды (две лампы 250-TL, в параллель). Когда генератор импульсов подаёт на сетки модуляторных ламп положительный импульс, лампы модулятора начинают проводить. Дроссель L препятствует прохождению тока от выпрямителя во время действия импульса. Таким образом, единственным источником напряжения на аноды ламп передатчика в этот момент является конденсатор С. Он разряжается во время прохождения импульса через последовательный контур, образованный лампами модулятора и передатчика.- 81 Мгновенный импульс от модулятора заставляет лампы передатчика генерировать, пока длится действие приложенного импульса. Ток, проходящий через лампы модулятора, равен примерно 10 а, а напряжение на них — около 3 тыс. в. В анодном контуре передатчика развивается имЪульс напряжением 12 тыс. в притоке в 10 а. Это даёт пиковую мощность на анодах в 120 кет, из которой примерно 75 кет поступает в антенну. При' работе ламп модулятора он является замкнутым контуром, часть которого состоит из конденсатора С и последовательно включённой индуктивности, образованной проводами и объёмными Модулятор -" Передатчик j [ 8лампмоду-. ля тора \ блокирующие i диоды (Z лампы i 1 параллель) Рис. 60. Упрошенная схема модулятора контурами передатчика. В таком контуре возникают колебания и i озрастает напряжение отрицательного значения. Вследствие этого лампы передатчика мгновенно запираются после окончания действия импульса. Какая-либо дальнейшая генерация в контуре модулятора срывается блокирующими диодами. ' Форма импульса модулятора показана на рис. 61. Заметим, что на импульс приходится только 2,5% времени рабочего цикла, так что лишь небольшая часть заряда конденсатора С разряжается во время каждого импульса. Диоды затем пропускают зарядный ток в конденсатор в период между импульсами. Однако вследствие своей односторонней проводимости диоды не работают в тот момент, когда конденсатор разряжается. Передатчик Назначение передатчика — создать импульсы мощностью в 75 кет в антенне. Средняя мощность передатчика (если пересчитать её на непрерывное излучение) невелика, так как он, Посылая 4098 импульсов за 1 секунду длительностью в 6 мксек каждый, находится во включённом состоянии 24588 мксек (т. е. 2,5% всего рабочегц времени). Основной задачей при конструировании передатчика было обеспечит ь большую эмиссию генераторных ламп, чтобы получить 82 +3000 +15000 Время (ИКСБК) о \гг 2^ Положительный импульс ^от генератора импульсов т / v ^_ _ Заряд Разряд конденсатора конденсатора Умлупьс на сетку нодуляторньм памп Напряжение на нйнденсатаре +15000 -/5000 f— Рабочее напряжение диода (передатчик заперт) ___Напряжение ~на анодах /faun передатчика (food не работает) Напряжение на d, g (диод) и е, /(передатчик) - Огибающая Несущая . частота — *••' импульс передатчика Рис. 61. Формы импульсов от модулятора большую мгновенную мощность импульса. Как было сказано выше при описании модулятора, ток в лампах передатчика достигает 10 а. Поскольку удовлетворяющих этим требованиям ламп при конструирований станции SCR-268 не имелось, пришлось поставить в передатчике в параллель большое количество ламп типа «100-TS». 83 Обеспечить одновременную работу большого количества ламп, включённых в параллель, нелегко даже при двухтактной схеме вследствие вредного действия внутри ламповых ёмкостей, особенно сказывающихся на высоких частотах. Чтобы избежать эти трудности, была применена круговая схема. Она представляет собой в основном многократную двухтактную схему с настроенными анодными и сеточными контурами. В круговой схеме, которая в упрощённом виде изображена на рис. 62, лампы разделены настроенными контурами и размещены по кругу. Как видно из Полуволно-бые отрез - Настраивающий мостик •—— >- "- — * X ч •*-. -* X V, / >. •--*— ' Концентра ^ ^чеенан s-' , 'линии *. , ^ • — « Закорачивающий s ' мостик для настройки Рис. 62. Упрощённая схема генератора схемы, напряжения на сетках и анодах соседних ламп противоположны по знаку. При любом количестве ламп в круговой схеме обеспечиваются необходимые фазовые соотношения между анодами и сетками соседних ламп. Поскольку междуэлектродные ёмкости ламп оказываются при такой схеме включёнными последовательно, в круговой схеме может работать любое количество ламп. В частности, для обеспечения нужной мощности импульса в передатчике SCR-268 работает 16 ламп. Настроенные контуры передатчика представляют собой примерно полуволновые отрезки параллельных линий с закорачиваю-щимл мостиками для настройки. Ток высокой частоты во всех закорачивающих мостиках в любое мгновение имеет одно и то же направление, так что эти мостики представляют собой как бы замкнутые контуры, с которых может быть снята .выходная мощность. Катушка связи из одного витка служит связующим звеном между контурами передатчика и фидером. Накал на лампы передатчика подаётся через четвертьволновые концентрические линии, закороченные у входа. Эти отрезки линий преграждают путь колебаниям высокой частоты в контуры накала. Модулятор соединён с передатчиком при помощи контактгого вращающегося кольца, по которому в цепь накала ламп перрдат-чика, находящегося на вращающемся основании, подаётся высокое отрицательное напряжение от неподвижного модулятора. Анодные контуры передатчика соединены в точках под закорачивающими мостиками и заземлены. Сетки ламп передатчика также соединены в точках под закорачивающими мостиками и связаны с цепями накала через сопротивление. Фидер и антенна передатчика Через катушку связи выход передатчика соединён с открытой фидерной линией, подводящей энергию высокой частоты к антенне. Антенная система представляет собой 16 полуволновых вибраторов и 16 таких же рефлекторов, распо- 7оя ложенных сзади на расстоянии чет- / верти волны от вибраторов. Антенная система имеет 4 этажа, по 4 вибратора в каждом. Поляриза- ция горизонтальная. в ' *—• D -,r Распредел. у> Вибраторы кажДОГО ЭТажа ПрИ- тот по вибрато- Y/ соединены то к одному, то к дру- w /\ тому проводу фидера (рис. 63), Благодаря этому ток в каждом полуволновом вибраторе -течёт в одном и том же направлении и обеспечивается синфазная работа. Фидер Поле максимально в направлении, перпендикулярном к оси вибраторов, Рис. 63. Схема питания антенны что обеспечивает необходимую диаграмму направленности излучения. Ширина диаграммы равна при-^мерно 10° между точками равной мощности (3 дб), так что поле, излучаемое под углом в 5° от оси, на 3 дб меньше, чем поле вдоль ,оси. Выигрыш такой антенны по сравнению с изотропным (точечным) излучателем равен примерно 400. Таким образом, эффективная мощность, излучаемая антенной по направлению на цель, равна 400 X 75 = 30 000 кет. Предусмотрено устройство для согласования сопротивлений фидера и антенны. Приёмные антенны и метод равносигнальной зоны Приёмные антенны станции по конструкции своей подобны передающей; они отличаются лишь расположением и тем, что ^ могут рабЪтать по методу равносигнальной зоны (раздвижение импульса). Приёмная антенна азимута имеет 4 этажа, по 6 вибраторов в каждом, и такое же количество рефлекторов. Диаграмма Плоскость вибратора ---Плоскость рефлектора •30* направленности приёма такой антенны напоминает лопасть пропеллера. Антенна угла места имеет 6 этажей, по 2 вибратора в каждом зтаже и соответствующее количество рефлекторов. Обе эти приёмные антенны (характеристика направленности таких антенн показана на рис. 64, а) имеют устройства для переключения, чтобы получить раздвижение отражённого импульса п улучшить таким путём точность определения угловых координат. Техника раздвижения отражённого •импульса состоит в следующем. Допустим сначала, что обе антенны расположены рядом под небольшим углом одна относительно другой. Тогда диаграммы их будут частично налагаться одна на другую. Отражённые импульсы, принимаемые обеими антеннами, будут иметь равную амплитуду, если сигнал приходит с направления, лежащего точно между серединой двух лепестков по оси ОС (рис. 64,6). Если отражённый импульс приходит с левой стороны, то амплитуда его от левого лепестка будет больше. Точно так же, если отражённый импульс приходит с правой стороны, то максимальная амплитуда будет получаться при приёме правым лепестком. Очень узкая часть середины обоих лепестков позволяет точно определить направление на цель. Раздвижение импульсов осуществляется при помощи одной антенны. Она делится на две половины (правая и левая части антенны азимута), которые соединены не попеременно с проводами фчдера (как в передающей антенне), а через фазирующие секции, представляющие собой отрезки линии, длиной несколько менее полуволны. Приёмные фидеры, один у левого конца, второй — у правого, как показано на рис. 65, соединяют антенну с двумя входами приемника. Диаграмма направленности при включении фазирующих секций несколько изменяется в зависимости от включения правой или левой половины антенны. Рассмотрим, как будет принят отражённый импульс, если плоскость антенны параллельна фронту падающей волны (рис. 65, а). В одно и то же мгновение в двух половинах антенны возникнет э.д.с. Предположим теперь, что мы смотрим на антенну сзади и 86 Антенна 1 Антенна I +90" О 6) РИС. 64. Диаграмма направленности антенны: а — при рефлекторе на расстоянии Х/4; б — L раздвинутыми лепестками Фронт волны 1 1 Второй 9ыхо$ ика Нтрямени /Вреня \ Ь" •- " J HflUUMfl увопновый бра тор | Фазирующая . 1 секция (меньше^ [ Папубо'пноб&й вибратор / 1 Перидий Lt-J rod Меньше ~ Время Результирующее напряш.на! Напрут 6 В I \ * НалрямВА \ / \ \ N ? \ Фаэир секция Запаздывание из-за фачц Напряш в И Мапрянг в А равно напряж В (0 фазе) Результирующее на перва н 6xoSe Сигнал на первой Входе приенника Меньше Результирующее пеньше » , напрям на Напря/н 01А _ - - НопрянГ' ч Фазир секция нлпртк / входе Запаздывание аз-Si разности хода Т ц фаэир секции Сигнал на второй входе приемника Рис. 65. Формы напряжений, индуктируемых в антенне что включена левая фазирующая секция. Электродвижущая сила, индуктированная в левой половине антенны, достигнет фазирующей секции скорее, чем э.д.с. от правой половины антенны. Время запаздывания определится временем, потребным для прохождения э.д.с. через фазирующую секцию. Следовательно, суммарная э.д.с., поступающая на левую секцию, представляет собой векторную сумму, равную такой сумме, как если бы волна пришла слева и не было фазирующих секций. Таким образом, левая фазирующая секция вызывает отклонение лепестка антенны влево. 87 Тем же путём правая фазирующая секция отклоняет лепесток вправо. Переключая попеременно правую и левую половины антенны, можно получить два лепестка. Азимут цели будет точно определён тогда, когда амплитуда обоих импульсов одинакова. Антенна угла места разделена на верхнюю и нижнюю части, и тем же методом применения фазирующих секций происходит переключение обеих половин антенны. На практике, изменяя при помощи мостика длину фазирующих секций, их настраивают так, чтобы верхушки обоих лепестков отстояли одна от другой примерно на 10° и получалось бы симметричное изменение положения импульсов по ту или другую сторону от центрального направления. Эта настройка сохраняется, пока станция не передислоцируется на другое место. Для настройки фазирующих секций применяется сигнал-генератор; согласование фидеров с приёмными антеннами, как и в передающей антенне, производится при помощи согласующих устройств. Одной из возможных причин ошибок в работе радиолокационной станции является наличие боковых лепестков* в диаграмме излучения, т. е. лепестков меньшей величины, расположенных в сторону (до 25°) от главного направления. Точная настройка антенны поможет снизить чувствительность её к приёму боковыми лепестками на 30 дб ниже, чем приём главным лепестком, но всё же влияние боковых лепестков полностью уничтожено быть не может. Вследствие этого цель, находящаяся близко от радиолокационной станции в боковом лепестке, может дать ложный пеленг, т. е. вызвать отражённый импульс большей амплитуды, чем цель, находящаяся в главном направлении, но на большом расстоянии. Более того, пересечение между левой стороной главного лепестка и правой стороной бокового лепестка может создать на экране импульсы' равной амплитуды. В подобном случае антенна будет направлена не на цель, а на 25° в сторону от истинного направления. Правильность определения азимута, однако, можно всегда определить по отсутствию симметрии между раздвинутыми импульсами, лишь только антенна переместится в сторону от направления равносигнальной зоны. Приёмник В радиолокационной станции SCR-268 применяются два одинаковых приёмника, соединённые с антенной азимута и антенной угла места. Скелетная схема приёмника показана на рис. 66. Приёмник имеет два входа, к которым подсоединяются соответствующие части антенны. С каждого входа отражённый импульс поступает на отдельный усилитель высокой частоты (на пентодах-жолудях 954), которые попеременно переключаются, чтобы обеспечить приём от соответствующего лепестка. Переключение усилителей осуществляется путём подачи импульса прямоугольной формы, имеющего частоту приблизительно 1400 щ, на сетку лампы соответствующего усилителя высокой частоты. Этот импулье 88 / и вход антенны Зондирующий импульс Лампа t га наскада заперта -3 ! и 1 >а '53 м 1-й каскад Время ALJ Лампа 1-ганаскада ЧВЧ заперта 11. .Время Время шх тг 1г 1/Y JT бремя ? —*. 2 и детектор (6SJ7) Широкополос-ньм усилит НЧГ65Л) На^труйкУ и «о межуточно частоты На пряжение раздвишения но трубку 2-й вход Чувствительность (к потенщ'омет- ру8блоке гг,рубки) Рис. 6^. Скелетная схема -создаёт мультивибратор (переключающий генератор), работающий на двойном диоде 6Н7. Сигнал от мультивибратора поступает на усилитель, работающий также на лампе 6Н7. Приблизительно три зондирующих и отражённых импульса проходят через один усилитель высокой частоты, пока другой заперт. После этого запирается первый усилитель, а открывается второй и также пропускает три импульса. Таким способом осуществляется переключение с одного лепестка на другой. Далее отражённый импульс усиливается вторым каскадом усиления высокой частоты (на лампе-жолудь 954). Настроенные контуры усилителей высокой частоты представляют собой индуктивность с магнетитовым сердечником. Они за-шунтированы сопротивлением для обеспечения полосы пропускания в 1 мггц. Такая полоса пропускания умышленно взята несколько шире спектра отражённого импульса, чтобы обеспечить прохождение последнего при возможных колебаниях несущей частоты передатчика. С выхода второго каскада усиления высокой частоты отражённый импульс смешивается с колебаниями, создаваемыми местным гетеродшгом. Этот гетеродин собран по схеме Гартлея и работает на лампе-жолудь 955. За гетеродином следует разделительный (буферный) каскад на лампе 954. Лампой-смесителем является жолудь 954, причём напряжение отражённого импульса и местного гетеродина поступает на управляющую сетку лампы. В анодной цепи смесителя получается разностная частота 19,5 мггц. Эта промежуточная частота затем усиливается в четырёх каскадах промежуточной частоты (лампы 6SK7), Связью между ними служат одиночные контуры (с настройкой магветитовым сердечником), пропускающие полосу частот в 1 мггц. Усиление каждого каскада равнс примерно 12, а общее усиление по промежуточной частоте равно 21 000. Вторым детектором приёмника является триод 6SJ7, работающий в режиме анодного детектирования. Выходное напряжение' второго детектора подается на широкополосный усилитель (6SJ7), дающий усиление в 2,5 раза. Величина выходного напряжения в а-нодной цепи лампы усилителя равна приблизительно 10 в (амплитудных) и развивается оно на контуре с сопротивлением в 500 ом. Любой сигнал, создающий на выходе усилителя напряжение больше 10 в, вызывает насыщение усилителя. Чувствительность приёмника такова, что при максимальном усилении шумы на входе приёмника доводят широкополосный усилитель до насыщения. Чувствительность приёмника регулируется при помощи ручки, находящейся на блоке электронно-лучевого индикатора. Напряжение, меняющее чувствительность приёмника, прикладывается к катоду лампы первого усилителя промежуточной частоты. Помимо широкополосного выхода приёмник создаёт ещё одно напряжение, служащее для раздвижения импульсов на экране трубки. Это напряжение получается с выхода переключающего усилителя. Для обеспечения одинакового усиления сигналов 90 с обоих лепестков в одном из первых каскадов усиления высокой частоты предусмотрен балансный регулятор. Он проверяется при регулярной калибровке станции с помощью стандарт-сигнал-генератора. Блок дальности -а \ Время А Л А V V Блок дальности представляет собой устройство, которое изменяет фазу напряжения развёртки на экране трубки по отношении) к зондирующему импульсу. Схе- ^ ^ 21Ашт Ма показана на рИС. 67. В ОСНОВ- ние от генератора SJ"--НОМ ОН представляет СОбоЙ фаЗО- импульсов ( 4098 гц) | Л регулятор, который может плавно • 5!» и непрерывно менять фазу синусоидального напряжения, имеющего частоту 4098 гц, Входное- напряжение частоты 4098 гц поступает от генератора импульсов (ри,с. 59). Пройдя через ограничивающее сопротивление, а также через фильтр, срезающий гармоники, синусоидальное напряжение поступает затем на фазорегулятор — катушки Гельм-гольца. Фазорегулятор представляет собой две пары неподвижных катушек, расположенных так, что оси их взаимно перпендикулярны. Ток питает одну пару катушек непосредственно, а на другую пару подаётся через цепь CR, так что получается опережение по фазе на 90°. В результате этого возникает вращающееся магнитное поле. Оно (индуктирует синосоидальную э. д. с. в маленькой роторной катушке, расположенной в центре. Фаза этой э. д. с. постоянная, пока роторная катушка неподвижна. При вращении катушки фаза изменяется прямо пропорционально угловому перемещению. Индуктированная э. д. с. поступает в двухкаскадный усилитель и затем торы дальности. Индикаторы На индикатор дальности Рис. 67. Скелетная cxeva блока даль- НОС1 И индика- В радиолокационной станции SCR-268 применяются три индикатора: дальности, }гла места и азимута. Они одинаковы по наружному виду, а работа их напоминает, как уже говорилось, 91 работу обычного электронно-лучевого осциллографа. Кроме основного напряжения питания на индикаторы, поступают ещё три вида напряжений от других узлов радиолокационной станции: 1) напряжение отражённого импульса от широкополосного усилителя соответствующего приёмника, 2) напряжение раздвижения от переключающего генератора и 3) изменяющееся по фазе синусоидальное напряжение частотой 4098 гц от блока дальности. Скелетная схема индикатора и виды напряжений показаны на рис. 68. Основное синусоидальное напряжение поступает от Z4-*. Напряжение но сетке у сипи mean синхртни*. Напряжение на сетке лвнпы генератора инпульсов Напряжение на аноде лампы ккнерагпоро импульсов Напряжение на сетке лампы генератора Напряжение на сетне пампы усилите»? развертки Напрям но аноде лампы усипит роз- Напряж. на сетке лампы вертки усилит непрям раздва-женив от приемника Напряжение на сетке лампы прадоео усилителя Напряжение но аноде лампы правого усилителя Напряжение на анпдр панпы левого усилителя Раздвинут мнпульс Зопдир. импульс '• ' J Отражен инп I Время \оремя Ндпрят но септе лампы (юог-рц^ц. ] На прям на аноде панпы усилит имп ^MJ 1 *• Зондирующий импульс _ \ отнл паасп '-Вертан отня пласт • Экран Рис. 68. Скелетная схема электронно-лучевого индикатора •блока дальности. Оно прежде всего подаётся в усилитель синхронизации (лампа 6АС7), работающий в перегруженном режиме. В усилителе это синусоидальное напряжение преобразуется в напряжение более прямоугольной формы, поступающее в генератор импульсов (лампа 6Л6). Генератор импульсов также работает в перегруженном режиме. В анодной цепи лампы 6Л6 имеется индуктивность. Мгновенные прямоугольные импульсы, проходя через эту индуктивность, вызывают на ней большие пики напряжения, которые, пройдя предварительно через фильтр, служат в дальнейшем для управления генератором пилообразного напряжения развёртки. В схеме генератора пилообразного напряжения имеется ёмкость, заряжаемая током, проходящим через лампу 6Л6. Постоянный тек лампы 6Л6 создаёт на конденсаторе возрастающее напряжение до тех пор, пока мгновенный положительный пик напряжения не поступит от предшествующего фильтра. Тогда конденсатор внезапно разряжается мощным обратным током, протекающим через лампу генератора пилообразного напряжения. Благодаря медленному нарастанию заряда и мгновенному разряду напряжение на конденсаторе имеет пилообразную форму, необходимую для управления линией развёртки на трубке. До подачи пилообразного напряжения на управляющие пластины трубки оно усиливается (лампой 6SJ7J и смешивается с напряжением раздвижения. Это напряжение, о котором уже говорилось, синхронизированное с переключением лепестков, также усиливается (лампа 6SJ7) и вызывает в свою очередь более резкое смещение пилообразного напряжения вверх и вниз, как показано на рие. 68. Таким образом, изображение одного раздвинутого импульса смещается по горизонтали на экране по сравнению с изображением при другом импульсе. Это приводит к тому, что изображения отражённых импульсов кажутся раздвинутыми, как показано на рис. 68 (нижний правый угол). Пилообразное напряжение поступает на два усилителя (на лампах 6Л6), которые создают симметричные напряжения противоположной полярности для подачи 'на горизонтально-отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. Эта симметрия необходима для линейности развёртки. Сигнал с выхода приёмника усиливается в усилителе импульсов (на двух лампах 6Л6) и после этого поступает на вертикально-отклоняющие пластины трубки. В итоге па экране индикатора видны парные серии импульсов. Первая пара импульсов на экране — это зондирующие импульсы, излученные передатчиком и поступившие на приёмную антенну прямо от передающей. В это мгновение приёмник очень сильно перегружается, мощный сигнал перенасыщает лампы приёмника и поэтому импульс приобретает плоскую верхушку. В конструкции станции SCR-268 не предусмотрено специального устройства, защищающего приёмник в момент излучения 'зондирующего импульса. Следующая пара импульсов на экране представляет собой раздвинутые изображения импульса. При боевой работе операторы азимута и угла места регулируют напряжение раздвижения и амплитуду импульсов, пока раздвинутые изображения не выделятся на экране так, что их можно удобно наблюдать. После этого угловое направление соответствующей антенны изменяется до тех пор, пока амплитуды раздвинутых импульсов не сравняются. Тогда антенны направлены'точно в цель. Индикатор дальности На индикатор дальности напряжение раздвижения не подаётся и на экране виден только один импульс. Оператор по дальности вращает фазорегулятор, пока отражённый от цели импульс не придёт под перекрестие (визир) на экране. После этого дальность до цели прямо считывается по шкале регулятора, которая калибрована в тысячах ярдов. В радиолокационной станции SCR-268 работает 110 электронных ламп: в выпрямителе высокого напряжения 4 лампы, в генераторе импульсов—11, блоке дальности — 3, модуляторе—10, передатчике—16, в двух приёмниках — по 15 в каждом, в трёх индикаторах — по 12 в каждом. .Electronics", сентябрь 1945 г* Г. Цаль и Дж. Марчетти РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ AWTPS-3 Введение Когда США вступили в войну, американские радиолокационные станции работали на частотах порядка 100—200 мггц. Такие станции, в частности, были установлены на Панамском канале. Вскоре обнаружилось, что для защиты канала требуется аппаратура, способная обнаруживать самолёты на малых высотах, так как ранее установленные станции были малоэффективны при работе но таким целям. .Было намечено разработать небольшую серию новых станций,, установить их на малых судах, стоящих на якоре вблизи входа в Панамский канал, чтобы обеспечить такое радиолокационное наблюдение, которое способно предотвратить внезапный налёт самолётов противника. После большого количества опытов было решено выбрать для таких станций рабочую частоту в 600 мггц. Опытный макет станции был сконструирован из деталей и частей, разработанных ранее в лабораториях Корпуса войск связи США, и установлен затем на моторном судне «Нордик». Испытания макета дали весьма положительные результаты. Он обладал большой дальностью действия и обнаруживал цели на малых углах места даже при высоте антенны всего в 15 футов (5 м) от уровня моря. Оказалось также, что из отдельных узлов можно собрать очень лёгкую конструкцию, обладающую средней дальностью действия. По требованию полковника В. Коди и других представителей ПВО, Корпусу войск связи было предложено переделать макет и создать образец универсальной станции, обладающей дальностью действия более 100 миль по бомбардировщику; вес станции должен был быть таким, чтобы её можно было легко перевозить на самолёте и переносить в ручных упаковках. Для проверки возможности транспортировки первый лабораторный образец 27 февраля 1943 г. был доставлен на самолёте В-18 из аэропорта Нью-Арк во Флориду. В течение двух недель 95 проводились калибровка и испытания станции, определение тактико-технических данных её по сравнению с тремя другими ти-:пами станций лёгкого веса. Эти испытания показали, что станция AN/TPS-3, тогда имевшая обозначение 602-Т-8, обладает дальностью -действия в НО миль (176 км) и может быть рекомен-лована к массовому выпуску. Такая дальность действия станции была признана достаточной. Образец был доставлен обратно в ла-. герь Эванс 18 марта 1943 г. Инженеры, разработавшие конструк-щию, чтобы ускорить выпуск станций из производства, передали «образец и расчёты представителям промышленности. Промышленности был дан заказ на 900 станций. Первые экземпляры их стали поступать с заводов через год. До выхода станций из производства было решено изготовить « самом спешном порядке 12 станций в лагере Эванс. Эта серия *была готова через три месяца. Первые 25 станций, выпущенные промышленностью, применялись при высадке десанта в Нормандии. Описание станции Станция AN/TPS-3 предназначена главным образом для обнаружения самолётов на больших и средних расстояниях от стан-4щи. Она состоит из блоков, которые отличаются небольшими размерами и весом, легко допускают транспортировку станции повоз-духу или переноску её на руках. Общий вес блоков (вместе с запасными частями и агрегатом питания) в упаковке для перевозок самолётом равен 1200 фунтам (544 кг). Наибольший вес одного 'блока — 200 фунтов (90 кг). Расчёт из четырех человек может •привести станцию в боевую готовность через 30 минут после прибытия нэ место. Наружный вид станции приведён на рис. 69. Основной частью станции является стойка, на которой помещается приёмник, передатчик, индикатор, часть модуляторного блока, часть блока высокой частоты. Стойка и входящие в неё блоки показаны на рис. 70. Стойка устанавливается в палатке, которая входит в комплект станции и защищает от света при наблюдении за целями. Часть фидера из прочной стали устанавливается над стойкой и образует основание, на котором монтируется -антенна с 10-футовым параболическим рефлектором. Это основание поддерживают два деревянных бруска, другими концами опи рающиеся на землю/ Верхняя часть рефлектора укреплена тремя •проволочными оттяжками. Антенна может вращаться от мотора; для точного определения азимута вращение антенны может производиться с небольшой скоростью. Силовой агрегат и модулятор расположены на расстоянии 50 футов и соединены со стойкой кабелями. Агрегат представляет собой одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, вращающий генератор переменного тока с частотой в 400 гц, и динамома-шину постоянного тока, насаженную на ту же ось. Питание блоков станции током повышенной частоты (400 гц} позволяет значительно уменьшить вес и размеры узлов. Динамомашина постоян- •J)fi кого тока напряжением 28 в питает вентиляторы и мотор, вращающий антенну. Станция AN/TPS-3 даёт лишь две координаты цели: дальность и азимут. Наблюдение за целями производится по двум индикаторам с электронно-лучевыми трубками: с развёрткой типа «А» и трубкой кругового обзора. Изображения, получающиеся на экранах индикатора, показаны на рис. 71. Рис. 69. Наружный вид станции AN/TPS-3: на переднем п л а я е — силовой <. грегат и модулятор, за ними в центре — антенна прибора для опознавания принадлежности целей; слева-* антенна станции AN/TPS-3 и палатка, в которой расположена аппаратура Частота повторения импульсов станции AN/TPS-3 равна 200 гц. Промежуток между импульсами равен 5 тыс. мксек. Для синхронизации работы станции используется половинная частота напряжения 400 гц, создаваемого генератором переменного тока. Мощность передатчика и чувствительность приёмника станции таковы, что станция может обнаружить самолёт средних размеров на расстоянии 120 миль (198 км). Время, потребное для того, чтобы импульс дошёл до цели на таком расстоянии и вернулся обратно, равно примерно 1300 мксек. Эта величина и выбрана в качестве периода развёртки на экранах трубок индикатора. На рис. 72 приведена скелетная схема станции. Модулятор вместе с вращающимся искровым промежутком, смонтированным на силовом агрегате, создаёт импульсы постоянного тока высокого напряжения, которые синхронизированы с половинной частотой напряжения питания станции. Эти импульсы поступают на передатчик и заставляют его генерировать. Передатчик коаксиальной линией соединён с антенной. Рис. 70. Наружный вид стойки и её отдельных блоков: ; - скользящие контактные кольца; Z — индикаторы; 5 —приёмник; 4 — импульсный трансформатор; S -колена настоойки-Ka7^°K7reP^aT4"Ka; ?~ съёмный -«Рак трансформатора накала; *- передняя крышка стойки; 9 -вращение антенны; JO - выТсной ?! ^™*°70Р ЕРа"*ения антенны; 12- индикаторный блок; 13- коробка предохранителей; & - импульсный трансформатор; /?-съёмный кожух; 1$- мотор вентилятора передатчика; 17-блок передатчика; .8- выносной кабель; 19- блок приемника 2 \ t ] »\ ' 1 Ммпцльсный трансформатор Пусновий импупьс на индикатор искр разрядник L . ___J Рис. 81. Схема модулятора Выпрямитель заряжает импульсную линию, которая разряжается на генераторную лампу передатчика при замыкании разрядника Модулирующее устройство состоит из собственно модулятора, импульсного трансформатора и вращающегося искрового промежутка, смонтированного на оси силового агрегата. Схема модулятора показана на рис. 81. Модулятор и силовой генератор устанавливаются на расстоянии 50 футов от радиолокационной станции и соединяются с нею кабелями. Импульсный трансформатор смон-тдрова-н в стойке станции и расположен неподалеку от передатчика. Трансформатор соединён с модулятором 50-омным гибким коаксиальным кабелем. Модулятор Собственно модулятор состоит из выпрямителя, удваивающего напряжение, зарядного дросселя и искусственной линии, формирующей импульс (импульсная линия). Выпрямитель даёт отрицательное напряжение в 8000 в, развивающееся на зажимах конденсатора фильтра. Это напряжение через зарядный дроссель поступает в импульсную линию, содержащую пять конденсаторов, соединён- 210 ных в параллель. Она представляет собой контур с последовательным резонансом, полупериод которого равен 5 000 мксек. При подаче на такой контур напряжения в 8 тыс. в напряжение на конденсаторах начинает медленно расти. За 5000 мксек приложенное напряжение удваивается по значению, т. е. достигает 16000 в. Когда импульсная линия закорачивается на землю, происходит разряд через первичную обмотку импульсного трансформатора в течение 1,5 мксек. Время разряда определяется величинами ёмкостей и индуктивностей импульсной линии. Их величины* подбирают так, чтобы волновое сопротивление линии при импульсной частоте было равно 50 ом. На перви.чную обмотку импульсного трансформатора поступает прямоугольный импульс напряжения в 8000 в, длительностью* в 1,5 мксек. При конструировании трансформатора были принять* специальные меры к снижению потерь в нём, и он удовлетворительно пропускает высокие частоты. Отношение между виткам» первичной и вторичной обмоток равно 1 :3. Таким образом на вторичной обмотке развивается напряжение минус 24 000 в. На рис. 81 вторичная обмотка импульсного трансформатора показана состоящей из двух половин. Через обе половины, изолированные друг от друга, проходит ток накала лампы. Благодаря этому можяо-применять трансформатор накала, не требующий высокой изоляции. Отдельная обмотка, состоящая из нескольких витков, создаёт отрицательный пусковой импульс напряжением в 400 в для контуров электронно-лучаевых индикаторов. На рис. 82 показан наружный Рис. 82. Наружный вид агрегата питания и модулятора -16000 Напряжение 1-ь импульса г «Oi Напряжение первой аи мат ни и мп трансформатора ©ид агрегата питавия и модулятор. Вращающийся искровой раэряд-чшк, смонтированный на оси агрегата, является переключателем, закорачивающим импульсную линию. Гееератор neipeweHHoro тока •частоты 400 гц вращается со скоростью 4 000 об/лшн. Поскольку вращающийся разрядник имеет -при сетм-еита, импульсная линия закорачивается три раеа эа один оборот, или 200 раз в секунду. На ^вольфрамовый электрод, смонтированный у искрового разрядника, лодано высокое (напряжение. Металлический диск, насаженный на •ось силового агрегата, имеет три вольфрамовых острия, расположенные по окружности через 120° одно от другого. Эти. острия во время вращения диска проходят мимо неподвижного электрода. Угольная щётка на металлическом диске обеспечивает низкое сопротивление для прохода разряда на землю. При сближении острия с электродом напряжение в 16 000 в, имеющееся на последнем, пробивает воздушный промежуток и создаёт ионизированный участок, по которому разряжается импульсная линия. В промежутки между этими разрядами выпрямитель и зарядный дроссель вновь заряжают импульсную линию до напряжения — 16000 в. Форма импульса напряжения в импульсной линии и форма напряжения в первичной обмотке импульсного трансформатора показаны на рис. 83. Интересно отметить величину неустановившихся токов и мощ-яостей в такой схеме. Генераторная лампа имеет сопротивление в 450 ом по постоянному току. Так как напряжение, прикладываемое к катоду лампы во время генерирования импульса, равно 24 000 в, то ток, текущий ч-ерез лампу, равен приблизительно 50 а, а мощность на аноде равна прим-ерно 1,2 мгвт. Ток в гтервичной обмотке импульсного трансформатора и через вращающийся разрядник достигает 150 а. Приёмник и индикаторы Супергетеродинмый приёмник станции AN/TPS-3 отличается от обычного супергетеродина своей широкой полосой пропускания частот и мальм уровнем шумов. Максимальная полоса пропускания приёмника при длительности импульса «в 1,5 мксек должна быть не менее 0,66 мггц. Практичесжи эта полоса расширена до 1,25 мггц. Поскольку приёмник радиолокационной станции осуществляет приём очень слабых отражённых импульсов, он должен обладать большим усилением, что неизбежно приводит к наличию шумов на выходе. При большой амплитуде эти шумы могут помешать распознаванию слабого отлаженного импульса. Приёмник станции AN/TPS-3 обладает уровнем шумов примерно в 10 дб. ?»ис- 83. Форма импульсов в импульсной линии и в первич- ной обмотке импульсного трансформатора На рис. 84 приведена скелетная схема приёмника. Первые два каскада его — это усилители высокой частоты, настроенные на частоту принимаемого сигнала, т. е. на 600 мггц. В этих каскадах работают лампы с заземлённой сеткой. Напряжение, создаваемое местным гетеродином, вводится в цепь катода второго усилителя высокой частоты. Смешение сигналов осущеетоляеюя кристалли- К антенне переключателя Рис. 84. Скелетная схема приёмника ческим силиконовым (кремниевым) смесителем (детектором) в анодной цепи второго каскада усилителя высокой частоты.* Полученное напряжение промежуточной частоты усиливается в шести каскадах усиления промежуточной частоты, за которыми следует второй детектор и усилитель видеосигналов, работающий на электронно-лучевой индикатор. Кроме того, в схеме приёмника имеется ещё несколько специальных контуров для борьбы с умышленными помехами, в случае создания их противником. Контуры электронно-лучевого индикатора делятся на четыре секции. Это — усиление видеочастоты, контур пилообразного напряжения для развёртки трубки типа «А», для развёртки трубки кругового обзора и контуры, создающие отметки дальности. Схема кон- Мультпи-Вибратор \-woe Генератор раз-,./ вертки Г--1606 9- Кгоризонтальн пластинам +180 Центровка линии раз-Вертки Переключат го Рпя."}овка длительности ч^ угольного импульса Юв - Регулировка длитель-развертки Рис. 85. Схема контуров развёртки для трубки типа .А* 77.? тура разверткя на трубку типа «А» показана на рис. 85. Мы видим здесь однотактньш (стартстопный) мультивибратор, создающий прямоугольные импульсы отрицательного напряжения. При помощи переключателя длительность такого импульса можно установить в 200, 600 и 1 200 мксек. Прямоугольный импульс затем поступает на генератор развертки, который создаёт пилообразное напряжение гой ме частоты, что и частота прямоугольного импульса Пилообразное напряжение затем усиливается двумя каскадами усиления и, наконец, поступает на горизонтально-отклоняющие пласгины трубки типа «А». Создание напряжения развертки для трубки кругового обзора (рис 86) начинается с работы своего мультивибратора, который при помощи переключателя может давать импульсы разной длительности Масштабы развёртки для трубки типа «А» и трубки кругового обзора не зависят друг от друга. Напряжение от мультивибратора поступает на генератор развёртки и затем в каскад предварительного усиления, соединённый с первичной обмоткой «врашающегося трансформатора» (сельсина). Вторичные обмотки сельсина соединены через усилители с двумя катушками магнитного отклонения трубки. «Вращающийся трансформатор» представляет собой в основном двухфазный мотор с однофазным ро тором, причём последний механически связан с осью антенны. Вращедае антенны приводит в движение ротор мотора, отчего в нём возникает электродвижущая сила. Эта э.д.с. индуктирует в статорных обмотках мотора пилообразные напряжения различной величины. Напряжения в каждой статорной обмотке сфазированы во времени, но сами обмотки смещены одна относительно другой на 90°. Поэтому если в одной обмотке будет максимум напряжения, то во второй — минимум После усиления эти пилообразные напряжения поступают на отклоняющие катушки трубки кругового обзора. Благодаря этому получается радиальная развёртка электронного луча трубки, синхронная с вращением антенны. Если установить антеияу на истинный север и затем подобрать положение статорных катушек так, чтобы линия развёртки луча пришлась прошв нуля на градуированной шкале вокруг экрана, то положение электронного луча во время вращения антенны будет указывать направление антенны. Мультивибратор трубки -пила «А» и мультивибратор трубки кругового обзора запускаются импульсом, поступающим от третьей обмотки импульсного трансформатора. При этом линия развёртки луча на экранах обеих трубок возникает в момент посылки заидигу-ющего импульса передатчиком. Длительность подачи напряжения на передатчик равна всего лишь 1,5 мксек, но длительность развертки на трубках можно регулировать при помощи переменного сопротивления, введенного в схемы мультивибраторов. Интересны особые меры, позволяющие осуществить возникновение линии радиальной развёртки на экране трубки кругового обзора точно из центра последнего. Осуществляется это при помощи Рис 86 Cxtvid контуров рачвсртки для труб»и кругового Соединение ротор ^епсшм t VCX сетки ламп усилителя промежуточной частоты импульсы отрицательного смещения, запирающие лампы в момент прохождения зондирующего импульса. Это смещение служит дополнительной защитой от перегрузки приёмника. Напряжение отражённого импульса с выхода широкополосного усилителя видеосигналов поступает по трём каналам. Первым из них является система автоматического слежения, которая корректирует направление антенны. Принцип работы этой система заключается в том, что сравниваются амплитуды и фазы сигнала ошибки1 (огибающая отражённых импульсов при амплитудной модуляции) с соответствующими фазами и амплитудами эталонных (опорных) напряжений, получаемых от генератора, смонтированного на оси моторй антенны. В результате возникают два управляющих напряжения: одно, пропорциональное азимутальной слагающей напряжения рассогласования, а второе — пропорциональное напряжению рассогласования по углу места. Оба эти напряжения подаются на амплидинную систему, которая поворачивает антечну так, что напряжение рассогласования (сигнала ошибки) становится минимальным. Оператор может изменять положение-антенны и от руки, вводя искусственно напряжение рассогласования (сигнала ошибки) при помощи специальных кнопок, для того чтобы направить антенну по азимуту и углу места. Второй выход приёмника поступает на систему индикаторов дальности Она состоит из двух трехдюймовых осциллографов, в которых применена развёртка типа «J», т. е. круговая. Один ссцил- 1 Н..пряжения рассогласования. 126 лограф служш для точного определения дальности; ОБ имеет шкалу до 2 000 ярдов. Второй служит для грубого отсчёта дальности и имеет шкалу до 32 000 ярдов. Создание круговой развёртки на экранах обеспечивается напряжением, поступающим от «хрони-заюра». Система индикаторов дальности прежде всего служит для автоматического слежения за целью. Оператор устанавливает штурвал дальности так, чтобы удерживать отражённый импульс у калибра-ционного визири. В блок дальности входит вспомогательное механическое устройство, которое обеспечивает изменение 'дальности с заданной скоростью, чтобы удерживать отражённый импульс у визира. Оператору остаётся лишь вносить возможные поправки на изменения скорости движения цели. Штурвал дальности механически связан с системой передачи координат дальности, а антенны азимута и угла места имеют механическую связь с системой передачи координат азимута и угла места* благодаря чему автоматически вырабатываются все нужные текущие координаты. Эти текущие координаты через преобразователь поступают на ПУАЗО. Третьим каналом выхода приёмника является индикатор кругового обзора. Он применяется при поиске целей. Электронный луч в трубке кругового обзора отклоняется радиально от центра экрана. Здесь в центре возникает изображение зондирующего импульса, а на радиусе, развёртывающемся с постоянной скоростью, — изображения отражённых импульсов. Развёртка вращается синхронно с вращением антенны по азимуту. При появлении отражённого импульса изображение его на экране получается в виде яркой светящейся точки. Расстояние от центра экрана до этой точки даёт наклонную дальность до цели, а направление радиуса, по которому происходит развёртка, — азимут цели. Трубка кругового обзора таким образом воспроизводит карту воздушной обстановки вокруг радиолокационной станции. В блоке кругового обзора создаются юки, служащие для питания отклоняющих катушек трубки. Возникновение их синхронизировано с пусковым импульсом от «хрони-.>атора». Передающая система Скелетная схема передающей системы* показана на рис. 93, а упрощённая схема подмодулятора — на рис. 94. Работой схемы подмодулятора управляет короткий острый пусковой импульс напряжением в 15 в (амплитудных), который поступает от «хронизатора». Подробнее это описано ниже. Этот импульс приводит в действие мультивибратор, работающий на лампе 6SN7GT, который создаёт прямоугольный импульс отрицательного напряжения длительностью в 2 мксек. Этот отрицательный импульс поступает в фазоинвертор (преобразователь фазы б'-бО), изменяющий полярность импульса и подающий уже положительный импульс на первый каскад соб ственно подмодулятора (драйвера), в котором работает лампа ЗЕ29. Первый каскад подмодулятора работает ва импульсный трансформатор, пропускающий короткие импульсы, вновь получающие Рис. 93 Скелетная схема передающей системы Pr.c. 94. Схема подмодулятора положительную полярность. Они поступают на второй каскад под-модулятора (две лампы типа ЗЕ29). Отрицательный импульс с выхода второго каскада подмодуля-тора подаётся на сетку лампы первого каскада подмодулятора (отрицательная обратная связь) через фильтр низких частот, служащий в качестве искусственной линии. Постоянная времени этой линии подобрана так, что она пропускает только импульсы длительностью 0,8 мксек Поэтому после подачи на первый каскад подмо- л А А А * 22 иб от Высаковольт- ••• . ЛЛЛ/W-------*- а нага Выпрямителя *WWV—° Выходной ин пульс Пусковой импульс +3&ЮВ, Нмпдпьс ца монитор -HOQ& _______Реле,выключаю- ПоЗавлнщие \ щее накал МЦЕНВТ- Лампы каскаиа модулятора 6С21 Лампы модулятора заперты ВыхоЭ высокой частоты Ряс. 95. Схема модулятора и генератора на магнетроне дулятора положительного импульса в 0,8 мксек на этот же каскад поступает большой отрицательный импульс, запирающий лампы первого каскада подмодулятора и формирующий хвостовую часть импульса. Результирующий импульс на импульсном траисформагоре имеет амплитудное напряжение в 3 500 в и положителен по отношению к уемле. С выхода подмодулятора импульс подаётся на сетки ламп модулятора, работающего на лампах 6С21 в параллель. Схема модулятора дана на рис. 95, а. На сетки этих ламп подано отрицательное смещение — 1 400 в и поэтому модулятор в промежутках между посылкой импульсов заперт. Положительный импульс от подмодулятора отпирает лампы модулятора Через них проходит ток приблизительно в 20 а, представляющий собой ток разряда конденсатора на магнетрон. Конденсатор предварительно заряжается до 22 кв. Внезапное поступление 130 такого тока на магнетрон заставляет последний генерировать на заданной частоте в диапазоне 2 700—2 900 мггц. При прекращении импульса от подмодулятора лампы модулятора вновь запираются отрицательным смещением и разряд на магнетрон прекращается. Контур магнетрона стремится еще генерировать вследствие наличия паразитных связей. Для подавления этих колебаний в схему введены три диода (лампы 8020), которые проводят только в течение положительных полуволн колебаний магнетрона и быстро поглощают запасённую энергию На рис 95 (внизу) приведены две эквивалентные схемы модулятора. На схеме 95, б показано состояние модулятора между импульсами, когда лймпы заперты и конденсатор медленно заряжается от источника питания через индуктивность. На рис. 95, в показан момент разряда конденсатора на магнетрон. Индуктивность, не допускающая мгновенного разряда, защищает источник .питания от короткого замыкания во время прохождения импульса, но ire препятствует медленному заряду конденсатора между импульсами. Вибратор Вращ соедин Система высокой частоты Основные части системы высокой частоты показаны на рис. 96 и 97. Импульсы высокой частоты, созданные магнетроном, встречают на своем пути Т-образное соединение, образованное тремя коаксиальными линиями. Отсюда импульсы идут к антенне через три вращающиеся сочленения, наличие которых позволяет перемещать излучатель по азимуту и углу места при спиральной развёртке и вращать вибратор относительно оси параболического рефлектора при конической развёртке. ^ Второй путь из Т-образного Фи(*еР соединения ведёт к приёмнику. Здесь зондирующие импульсы встречает переключатель приё-мо-передачи, представляющий собой, как было уже сказано, разрядник, помещённый в баллон под низким давлением. Электроды разрядника пробиваются при г. прохождении зондирующего импульса и таким образом закорачивают путь мощному зондирующему импульсу в приемник. После прохождения зондирующего Вращ соедин. узла места В рощ. соедин азимута Т-оёразн соед. Перенлюч \Передатчик\ k ____ ,_,J j Приемник \ L ____ i Рис. 96. Схема высокочастотной части станции 7-77 Рефлентор Врат соединен. вращ coed, t/s па места Вращ соев азимута РАс. 97. Антенна станции ___________Наружи, проОодн...______ Внутр проводи--------, Рис. 38. Соединительное звено в коа свальном фидере , Спорости вращ, '—1 соединение ц антенне Spa (ц со един ^^ угла места \ Вращ еоедин азимута I Г рСгТ м\] Рис 99. Скелетная схема вращающихся соединений 133 импульса разрядник деионизируется и открывает отражённому импульсу путь в приёмник. Линии передачи электромагнитной энергии очень высокой частоты являются коаксиальными. Внутренний проводник в них расположен точно в центре при помощи четвертьволновых опор. Диаметр внутреннего проводника в местах установки опор увеличивается на расстоянии А/4 в обе стороны, чтобы расширить полосу пропускания частот. Такая опора и соединение линии показаны на рис. 98. Вращающиеся сочленения схематически показаны на рис. 99. Каждое сочленение состоит из четвертьволновой накладки между внутренним и наружным проводниками коаксиальной линии, причём внутри каждого проводника имеется маленький промежуток. Действуя как ёмкость, он обеспечивает прохождение электромагнитной энергии высокой частоты и одновременно допускает вращение сочленения по оси. Каждое сочленение покрыто сверху газонепроницаемой изоляцией, благодаря чему концентрические лшгии могут быть наполнены сухим воздухом под давлением в 5. фунтов. Излучающий вибратор Устройство излучающего вибратора показано на рис. 100. Наружное покрытие из пластмассы служит для предотвращения утечки воздуха из системы. Коаксиальную линию слева окружает Трансф внутр. проводи. Qufipamop HaoLtHH. ' проводи. ™ Пластмасса Зякврач. 'щтифт пронлаЗ/ а В *братор внутр провор" Отраыательн. дагн Рис. 100. Излучающий вибратор, волновой трансформатор и отражательный диск четвертьволновая секция, которая превращаег питание энергией УВЧ, подаваемой с одного конца линии, в двухтактное питание, необходимое для возбуждения вибратора. Диаметр внутреннего проводника линии увеличен (см. рис. 100), чтобы изменением полного сопротивления линии согласовать его с полиым сопротивле- 133 нием вибратора. Самый вибратор состоит из двух частей: одн; часть соединена с наружным проводником линии, а вторая -с внутренним и проходит через отверстие в наружном проводнике Эти две части вибратора имеют разную длину, так что излучени каждой из них слегка асимметрично по отношению к оси. В результате применения такой конструкции луч получаете смещённым по отношению к оси параболоида и, поскольку вибра тор вращается, ось излучения перемещается по конической по верхности, о чем было сказано ранее. Справа от описываемого устройства имеется металлически диск, который огражает к рефлектору излучение вибратора, Пря мое излучение вибратора вредно, так как оно лишь расширяв границы луча. Коаксиальная линия с правой стороны закорочена н таком расстоянии от вибратора, что энергия, отражённая от мест замыкания, приходит к вибратору в такой фазе, которая совпа дает с фазой энергии, поступившей от передатчика, и таким о€ разом увеличивает мощность излучения. Переключатель приёмо-передачи Основным элементом пе*реключателя является разрядник (ламп типа 7I3A, показанная на рис. 101). В лампе имеется два конич« ских электрода, поддерживаемых металлическими фланцами, когс рые впаяны в стекло и образуют полый резонатор или, как ег иначе называют, резонансный объёмный контур (рис. 101, Л). Это резонатор настраивается на несущую частоту станции при помош, пробок с резьбой. Когда зондирующий импульс электромагнитно энергии высокой частоты поступает на вход полого резонатор (через петлю связи), то резонатор возбуждается и конические элей троды оказываются под высоким напряжением. Свободные иои! под воздействием дополнительного поджигающего электрода пере ходят в состояние ионизации. Разрядник наполнен водяными па рааии под давлением в 1 мм ртутного столба, вследствие чего и,оит зация возникает в течеиие нескольких сотых долей микросекундь После зондирующего импульса разрядник деионизируетс (время восстановления — порядка 1 мксек) и резонатор снов оказывается настроенным. Когда на антенну поступает отражён ный импульс, он возбуждает полый резонатор, но настолько слаб< что разрядник не пробивается, и импульс проходит через объём ный контур прямо на вход приёмника. При разряде переключатель вносит затухание (во время изл) чения зондирующего импульса) порядка 60 дб, что снижает урс вень мощности станции (300 кет) на 100 мет. Эта мощность ш значительна и безвредна для целости самого приёмника, но дс статочна для того, чтобы воздействовать на вход приемника вызвать на экране индикатора типа «J» изображение зонди рующего импульса. Мощность, необходимая для поддержани разряда в лампе переключателя, неизмеримо мала по сравненш с мощностью, излучаемой станцией 134 Петля связи к кристаллу Стенло Петля связи *-. к антенн^ Медн Зиафр винт настр Фидер А кристаллу Реэонансн объем" (заштрихован} Спой меди со стеклам Поджигают зленюрод —*- Фидер н антенне Петля связи Винт настр. Резом, объем Рис. 101. Разрядник и резонансный объёмнь и контур: А — вид сбоку; В — вид сверху; В — разрез Приёмник Скелетная схема приёмника показана на рис. 102. Отражённый импульс, пройдя через паигеключатель, поступает на кристаллический смеситель, где частота сигнала (отражённого импульса) смешивается с частотой местного гетеродина, которая на 30 мггц выше частоты сигнала. Промежуточная частота в 30 мггц затем усиливается в двух каскадах промежуточной частоты (предварительный усилитель), которые смонтированы около кристаллического смесителя. Последующие каскады усиления промежуточной частоты вынесены ближе к приёмнику. После пятого каскада усиления промежуточной частоты схема разделяется на два канала: один — канал дальности — ведёт прямо на индикаторы. 7?5 второй — вспомогательный канал — идёт к схеме автоматического слежения за целью. В контурах приёмника, в которых происходит преобразование частоты, приняты специальные меры к снижению уровня шумов. Зтыс.мггц ЭОЗОнееи \ Строб-импульс | от гетеру- ' от блока далън . от еетеро дина ч индин ofoqp н индинат. дальн Рис. 102. Скелетная схема приёмной системы Кристаллический смеситель Наиболее важными источниками собственных дополнительных шумов (в порядке их значения) являются: кристаллический смеситель, усилитель промежуточной частоты и местный гетеродин. Первые два каскада усиления промежуточной частоты вынесены к смесителю с той целью, чтобы избежать потерь энергии слабого отражённого импульса в соединительном кабеле. Тщательное конструирование позволило снизить уровень шумов на выходе приёмника в пределах 15 дб от теоретического уровня шумов на входе приёмника. Многосеточные преобразовательные лампы, работающие в супергетеродинах, непригодны для работы на очень высоких частотах, применяемых в радиолокационной технике, так как уровень шумов, неизбежно вносимых такими1 лампами, очень велик. Для работы на очень высоких частотах в качестве смесителя пригоден диод. Таким диодом по существу и является силиконовый смеситель. Кристалл специально обработанного силикона (кремния) с вольфрамовыми держателями устанавливается в маленький патрон. Всё это устройство заливается пластмассой и устанавливается в смеситель (рис. 103). Петля связи в левой части устройства воспринимает энергию отражённого импульса от переключателя и подаёт её на кристалл. Напряжение местного гетеродина мощностью в 25—30 мет подаётся через соединение справа вверху при помощи прямоугольного колена к коаксиальному проводнику, в котором внутренний провод заканчивается вблизи кристалла плоской пластиной связи. Уровень сигнала от местного гетеродина можно менять путём настройки скользящим соединением, пока выпрямленный ток, проходящий через кристалл, не достигнет величины порядка 0,6 ма. 136 Напряжение промежуточной частоты снимается в точках между нижней частью кристалла и землёй и выводится через соединение внизу справа (см. рис. 103) к гибкому коаксиальному ка-0елю, идущему к предварительному усилителю промежуточной частоты. В выходной линии замонтировано небольшое металлическое йшшцо, изолированное от наружного проводника линии тонким (Ьюем слюды. Внесённая таким способом ёмкость сбздаёт короткое замыкание для несущей частоты и, следовательно, препятствует Скользящ соединен. Пластина свази Связь с гетеродином Петля связин перенлюч Вход местн. г е те род. Пптрон детрнторг Выход пром. /частоты нпреду си Лителю Емкость для прохода вые Рис. 103, Вертикальный разрез приёмной системы через смеситель поглощению мощности в. ч. усилителем промежуточной частоты Это ёмкостное сопротивление в сто раз больше при частоте 30 мггц, чем при 3 000 мггц, так что оно практически почти не поглощает слагающих промежуточной частоты и проводит напряжение этой частоты в линию. Смеситель не имеет элементов настройки и конструируется с расчётом на работу в диапазоне частот 2 700— 2 900 мггц. Местный гетеродин В местном гетеродине приёмной системы станции SCR-584 работает отражательный клистрон (рис. 104). Эта лампа работает следующим образом. Электроны, вылетающие из катода, получают некоторое ускорение под действием напряжения в 575 в. Поток электронов, собранный в виде луча, проходит центральную часть резонатора и затем через две сетки, являющиеся стенками последнего. Начальный пролёт электронов вызывает слабые колебания в полом резонаторе, и в результате потенциал между двумя сетками 13? резонатора изменяется с несущей частотой. Электроны, пролетающие через промежутки между сетками, получают соответствующее ускорение или замедление в зависимости от изменения разности потенциалов. Пролетая это пространство, электроны оказываются модулированными по скорости, в результате чего электроны, получившие ускорение благодаря тому, что пролетали это пространство в момент повышенного потенциала, обгоняют те, которые не получили ускорения. В итоге электроны в луче собираются в группы, т. е. плотность электронов их неоднородна. Выход Натод (-5758) ^ /Петля связи Сетки резонансн^ объема Подо- —л грев __Ompawam электрод (-575-1853) "•Подвижная Управл сетна Nf диафрагма Рис. 104. Отражательный клистрон (в разрезе) Затем поток электронов вступает в замедляющее поле отражательного электрода, к которому приложено —700 в. Это поле отталкивает электроны, и они поворачивают обратно. Процесс гр\ппирования при этом продолжается, и электроны вновь поступают в резонатор. Если скоросгь электронов и напряжение на отражателе подобраны в соответствии с длиной волны и размерами лампы, то группы электронов возвращаются обратно в резонатор уже под таким потенциалом, который вызывает максимальную задержку электронов. Электронный поток при этом отдаёт часть своей кинетической энергии резонатору. В результате возвращения групп электронов в резонатор колебания заметно усиливаются, пока не наступит равновесие между энергией, поглощённой резонатором (при помощи петли связи), и энергией, поступающей в лампу за вычетом потерь в ней. Величина получаемой мощности равна нескольким сотням милливатт. Частота колебаний зависит не только от резонансной частоты полого резонатора, но также и от фазы, с которой электроны возвращаются в резонатор. Эту фазу можно изменять подбором напряжения на отражательном электроде. При помощи этого метода производится настройка приёмника на частоту передатчика. 138 При работе полого резонатора необходимо обеспечить стабильность ускоряющего и замедляющего напряжений, чтобы избежать расстройки. Нужно также заботиться о том, чтобы не была подана слишком большая мощность от местного гетеродина на кристаллический детектор, потому что при этом ухудшается детектирующая способность последнего. Для уменьшения этих потерь и предотвращения поглощения энергии отражённого импульса местным гетеродином, последний очень слабо связывается посредством петли связи с детектором. Усилитель промежуточной частоты Предварительный усилитель промежуточной частоты связан со смесителем через трансформатор, а сами каскады усиления промежуточной частоты индуктивно связаны одиночными настроенными контурами. Элемент связи находится в цепи сетки следующей лампы (реже — в цепи анода предыдущей лампы), чтобы уменьшить сопротивление в сеточной цепи, которое задерживает время восстановления после перегрузки. В усилителе промежуточной- частоты применяются пентоды 6АС7, обладающие большой крутизной характеристики. Напряжение автоматического регулирования величины сигнала прикладывается к сетке лампы второго каскада УПЧ. С выхода предварительного усилителя промежуточной частоты напряжение подаётся гибким коаксиальным кабелем на последующие каскады УПЧ, расположенные ближе к приёмнику. Упрощённая схема усиления промежуточной частоты, детектора и широкополосного усилителя видеосигналов показана на рис. 103. Третий, четвёртый и пятый каскады усиления промежуточной частоты выполнены так же, как второй каскад, работают на лампах -6АС7 и индуктивно связаны при помощи настроенных контуров. Нагрузка каскадов осуществляется при помощи сопротивлений (820 ом), включённых в анодную цепь. Каждый каскад даёт семикратное усиление при средней полосе пропускания в 1 мггц. Третий каскад УПЧ имеет автоматическую регулировку величины сигнала (APG). Шестой каскад усиления промежуточной частоты — сдвоенный • одна лампа работает на вынесенный широкополосный усилитель видеосигналов, не находящийся на шасси приёмника, а другая лампа работает на седьмой каскад УПЧ. Шестой каскад является вспомогательным. Он рабатает при строб-импульсе, т. е. пропускает сигнал только в течение краткого периода, соответствующего времени приёма отражённого импульса от выбранной цели. Метод строб-импульса в контурах автоматического сопровождения цели можно представить следующим образом. Когда радиолокационная станция наблюдает одновременно более чем одну цель, то каждая цель отражает не один импульс, а целую серию импульсов. Система автоматического слежения не может в этом случае отличать одни отражённые импульсы от других и поэтому 139 Рис. 105. Упрощённая схема каскадов усиления промежуточной частоты и усилителей видеосигнала булет перескакивать с одной цели на другую или удерживать антенну в положении между целями. Для избежания этого оператор радиолокационной станции должен выбрать одну цель и наблюдать за тем, чтобы станция следила имвенно за выбранным самолётом. Цель предварительно выбирают по экрану трубки кругового обзора и затем находят её же импульсы на трубке индикатора типа J. После этого оператор настраивает систему так, чтобы отражённый импульс от выбранной цели находился под визиром. Настройка системы автоматического сопровождения заключается в том, что подсоединяется схема формирования импульсов, которая создаёт строб-импульс, т. е. узкий импульс прямоугольной формы, который подаётся точно перед моментом приёма импульса от выбранной цели. Строб-импульс положительной полярности прикладывается к экранирующей сетке лампы шестого каскада УПЧ вспомогательного канала. При отсутствии строб-импульса экранирующая сетка ,1ампы имеет потенциал земли, и этот каскад не работает. Во время прохождения строб-импульса этот каскад срабатывает и пропускает сигнал на следующий каскад УПЧ и затем далее на детектор, широкополосный усилитель видеосигналов и в вспомогательные контуры. Длительность строб-импульса равна обычно 3 мксек. Этого достаточно, чтобы преградить прохождение всех других импульсов, отражённых от целей, находящихся на расстоянии около 3 000 футов от выбранной. Осуществлённая в дальнейшем модификация автоматического сопровождения заключалась в введении узкого строба. Длительность такого строба равна только 0,5 мксек. Это вызывает вырезание других импульсов, отражённых от целей, находящихся от выбранной лишь на расстоянии в 500 футов. В системе автоматического сопровождения должно быть выполнено ещё одно условие. Если амплитудная модуляция серии импульсов, которая увеличивается от целей, не лежащих на оси в результате конической развёртки, не постоянна по амплитуде, то сравнение эталонного напряжения и величины напряжения рассогласования (сигнала ошибки) не может быть выполнено удовлетворительно. Необходимо приложить усиленное автоматическое управляющее напряжение ко второму и третьему каскадам УПЧ. Это напряжение получается при прохождении серии импульсов с выхода вспомогательного канала на диодный детектор, который создаёт пиковое значение амплитудно-модулирован-ной серии импульсов. Это пиковое напряжение поступает в схему катодного повторителя и прикладывается к каскадам промежуточной частоты. Система определения дальности Система дальности служит для определения расстояния до цели с точностью 1-25 ярдов во время поиска. Трубка кругового обзора дает общую картину воздушной обстановки, она показывает все цеди. Напряжение сигнала рассогласования, развивающееся при 141 Рис. 106. Скелетная схема хронизатора конической развёртке, используется для автоматического направления антенны на цель с точностью порядка 0,06°. Основная функция системы определения дальности —- измерение промежутков времени между посылкой зондирующих и приемом отражённых импульсов. Главной частью системы дальности является хронизатор, скелетная схема которого показана на рис. 106, а упрощённая — на рис. 107. Задающий генератор хронн-затора стабилизирован кварцем и генерирует частоту 81,95 кгц. Она соответствует времени, которое необходимо для того, чтобы импульс достиг цели на расстоянии 2000 ярдов и отразился обратно к станции. Контуры-делители частоты преобразуют частоту 32JDQQ*pd дальность) 2000ярд (точная дальность) Визир точной дальности Визир, рибом-дальности Рис 108. Изображения на экранах индикаторов 81,95 кгц в частоту 1707 гц. Эта частота соответствует дальности до цели в 32 000 ярдов. Два масштаба дальности (2 000 и 32 000 ярдов) воспроизводятся на экранах двух электронно-лучевых трубок, напряжение развёртки которых создаётся частотами 81,95 кгц и 1 707 гц. По экрану с развёрткой на 32 000 ярдов (грубый отсчёт) определяют приближённо расстояние до цели с точностью до 2000 ярдов, а по экрану с развёрткой на 2000 ярдов отсчитывают точную дальность. Изображения на обоих экранах показаны на рис. 108, а наружный вид пульта — на рис. 109. Развёртка электронного луча на обеих трубках принята круговая. Она получается путем подачи двух синусоидальных напряжений, сдвинутых по фазе на 90°, на вертикальные и горизонтальные отклоняющие пластины. Зондирующий и отражённые импульсы воспроизводятся на круговой развёртке в виде радиальных отклонений, как показано на рис. 108. На индикаторе грубой дальности воспроизводится зондирующий импульс и импульсы; отражённые от местных предметов. Отражённый импульс на индикаторе грубой дальности виден на рис. 108 на расстоянии около 13 000 ярдов. Визир, который оператор может перемещать при помощи штурвала, устанавливается чад отражённым импульсом. Вращение штурвала управляет работой 109. Наружный вид пульта станции SCR-58-J схемы задержки, связанной с развёрткой луча на экране индикатора точной дальности. В рассматриваемом случае интервал развёртки, интересующий оператора в целях определения точной дальности, находится между 12000 и 13000 ярдов. Экран индикатора точной дальности показывает, что передний фронт отражённого импульса находится на расстоянии 410 ярдов. Таким образом дальность до цели равна 12000 + 410 = 12410 ярдов Визир индикатора точной дальности механически связан системой передаточных шестерён (отношение 16:1) с визиром индикатора грубой дальности (рис. 110). Последовательность поступления пусковых импульсов, синхронизирующих развёртку на индикаторах с работой передатчика, показана на рис. 111. Хронизатор создаёт пусковой импульс, показанный на рис. 111 под шкалой времени. Этот импульс управляет посылкой зондирующего импульса и появлением его на экране индикатора. Кроме того, хронизатор генерирует также широкие строб-ймпульсы прямоугольной формы. Передний фронт широкого строб-импульса возникает вместе с зондирующим импульсом и длится 195 мксек, что равно дальности 32 000 ярдов. Этот прямоугольный импульс положительного напряжения подаётся на управляющий электрод электронно-лучевой трубки индикатора грубой дальности и подсвечивает развёртку на протяжении 32 000 ярдов. В остальное время паузы между зондирующими импульсами развёртка на экране индикатора грубой дальности затемняется. Следовательно, импульсы, отражённые от целей, находящихся на расстоянии больше 32000 ярдов, не видны. Кроме того, хронизатор создаёт узкие строб-импульсы длительностью около 3 мксек, что равно дальности в 500 ярдов. Положение этих узких строб-импульсов по отношению к широким строб-импульсам устанавливается при помощи упомянутой выше схемы задержки, зависящей от перемещения визиров. Этот узкий строб-импульс подсвечивает соответствующую часть развёртки экрана индикатора точной дальности (приблизительно четверть линии развёртки). Работа хронизатора и создание различных импульсов поясняются схемами, приведёнными на рис. 107. Выход генератора, стабилизованного кварцем, соединён с фазосдвигающим трансформатором, который образует два синусоидальных напряжения (частоты ?1,95 кгц), сдвинутых по фазе на 90°. Эти напряжения служат для создания развёртки электронного луча на индикаторе точной дальности. Второй выход генератора, стабилизованного кварцем, связан с генератором пусковых импульсов (триггером). Катодный повторитель пусковых импульсов срезает отрицательные полуволны синусоидального напряжения и улучшает передний фронт положительных полуволн Эти обострённые импульсы по одному каналу поступают на селектор пусковых импульсов, который из каждых 48 импульсоп пропускает один. Частота их появления 81,95 кгц : 48 - 1707 гц. Селектор пусковых импульсов ещё раз обостряет передний фронт их и уменьшает длительность до 1,5 мксек. После этого окончательно сформированный пусковой 10-310 /45 Рис. 110. Механизм связи индикаторов грубой и точной дальности вмпульс поступает в передающую систему (подмодулятор и модулятор) и на трубку кругового обзора. Второй выход генератора пусковых импульсов соединён с делителями частоты, представляющими собой три мультивибратора, в которых осуществляется последовательное деление частоты 81,95 кгц на 4, ещё на 4 и затем на 3, а всего на 48. После первых двух мультивибраторов (деление частоты на 16) полученное напряжение частоты 5,12 кгц подаётся на усилитель и затем на 246 фазосдвигающий трансформатор, который создаёт напряжения развёртки со сдвигом фазы между ними на 90° для электронно-лучевой трубки индикатора грубой дальности. Напряжение частоты 1 707 гц, полученное от третьего мультивибратора, отсекается для создания импульса напряжения прямоугольной формы длительностью в 585,6 мксек. Из этого импульса в свою очередь формируются широкий и узкий строб-импульсы, а также пусковые импульсы на селектор. Передний фронт импульса длительностью в 585,6 мксек приводит в действие три мультивибратора задержки. Они, срабатывая от искового импульса, создают другие прямоугольные импульсы 195 J30 585 181 976 1П2 _J________I_______1-------------1-------------1------------1-----время ----------------------------------1/-----------------------------------,,— Лисп и fin на Y Y передатчиц -Зондируют и ompotH (9 Б ОМ) (S6000) MflQQ бЬООО 0 32,000 6^000 О | | | 1 ( Широмй о згооо ярдов -я- 0 Згооо ярдов -й- \ LlilfJUtf-Vn'rysiOt. 0 Узниц о \ згооо ярдов о I згооо ярдов " ...... • ' с/лроб импульс Визир дальн уст а нов > 1 Визир дальн визир дальн u,fffuM с 'пробогу , указы-$яелв дальность цели Рис. 111. Последовательность поступления пусковых импульсов с нужной длительностью и задержкой. При узком строб-импульсе длшельность задержки можно регулировать в пределах от 0 до 195 мксек путём изменения величины отрицательного смещения на сетку лампы мультивибратора. Это смещение получается от потенциометра, ползунок которого механически связан с визиром индикатора грубой дальности. Длительность задержки, таким образом, определяется установкой визира индикатора грубой дальности. Задний фронт напряжения задержки запускает другой мультивибратор (узкого строб-импульса), создающий импульс прямоугольного напряжения, который можно регулировать по длительности от 0 до 100 мксек. Однако длительность этого импульса устанавливается в 3 мксек и не изменяется. В конечном итоге получается узкий строб-импульс фиксированной длительности, возникновение которого можно регулировать. Этот узкий строб-импульс служит для подсвечивания линии развёртки на индикаторе точной дально- 147 сти и на соответствующей части развёртки трубки кругового обзора, а также для управления работой вспомогательного канала в приёмнике, как было описано ранее. Аналогичное сочетание работы двух других мультивибраторов создаёт широкий строб-импульс, соответствующий расстоянию в 32 000 ярдов и регулируемый по времени возникновения в пределах 50 мксек. Эта регулируемая задержка служит для подгонки длительности широкого строб-импульса к зондирующему импульсу. Таким образом, когда широкий строб-импульс будет подан для подсветки линии развёртки индикатора грубой дальности, то видимая часть развёртки может быть установлена так, чтобы подсветить любую часть зондирующего импульса. Последней частью системы дальности является ещё одна пара мультивибраторов (левая группа на схеме), которые создают пусковые импульсы прямоугольного напряжения с частотой 1 707 гц и длительностью 6 мксек, регулируемые по времени возникновения в пределах 40 мксек. Как было сказано раньше, пусковой импульс через катодный повторитель подаётся на селектор пусковых импульсов. Импульс от катодного повторителя открывает селектор на период, достаточно длительный для того, чтобы выделить один из 48 импульсов с частотой 81,95 кгц, и это выделение происходит каждые 12,2 мксек. Регулируя задержку в пределах 40 • мксек, можно, таким образом, выбирать любой из трёх последовательных пусковых импульсов. Это равнозначно подбору фазы зондирующих импульсов в соответствии с напряжениями развёртки электроннолучевых индикаторов, широкими и узкими строб-импульсами. При слежении за самолётами оператор вращает штурвал дальности так, чтобы удерживать визиры индикаторов грубой и точной дальности на изображении отражённых импульсов. Для обеспечения точного слежения за целью штурвал слежения вращается от мотора, скорость которого регулирует оператор, вращая ручку. В этой системе вспомогательного сопровождения вращение штурвала преобразуется прямо в соответствующее перемещение визира и одновременно регулирует скорость вращения мотора. Благодаря этому мотор вращается плавно и непрерывно, повторяя скорость движения отражённого импульса. Если скорость последнего изменилась, то требуется очень малое время для внесения поправки в скорость вращения штурвала. Система кругового обзора Как уже говорилось, на трубке кругового обзора развёртывающий электронный луч движется радиально от центра экрана с постоянной скоростью. Появление отражённого импульса отмечается подсветкой развёртывающего луча, и эта световая точка позволяет определить направление и дальность до обнаруженной цели. Развёртывающий луч вращается по экрану со скоростью 6 об/мин, так что экран трубки кругового обзора засвечивается отражениями в течение 10 секунд. Длительность послесвечения экрана должна быть не меньше 10 секунд, чтобы можно было наблюдать всю воздушную обстановку вокруг станции, а не только тот сектор, который в данный" момент развёртывает луч. Послесвечение экрана обеспечивает применение фосфора Р7. Он состоит из двух слоев. Слой, ближайший к электронной пушке, имеет малую длительность послесвечения и дает яркое синее свечение при возбуждении его ударами электронов. Второй слой, находящийся ближе к стеклу, возбужается начальным свечением первого слоя и даёт жёлтое послесвечение, медленно исчезающее по закону экспоненциальной функции. Жёлтое свечение видно в темноте в течение не менее минуты после того, как исчезло возбуждение — свечение первого слоя. Значительная часть послесвечения сохраняется ещё в течение 10 секунд после того, как электронный луч пройдёт весь круг по экрану. Чтобы удалить начальное голубое свечение экрана, над ним установлен специальный светофильтр. Трубка кругового обзора типа 7ВР7 имеет магнитную фокусировку и отклонение. Радиальное отклонение осуществляется при помощи блока неподвижных катушек магнитного отклонения, надетых н.а горловину трубки. Блок состоит из двух катушек, одна из которых осуществляет вертикальное отклонение, а вторая — горизонтальное. Пилообразный ток, поступая в эти катушки, вызывает отклонение светового пятна по направлению, определяемому относительной амплитудой слагающих тока вертикального и горизонтального отклонений. Способ получения вращающейся развёртки при помощи вертикального и горизонтального отклонений показан на рис. 112. Пилообразный ток модулируется синусоидально по амплитуде, причём вертикальная и горизонтальная огибающие разнятся по фазе на 90°. Огибающие определяют количество зубцов пилообразного тока. На рис. 111 показано только несколько зубцов. За один полный оборот возникает 16 800 зубцов пилообразного тока и столько же радиальных развёрток электронного луча. Пилообразный ток создаётся в контурах, показанных на рис. 113, представляющем собой скелетную схему системы кругового обзора» На-вход схемы (см. верхнюю левую часть рис. ИЗ) поступает импульс от генератора пусковых импульсов (триггера), управляемого хронизатором. Далее пусковой импульс усиливается и поступает на мультивибратор, создающий импульс прямоугольного отрицательного напряжения, длительность которого соответствует длительности радиальной развёртки. Развёртки трубки кругового обзора имеют два масштаба: 70 000 и 35 000 ярдов. Выбор желательного масштаба осуществляется при помощи переключателя, меняющего посгояяпые времени мультивибратора. Импульс прямоугольного напряжения подаётся на сетку лампы генератора пилообразного напряжения — тргтод; параллельно аноду и катоду лампы присоединён конденсатор, заряжающийся от источника высокого напряжения. В то время когда триод проводит, он замЪжаст конденсатор Когда на вход мультивибратора поступает отрии;.- J4 № тельная полуволна, лампа мгновенно запирается и перестаёт проводить. На конденсаторе появляется высокое напряжение. Несмотря на малый период заряда конденсатора, напряжение на нём достаточно велико, и поэтому при разряде в период развёртки оно остаётся линейным. Основное пилообразное напряжение развёртки затем делится на две группы, причём каждая группа синусоидально модулирована со сдвигом фаз на 90° (рис. 112). Это осуществляется путём Трубка кругового обзора Напряжение вертикальн* отнлон. Рис. 112. Получение вращающейся развёртки пропускания пилообразного тока через мощный усилитель (драйвер) и затем через ротор сельсина-датчика, находящегося в основании антенны. В роторной обмотке сельсина пилообразное напряжение тока частотой 1707 гц проходит без искажений и индуктирует соответствующие напряжения в каждой из трёхста-торных обмоток, как показано на рис. 114. Относительная амплитуда трёх пилообразных напряжений в статорных обмотках зависит от положения ротора по отношению к этим катушкам; поворот ротора определяется направлением антенны. Затем из трёх пилообразных напряжений необходимо создать два. Это осуществляется при помощи цепи, состоящей из трёх сопротивлений (рис, 114). Одна треть напряжения, индуктирован- 150 Рис. ИЗ. .Скелетная схема системы кругового обзора ного в третьей обмотке, вычитается из напряжения в первых двух обмотках. Таким путём три пилообразных напряжения (с разностью фаз в 120°) преобразуются в два напряжения, модулированных с разностью фаз в 90°. Векторная сумма этих двух напряжений осуществляет отклонение электронного луча в направлении, заданном ротором сельсина-датчика, т. е. в направлении антенны. Последние части сисгемы кругового обзора (рис. ИЗ) преобразуют пилообразный ток для подачи на' отклоняющие катушки. Отклоняющий ток усиливается и проходит через фазоинвертор для подачи на двухтактную схему. Это необходимо для того, чтобы уменьшить искажения пилообразного тока, обеспечить хорбшую фокусировку и линейность изображения на всех участ- Сельсин. трубни кругового обзора в Jo H сельсину-датчику (1.707 нец пилообр. напр.) | ^33 ____________________Ь 'Рис. 114. Напряжения в обмотках сельсина Q.D1 ках экрана! Оконечный двухтактный усилительный каскад работает на двух лучевых тетродах 6Л6. Сетки ламп выходных усилителей отклонения 6SN7 (двойные триоды) соединены с фиксирующими схемами. Фиксирующая схема применяется для того, чтобы каждый из четырёх пилообразных токов (горизонтального и вертикального двухтактного отклонения) имел один и тот же начальный уровень, независимо от амплитуды напряжения развёртки, которая всё время изменяется по мере вращения антенны. Как показано на рис. 115, фиксирующая схема состоит ив двух триодов, соединённых последовательно с сеткой лампы выходного усилителя отклонения, который в свою очередь соединён с общей средней точкой системы. На сетки триодов поступают прямоугольные импульсы от мультивибраторов. Во время развёртки, когда прямоугольный импульс отрицателен, сетки триодов заперты. По окончании цикла развёртки импульс прямоугольного напряжения становится более положительным и фиксирующие лампы отпираются. Внутреннее сопротивление фиксирующих ламп в этом случае представляет собой делитель напряжения и сетка лампы выходного усилителя оказывается под фиксирующим напряжением в +14 в, которое длится до тех пор, пока не начнётся следующий цикл развёртки. Поскольку одинаковые фиксирующие схемы присоединены к сеткам всех четырех выходных усилителей отклонения, то все пилообразные токи возникают при одном и том же точно установлен- 252 ном уровне И в одно и то же мгновение. Поэтому радиальное отклонение начинается от центра экрана трубки. Система кругового обзора осуществляет яркостную модуляцию электронного луча. Отрицательное напряжение от мультивибратора проходит через катодный повторитель, служащий для усиления подсветки, и подаётся (все еще в отрицательной полярности) на катод электронно-лучевой трубки. Подача отрицательного импульса на катод равносильна подаче положительного импульса на управляющий электрод пушки, так что электронный луч подсвечивается во время развёртки по экрану. В конце цикла развёртки б5N 7G Т •7*0 В фиксирующие лампы X Этот начальн _^_ поддерж постоянны*^ с пояощью фиксирующих ланп Не финсир напп SOD от пулыпиоцбрат Рис. 115. Фиксируюшая схема электронный луч на экране затемняе!ся, становится невидимых* вр время обратного хода и в период до начала новой развёртки. Другой контур яркостной модуляции подсвечивает отражённый, импульс от цели. Это напряжение имеет отрицательное значение, затем оно преобразовывается в положительное и после восстановления постоянной слагающей поступает в смеситель, а затем на управляющий электрод электронно-лучевой трубки. Схема восстановления постоянной слагающей работает на диоде, который удерживает видеосигнал на уровне постоянного отрицательного^ смещения. Если диод, восстанавливающий постоянную слагающую, не работает, то уровень отрицательного смещения падает до среднего значения видеосигнала и поэтому слабые отражённые импульсы будут ниже уровня, еще возможного для воспроизведения их на экране. Восстановитель постоянной слагающей обеспечивает разборчивость таких сигналов на экране. Правда, он одновременно повышает уровень шумов, но общий уровень отно- шения -л всё же остаётся благоприятным. Ещё один контур яркостной модуляции служит для подсвечивания отметок дальности. Они представляют собой концентрические круги на экране трубки кругового обзора на расстоянии ЮОООяр- Вход мульти вибратора 225 мнсен дов друг от друга и ими пользуется оператор для определения грубой дальности до цели. Отметки дальности появляются при подаче коротких положительных импульсов на управляющий электрод электроннолучевой трубки (рис. 113) в промежутках между каждым циклом развёртки на экране. Поскольку расстояние в 10 000 ярдов отвечает длительности в 61 мксек, отметки дальности разделяются друг от друга на этот интервал времени. Эти отметки получаются от генератора колебаний частоты 16,4 кгц. Для упрощения схемы и повышения точности генератор отметок дальности представляет собой генератор затухающих колебаний, ударно возбуждаемый передним фронтом прямо->гольного импульса, поступающего от мультивибратора. Схема генератора — триод с настроенным контуром в катоде. Импульс от мультивибратора подаётся на сетку триода. Серия затухающих колебаний, создаваемых генератором, поступает затем в фиксирующие и обостряющие схемы, придающие импульсу форму, показанную на рис. 116. В конечном итоге получаются острые импульсы положительного напряжения, появляющиеся через 61 мксек. К этим импульсам добавляются узкие строб-импульсы от системы дальности, которые создают другие отметки дальности для установки грубого и точного визиров на индикаторах. Таким образом, когда на трубке кругового обзора будет обнаружена цель, оператор перемещает визиры на индикаторах дальности до тех пор, пока отметка дальности не совпадёт с отражённым импульсом на трубке кругового обзора. В этом случае отражённый импульс на индикаторе грубой дальности совпадает с таким же импульсом на трубке кругового обзора. После этого можно переходить на слежение за целью по этим индикаторам. Система управления положением антенны Скелетная схема электромеханической части системы, управляющей положением антенны, показана на рис. 117. Как было >же сказано, отражённые импульсы модулированы синусоидально пе 154 о т пет он дальности ' i § § и Sf -? Дальность в ярда* Рис. И6 Формирование импульса Рис. 1П. Скелетная схема системы управления антенной амплитуде, когда цель не лежит на оси излучения рефлектора. Огибающая этой модуляции, называемая напряжением рассогласования, имеет частоту 30 гц, когда излучающий вибратор вращается со скоростью 1 800 об\яин. Напряжение этой огибающей выделяется Рис. 118. Наружный вид станции SCR-784 кз напряжения видеосигнала при помощи третьего детектора, а затем усиливается и преобразуется в сбалансированное двухтактное напряжение. Напряжение рассогласования после этого сравнивается с эталоннымич напряжениями, сдвинутыми по фазе на 90° от напряжения частоты 30 гц, созданного генератором, смоь- 156 тированным на оси вращения вибратора Эталонные напряжения преобразуются в напряжения прямоугольной формы и складываются с напряжением ошибки в двух коммутирующих контурах. Один из них является коммутатором по азимуту, второй — по углу места. В коммутирующих контурах работают два двойных триода. На сетки их подаётся напряжение рассогласования, а на анодп! — спрямленные эталонные напряжения. Ток катода каждой лампы представляет собой отдельные напряжения рассогласования, которые взаимно балансируются. Среднее значение на выходе схемы будет нуль, если напряжение рассогласования равно нулю, и увеличится в положительную или отрицательную сторону, если фаза напряжения рассогласования опережает или отстаёт от эталонного напряжения. Это среднее значение выхода поступает в филыр нижних частот и затем подаётся на усилитель постоянного тока, который соответственно возбуждает генератор, приводящий в движение мотор, перемещающий антенну по азимуту и углу места. Станция SCR-584 с дополнительным блоком, переводящим станцию с волны 10 см на волну 3 см, что увеличивает точность определяемых координат, имеет обозначение AN/MPG-2. На рис. 118 показан наружный вид станции SCR-784, в электрическом отнойюнии подобной SCR-584 и отличающейся от нее лишь весом и защитой 'от проникновения воды. Эта станция может работать на берегу моря, применяться при высадке десанта и т. д. Антенна станции смонтирована на платформе автоприцепа, а аппаратура устанавливается в палатке. Общий вес станции SCR-784— 12000 фунтов „Electronics*, ноябрь, декабрь 1945 г и февраль 19!Ь г. X. Штраус и др. РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ AN/MPCM Весною 1942 г. наиболее важные американские порты находились под угрозой нападения японских торпедных катеров. В та время не было на вооружении таких радиолокационных станций, которые могли бы уверенно обнаруживать и следить за подобными малыми, быстроходными маневренными целями. Поэтому командование береговой артиллерии 20 мая 1942 г. составило тактико-технические требования на береговую радиолокационную станцию обнаружения торпедных катеров, могущую передавать текущие координаты цели на береговые батареи. В это же время Исследовательский комитет национальной обороны поручил лаборатории излучения Массачузетского технологического института изучить вопросы наводки орудий главного калибра. Когда же затем Корпус войск связи представил в Исследовательский комитет проект станции, предназначенной для борьбы с моторными и торпедными катерами, начальный этап работ в этой области можно было считать законченным. Лабораторный макет станции, смонтированный в автоприцепе, лаборатория излучения Массачузетского технологического института представила 15 ноября 1943 г. После пятидневных испытаний макета он был направлен командованию береговой артиллерии в форт Сто'ри (штат Виргиния) для «полевых испытаний. За несколько месяцев до окончания работ этой станцией заинтересовалось командование береговой обороны военно-морского флота. Так в конечном итоге была разработана станция AN/MPG-1, смонтированная в водонепроницаемом автоприцепе. Описание станции Вид станции -AN/MPG-1 в боевой готовности показан на рис. 119. Назначение её — наблюдение за зоной порта или береговой линией. После выбора места станция может быть приведена в боевую готовность через несколько часов и вести боевую работу, как только батарея развернётся на боевой позиции. Текущие коор- 158 Рис. 119. Наружный вид станции AN/MPG-1 159 цинаты выбранной цели подаются со станции на командный пункт батареи и оттуда поступают прямо на счётно-решающий прибор или используются для ведения прокладки цели. Благодаря узкому лучу помехи от металлизированных лент при боевой работе станции не опасны. Разрешающая способность её такова, что на расстоянии в 20000 ярдов (18 км) два миноносца, находящиеся в 300 ярдах (= 274 м) один от другого, видны на экране трубки индикатора слежения как отдельные цели. Такая высокая разрешающая способность позволяет квалифицированному оператору станции следить за выбранными целями при наличии большого количества отражений от других целей (кораблей, буев, островов, плавающих обломков), причём вероятность утери выбранной цели минимальна. Высокая точность огня орудий главного калибра береговой •артиллерии предопределяет некоторые технические данные станции. Необходимы высокая разрешающая способность и большая точность определения координат как по дальности, так и по азимуту. Требования высокой разрешающей способности предопределяют малое угловое вращение луча. Антенная система в горизонтальном направлении должна быть равна нескольким длинам волн. При этом, однако, угловое положение её должно указываться в каждый момент с большой точностью. - Тактико-технические данные Рабочая частота.......... 10 000 мггц (3 см} Мощность ч........... 35 кет в импульсе; 35 ватт—средняя Ширина луча (между точками половинной мощности) 0,6° в горизонтальной плоскости и 3° — в вертикальной Выигрыш антенны . . •...... 12000 Передатчик . . . •........ На магнетроне Приемник ............ Супергетеродин Чувствительность приемника ... 55 дб (ниже 1 мет) Местный гетеродин........ На клистроне Промежуточная частотй...... 30 мггц Полиса пропускания........ 10 мггц (между точками половинной мощности сигнала) Потребляемая мощность (всей станции)............. 5 ква При поиске При слежения Частота повторения импульсов . . 1024 гц 4097 гц Длительность импульса...... 1 мксек 0,25 мксек Минимальная дальность ,..... 200 ярдов (=180м) 50 ярдов (s45 м) Максимальная дальность...... 80 или 30 000 яр- 28 000 ярдов до в fe72 или (=25 км) 27 км) Ошибка по дальности....... 3% максимальной Не более 20 ярдов дальности (18 м) Ошибка по азимуту........ 2° 0,05° Поскольку момент инерции таких устройств, как антенная -система, возрастает в пятой степени при увеличении размеров, то было нецелесообразно делать очень большое антенное устрой* 160 '—-— Станция CIBO, имеющее довольно громоздкий механизм поворота антенна по азимуту. Немалые трудности вызвало и разрешение всех задач, связанных с выполнением вспомогательных механизмов, управляющих движением антенны. При слежении за целью необходимо плавное и точное (в пределах 0,01°) перемещение антенны при широком диапазоне скоростей вращения — от минимальной в 0,01° до более 1° в секунду. По этим причинам было решено применить электрический метод пространственного развёртывания направленным лучом энергии высокой частоты. Чтобы обеспечить точность, независимо от изменения параметров генераторных ламп, развёртывание не должно зависеть от изменения частоты. Надо было построить квази-оптическую систему без сферической аберации, с боль-шим полем «зрения», скоростную, компактную, свободную от искажений. Требовалось также разработать модулятор, могущий посылать на магнетрон очень точные пусковые импульсы в 0,25 мксек, и не менее точный метод управления формой и длительностью импульса. Для обеспечения высокой разрешающей способности на максимальном расстоянии, допускаемом длительностью импульса, было необходимо сконструировать приёмник с полосой пропускания по промежуточной частоте приблизительно в 10 мггц и такие же контуры пропускания по видеочастоте. В основном направление (азимут) цели определяется по направлению луча (рис. 120). Время прохождения импульса измеряется электронно-лучевым осциллографом. Развёртка на экране осциллографа синхронизирована с посылкой зондирующих импульсов передатчиком. В то мгновение, когда излучается зондирующий импульс, на электронно-лучевую трубку поступает линейное отклоняющее напряжение. В конце определённого интервала времени это отклоняющее напряжшие внезапно падает до нуля и электронный луч возвращается в своё исходное положение, где и остаётся до того момента, пока вновь не будет послан зондирующий импульс. Поскольку скорость развёртки электронного луча трубки известна, любой участок развёртки представляет собой линейную меру времени. Поело посылки зондирующего импульса и начала развёртки па экране, в антенну может поступить отражённый импульс. Он пройде г в приёмник, будет продетектирован, усилен к подяп зачем на электронно-лучевой индикатор HI tos Рис. 120. Определение координат цеди Обнаружение целей Обнаружение целей вед>т по экрану семидюймовой трубки кругового обзора Масштаб на ней по желанию оператора можно переключить с 80000 ярдов на 30 000 ярдов. Экран трубки при разных масштабах показан на рис. 121 и 122. На трубке кругового обзора возникают импульсы от всех отражающих объектов, находящихся на любой горизонтальной дальности от станции вплоть до зоны максимального действия её. Начинается линия развёртки от центра экрана. Эта точка соответствует положению самой станции на местности. Электронный луч движется по экрану от центра к краю Г ис. 121. Вид гавани Пирл-Харбор на труб- со скоростью, пропорцио-ке кругового обзора при масипабе раз- налъной скорости распро-вёртки 80000 ярдов Концешрнчеспие круги—отметки дальности чер-з 10 000 ярдов каждый странения зондирующего импульса. Вращение линии развёртки осуществляется вспомогательным механизмом, работа которого синхронизирована с вращением антенны. Для облегчения определения азимута цели над экраном имеется шкала с градусными делениями на ней. Цель находится на том азимуте, который указывается линией шкалы. Дальность цели определяется по расстоянию до отражённого импульса от «венгра экрана. При масштабе в 80000 ярдов на экране видны восемь фиксированных световых отметок (дальности) через каждые 10000 ярдов. При масштабе в 30 000 ярдов вместо постоянных отметок имеется одна подвижная отметка переменного радиуса. Она облегчает определение расстояния до близких целей. Для этого подвижная отметка устанавливается над отражённым импульсом 162 Рис 122. Вид той же гавани при масштабе в 30 000 ярдов. Отметка дальности подвижная -•*!. на экране, а расстояние прямо считывается по шкале штурвала перемещения отметки. Эту же подвижную отметку можно применять при выборе цели для перехода на слежение за нею. Когда подвижная отметка совпала с целью, а антенна направлена так, что цель — в центре луча, то отражённый импульс появится около центра электронно-лучевого индикатора слежения (индикатоо типа «В»), как только последний будет включён. Слежение за целями Отражённые импульсы в зоне радиусом 2000 ярдов и секторе 10° по азимуту наблюдают на семидюймовом индикаторе слежения (рис. 123). Центр этой зоны соответствует пересечению линии направления антенны с дугой окружности, радиус которой равен дальности, указываемой подвижной отметкой на трубке кругового обзора. В индикаторе слежения применяется развёртка типа «В» (в прямоугольных координатах). Азимут отсчитывается по вертикали, дальность — по горизонтали. Развёртка по дальности начинается у нижней части экрана, а по азимуту — слева от центра. Начальные отметки дальности и азимута пересекают центр экрана. Слежение за целью заключается в установке отражённого импульса от цели так, чтобы начало его пришлось как раз на пересечении отметок азимута и дальности. Рис. 123. Отражённые импульсы Пока оператор удерживает отражён- °т 1° кораблей на экране трубки ный импульс в этом положении, те- типа .В" кущие координаты цели можно считывать со шкал штурвалов азимута и дальности и передавать по линии связи на счётно-решающий прибор. Оператор может включить обычную или «растянутую» раз-вё»ртку типа «В» на электрошю-лу-говой трубке. При нормальной развёртке масштаб (в вертикальном направлении) постоянный и равен 400 ярдов на 1 дюйм линии развёртки; в горизонтальном направлении цена отметок соответствует 10° по азимуту и не зависит от масштаба дальности. При растянутой развёртке масштаб в горизонтальном направлении остаётся тем же, т. е. 400 ярдов на дюйм, отчего азимут «растягивается» в прямой пропорции к расстоянию. В результате отражения от целей одинаковых размеров и вида изображаются на экране в виде импульсов примерно равной величины, независимо от того, на каких расстояниях эти цели находятся. Преимущества такой развёртки поясняются Эти же цели можно различить иа рис. 122 при дальности их в 12 900 ярдов и азимуте 329°(правая половина рис. 122). Разрешающая способность станции такова, что корабли, расположенные на расстоянии всего 300 ярдов друг от друга, видны как отдельные цели , нчегпми дальности 20 тыс »j рис. 124. Так как используемая часть экрана трубки не больше 5 кв. дюймов, то можно наблюдать за целями на дальности в 2 000 ярдов. Для дальностей более 2000 ярдов развёртку в 10° по азимуту осуществить нельзя. Кроме начальных отметок, о которых сказано было выше, на экран подаются дополнительные отметки, создаваемые специальным генератором. Они отмечают +1° и —1° по азимуту и +1 000 и — 1 000 ярдов по дальности. Ещё одна электронно-лучевая трубка (выносной индикатор типа «В»), не имеющая растянутой развёртки, может быть установлена на артиллерийском командном пункте и применяться для корректировки падения снарядов по всплескам воды. Применять одновременно трубку кругового обзора и трубку типа «В» при синхронизирующих и видеоимпульсах, получаемых только от станции AN/MPG-1, нельзя. Однако поскольку такая необходимость может возникнуть, то предусмотрена возможность подавать на трубку кругового обзора и трубку с развёрткой типа «В» синхронизирующие импульсы, видеоимпульсы и вспомогательные напряжения от вынесенного отдельного вспомогательного устройства (станции обнаружения). Благодаря этому можно вести наблюдение в основном секторе по трубке кругового обзора и одновременно следить за выбранными целями на трубке типа «В». Основные узлы станции Для удобства рассмотрения мы разделим станцию AN/MPG-1 на девять узлов, показанных на рис. 125 в их совместной связи, а кроме того, представим скелетную схему каждого узла в отдельности. Скелетная схема передатчика показана на рис. 126. Он начинает работаггь с приходом пускового импульса, поступающего от хронизатора, и генерирует импульсы высокой частоты. Импульс напряжения прямоугольной формы (длительностью в 1 мксек, если работает трубка кругового обзора, и 0,25 мксек — при работе трубки типа «В») подаётся от подмодулятора на модулятор. Управляющий импульс от модулятора (с амплитудой — 11 кв) поступает на магнетрон. Система высокой частоты излучает зондирующий имлульс и проводит поступивший отражённый импульс в приёмную часть станции. При правильной настройке связующие и согласующие Антенна Рис. 124. Растягивание по азимуту, позволяющее получать отраженные импульсы одинакового размера от целей, находящихся на разном расстоянии Системе* высоной частоты (вместе с антен-ной) Импульс управл. чувствит. Импульс, упровлен. раэверт Задерн* им п. упр. • развврт Контуры 1 цправл. \ сдвиеоп I фаз | зфазы для от- \ меток дольно Ста I метни да'ль-I нос/пи азимута Растянут \ раэвёртнсГЪ Управление по азимуту координаты на счетно-решающ, —____ Электр, связь — — -— —— — /*/^* **!УН. CQft3h Рис. 125. Скелетная схема девяти основных узлов станции Пугноной инпупьг Подмоду пнтор Модуля тор Управл Передатчик Волновод инпулы , — ___ Пусковой импульс н и иди на -тору А прием ной систень! Рис. 126. Скелетная схема передающей системы устройства, показанные на рис. 127, согласуют выход передатчика с волноводом. Переключатель приёмо-передачи, находящийся у приёмной системы, содержит в себе лампы переключения с приёма на передачу и обратно, что позволяет применять одну и ту же антенну для приёма и передачи. Энергия высокой частоты подаётся в антенну по четырём вращающимся питающим ветвям-волноводам. При работе на трубку кругового обзора вращения Связь между узлами - волноводы Зонд — — • — . -.. Отр имп, передо тчина tt приемнику Мех связь с системой, положением аншенны Рис. 127. Скелетная схема системы высокой частоты Ант номмута- Вращ Антенна -*- Связь и согласован * ZT-T сочлене- -.л Импульсы от \ , 1 \ нет: одна ветвь всё время находится против центра входного отверстия рупора и энергия высокой частоты излучается в направлении оси антенны. При работе на трубку типа «В» это устройство вращается со скоростью 4 об/сек. Ветви, питающие входное отверстие рупора высокой частотой, проходят мимо него 16 раз в секунду. Благодаря этому луч, излучаемый антенной, электрически развёртывает сектор в 10°, центр которого находится на оси антенны, также 16 раз в секунду. Направление электрической оси антенны можно менять от 0° до 360°, независимо от типа применяемой трубки. Ионтур разверт- нитипаА Импульс от передат- Затора чина н индикаторам Рис. 128. Скелетная схема приёмной системы Антенная система концентрирует энергию высокой частоты в узкий луч, который посылается в горизонтальном направлении в пространство. Энергия отражённого импульса поступает на ту же антенну и ироходит в приёмник через вращающееся сочленение. Скелетная схема приёмной части показана на рис. 128. Местный гетеродин на клистроне, смесители сигнала и автоматического 166 регулятора частоты (АРЧ) образуют собой блок, в котором частота принятого сигнала (отражённого импульса) преобразуется в промежуточную частоту 30 мггц. Если частота передатчика изменяется, то схема АРЧ автоматически изменяет отражательное напряжение на клистроне, что вызывает изменение частоты местного гетеродина на величину, необходимую для создания частоты 30 мггц на выходе. Последующие каскады видеочастоты детектируют и усиливают напряжение сигнала. Хронизатор Скелетная схема хронизатора показана на рис. 129. Он содержит в себе контуры, синхронизирующие работу всех узлов станции. Генератор с кварцевой стабилизацией и фазосдвигающий контур имеют два выхода: опорная (эталонная) частота синусоидального напряжения 163,88 кгц и сдвинутое по фазе синусоидальное напряжение той же частоты. Разность фаз между этими напряжениями пропорциональна расстоянию- считываемому со Эталон и синус, напр. Задерж. пусн. импульс на передать. f*ex связь к системе Фазосдвиг имп tff388гц на трубну В • Отметка Ютыг ярд на тру о ни кругового обзора Пионовой импульс и отпетки н прибору w ^ регул, чувств Пионовой импльс на труб ну к обзора Рис. 129. Скелетная схема хронизатора шкалы штурвала дальности при слежении за целью. Час-гота повторения импульсов равна 163,88 кгц', напряжение этой частоты поступает со второго выхода схемы и подаётся в индикатор типа «В». Здесь это напряжение преобразуется в масштабные отметки дальности. Расстояние между двумя рядом расположенными отметками соответствует дальности в 1000 ярдов. Пауза между двумя импульсами равна времени, необходимому для того, чтобы импульс от станции дошёл до цели, находящейся на расстоянии 1 000 ярдов, и вернулся обратно. Развёртка участка в 2 000 ярдов возможна на любом расстоянии от нуля до 28 тыс. ярдов. Управляет этой развёрткой контур задержки по дальности, задерживая пусковой импульс развёртки, подаваемый на трубку. Величина задержки пропорциональна выбору участка на раз-вбргке (в пределах 0—28 тыс. ярдов). Контур задержки переме-щаег также подвижную отметку масштаба (дальности) на жр.ше трубки кругового обзора при переходе на масштаб 30 тыс. ярдов. Синхронизирующие пусковые импульсы, необходимые для работы узлов станции, получаются путём преобразований напряжения опорной частоты. Система кругового обзора, показанная на рис. 130, применяется для наблюдения за целями в основном секторе и при выборе целей для слежения за ними. Синхронизирующий пусковой импульс на контур развёртки трубки поступает от хронизатора или от отдельной вспомогательной радиолокационной станции (обнаружения). Помимо создания напряжения развёртки схема развёртки посылает пусковые импульсы на вынесенный контур масштабных отметок. Этот контур работает лишь тогда, когда данные об обстановке на моде на трубку кругового обзора стан- Развеотна дальности Пусковой импот Отметки Ю тыс ярд на вынес — »-о^/// а длительность импульса уменьшается до 0,25 мксек, чтобы получить большую чёткость изображений на экране и лучшую разрешающую способность. Модулятор, схема которого показана на рис. 132, состоит из двух основных узлов: подмодулятора и собственно модулятора. Подмодулятор создаёт синхронизирующие импульсы нужной длительности, а модулятор генерирует управляющие импульсы высокого отрицательного напряжения, которые управляют работой магнетрона. От хронизатора на подмодулятор поступают импульсы длительностью в 2 мксек. Для обеспечения нужной стабильности и точности определения расстояния блокинг-генератор надо запускать узким импульсом, момент прихода которого точно фикди-рован по отношению к блоку дальности, а сам пусковой импульс имеет крутой передний фронт и большую амплитуду. Для этого начальный пусковой импульс диференцируется, приобретает острые верхушки положительной и отрицательной полуволн. Положительная полуволна вновь обостряется (диференцируется) и усиливается, прежде чем будет подана на запуск блокинг-генератора. Катодный повторитель согласует высокое полное сопротивление пускового обостряющего трансформатора с малым полным сопротивлением линии задержки. Пусковой импульс положительного напряжения поступает на управляющую сетку лампы блокинг-генератора через линию задержки и формирования импульса. Он уничтожает действие сеточного смещения на лампу, отчего лампа проводит и возникает анодный ток, текущий через обмотку трансформатора в анодной цепи. Напряжения, возникающие в сеточной и выходной обмоткам трансформатора, пропорциональны скорости изменения подмагни-чивающего тока в анодной обмотке. При первом увеличении анодного тока появляется на сетке наведённое положительное напряжение. От этого сетка лампы становится более положительной и ещё больше возрастает анодный ток. Это действие мгновенно и в результате его на сетке быстро возникает положительное напряжение. Вследствие индуктивности анодной обмотки трансформатора анодный ток возрастает по закону экспоненциальной функции. Одновременно положительное напряжение появляется и на конце вторичной обмотки, соединённом с сеткой. Поэтому возникает отрицательное напряжение на конце линии задержки и конденсаторы этой линии начинают накапливать отрицательный заряд со скоростью, определяемой величиной параметров линии задержки. Постоянные времени линии задержки и анодного трансформатора та- 170 Подмодупятор Диф цепь Обостряют ц,епь Кдтодныи повтор* Пдскабой. импульс Ю2Ь или и097гц от хронизатора ufiufijj отрицат смещения Б/ЯНгинг генератор Модулятор Пампы _ модулятора От источника Высокого напряжения 4 Отсекающая пампа Импульсный трансформаторе^ о о (flf ч Кабель Рис. 132. Схема подмодулятора и модулятора ковы, что пока анодный ток возрастает до некоторого значения по ЛИНРЧНОЙ части экспоненциальной кривой, линия задержки полностью заряжается и сеточное напряжение внезапно падает. Это вызывает резкое уменьшение анодного тока, благодаря чему индуктируется отрицательное напряжение, которое ещё более уменьшает анодный ток и вызывает ещё более отрицательное напряжение на сетке и т. д. В конце этого процесса, протекающего очень быстро, сетка оказывается под напряжением ниже величины запирающего смещения. Однако, .прежде чем поступит новый пусковой импульс, напряжение смещения на сетке приобретает своё нормальное значение. На выходе блокинг-генератора образуется положительный импульс напряжением в + - 000 в с крутым ведущим фронтом, относительно плоской верхушкой и длительностью в 0,25 или i мксек, в зависимости от того, какая линия задержки применялась (рис. 132). Одна обкладка зарядного конденсатора в схеме модулятора соединена с анодами ламп модулятора, а вторая заземлена через первичную обмотку выходного импульсного трансформатора. В промежутках между синхронизирующими пусковыми импульсами зарядный конденсатор накапливает заряд от источника высокого напряжения через сопротивление в анодной цепи модулятора. Когда поступает синхронизирующий пусковой импульс, сетки ламп модулятора оказываются под положительным напряжением примерно в 240 в. Лампы начинают проводить, и таким образом зарядный кондеисатор разряжается через небольшое сопротивление на землю. Это эквивалентно закорачиванию конденсатора на землю через внутреннее сопротивление ламп модулятора. Напряжение на конденсаторе с 12,5 кв падает до 11 кв (за вычетом падения напряжения на лампах модулятора, равного 1,5 кв). Напряжение ] 1 кв создаёт ток, цепь которого через обмотку импульсного трансформатора замкнута на землю. Так как постоянная времени в этом случае относительно велика, то разряд происходит в пределах линейной части экспоненциальной кривой, прежде чем лампы модулятора будут заперты задним фронтом импульса, поступившего от подмодулятора. Ток, протекающий при разряде конденсатора через первичную обмотку трансформатора, создаёт выходное напряжение прямоугольной формы. Понижающий импульсный трансформатор (4: 1) согласует полное сопротивление выхода' модулятора с 50-омным коаксиальным кабелем, подающим управляющий импульс на магнетрон. В свою очередь в цепи магнетрона (рис. 133) имеется повышающий (4:1) трансформатор для согласования сопротивлений и преобразования напряжения. Такое трансформирование позволяет подавать управляющий импульс при сравнительно низком напряжении, что уменьшает опасность пробоя и коротких замыканий. Кроме того, наличие повышающего трансформатора позволяет заземлить трансформатор накала магнетрона, несмотря на то, что 172 во время действия управляющего импульса он находится под большим отрицательным напряжением по отношению к земле. Две вторичных обмотки импульсного трансформатора, как видно на рис. 133, включены в цепи накала магнетрона. Напряжение — 11 кв индуктируется в каждой обмотке и поступает на катод магнетрона. Поскольку трансформатор накала присоединён к концам обмоток импульсного трансформатора, находящимся под низким напряжением, нет необходимости в специальной изоляции их, а ёмкостным влиянием обмоток можно пренебречь. Ш/пырь Кабель Импульсный трансформатор Магнит 5ЦОО гаусс ^ foooooa Рис. 133. С^ема генератора на магнетроне Ток через магнетрон во время действия управляющего импульса от модулятора равен примерно 10 а. Подаваемая на вход магнетрона пиковая мощность равна 110 кет. При коэфициенте полезного действия магнетрона в 36% он отдаёт на выходе приблизительно 40 кет. Энергия высокой частоты на выходе магнетрона снимается индуктивной петлей связи и передаётся на короткий отрезок коаксиальной линии через штырь. Этот отрезок возбуждает колебания в волноводе, ведущем к антенне. Прямоугольный волновод пропускает магнитные волны типа «ТЕщ». 173 Система высокой частоты Система высокой частоты станции MPG-1 представляет собой, вероятно, наиболее замечательную и оригинальную конструкцию. Она состоит из согласующей вставки (Squeeze Box), переключателя приемо-передачи, направленного ответвителя, вращающихся Рис. 134. Наружный вид башни и антенной системы ветвей питания, рупора и рефлектора. Все эти элементы расположены в антенном устройстве, напоминающем собой по наружному виду ванну. Наружный вид башни и антенного устройства показаны на рис. 134. Антенна укреплена на основании, в котором расположены мотор, вращающий антенну, и передаточные механизмы. Антенна может вращаться в горизонтальной плоскости на 360°. Управление вращением антенны производится с пульта управления станцией в автоприцепе. Электрические соединения между элементами антенны и аппаратурой станции осу- 174 ществляются системой скользящих колец, расположенных в основании антенны. На рис. 135 показан наружный вид антенны w разрез её. В системе высокой частоты станции интересны следующие особенности конструкции: 1) способ передачи электромагнитной энергии от магнетрона в антенну; 2) механизм, осуществляющий пространственное развёртывание луча в секторе 10° 16 раз в секунду, благодаря чему на трубке типа «В» можно следить за Рупор , , -I - --щит.»- г-—_ Входное атоерсгнис Рефлектор ----/^•Р1^^^Г^Ь^ рупора Икнетрон Передатчик Антенный переключатель' ___ ______ ~"~~ " ....." Вращающееся сочленение Рис. 135. Наружный вид и разрез антенной системы ачень быстрыми и маневренными целями, плавно и точно определяя их координаты; 3) излучатель, создающий луч, очень узкий • горизонтальном направлении, чтобы обеспечить высокую разрешающую способность по азимуту. Скелетная схема системы высокой частоты приведена на рис, 136. Энергия высокой частоты, генерируемая магнетроном, посту-тает в антенну через прямоугольный волновод, Согласующая вставка представляет собой отрезок прямоугольного волновода с продольным прорезом посредине каждой широкой стороны вол-вовода. Подбором размеров вставки можно изменять длину волны (настраивать волновод; и установить такую фазу напряжения стоячей волны у магнетрона, при которой магнетрон даёт наибольшую стабильность генерируемой частоты. В систему высокой частоты входит также переключатель при-Вмо-передачи, расположенный практически у приёмника. Работа на одну антенну осуществляется с помощью газовых ламп, переда 1С.-_ючающих на приём и на передачу. Переключатель на приём обеспечивает проход отраженного импульса от антенны в приём-лую систему и преграждает путь в приёмник мощному зондирующему импульсу, который может повредить кристаллический детектор. Переключатель на передачу преграждает проход отражённого импульса в контур магнетрона. Направленный ответвигель отводит некоторую часть энергии зондирующего импульса в контрольную аппаратуру, но энергию отражённого импульса, поступающую с противоположной стороны, т. е. из антенны прямо в приёмник, не проводит. > Параболический рефлектор , Сбязь \С магнетроном Переключатель / I Согласующая вставка ^переключатель на прием ] Вращающееся/ , соединение Кпистрон.находится в приемнике передатчике, ь Рис. 136. Скелетная схема системы высокой частоты Излучатель представляет собой согнутый секторный рупор. Четыре ветви питания (рис. 135), расположенные под углом в 90Э друг к другу, вращаются перед входным отверстием рупора, поочерёдно подавая энергию высокой частоты в рупор. В эти ветви энергия высокой частоты поступает через цилиндрическое вращающееся сочленение и переключатель, показанные на рис. 137. Прежде чем попасть в круглый волновод, энергия высокой частоты распространяется в прямоугольном волноводе в виде магнитных волн типа «TEoi». Наинизшим возможным типом волны для круглого волновода является волна типа «TMoi». Преобразование волн осуществляется посредством согласующей диафрагмы и резонирующего кольца, расположенных около соединения прямоугольного и круглого волноводов. Условия трансформации волн осуществляются в широком диапазоне частот. В месте соединения неподвижной и подвижной секций имеется дроссель («ловушка»), обеспечивающий свободное вращение верхней части без заметных потерь на излучение. 176 Настройка ветвей питания осуществляется резонирующим кольцом во вращающейся части сочленения. Надо заметить, что необходимость обратной трансформации электрической волны типа «TMoi» (волны «Е») в магнитную волну типа «TEftl» (волну «Н») вызвана тем, что ветви питания представляют собой прямоугольные волноводы. Ветвь питания настраивается на частоту магнетрона с помощью плунжера в полости, расположенной над вращающимся сочленением. Внутренний диаметр верхней полости выбран так, чтобы ме- Согласуюигие диафрагмы Настройка Пружинные контакта Антенный переключатель Вращающееся соединение Непаддижнав секция ТМ, *0,l Рис. 137, Вращающееся соединение жду длинами волн в волноводах для волн типа «TEoi» и типа «TMoi» существовало такое соотношение, при котором ненужная волна (TEoi) подавляется. Излучатель, показанный на рис. 138, представляет собой согнутый плоский рупор с рефлектором в виде параболического цилиндра. Расстояния между стенками выбраны так, чтобы пропускать только такие волны, электрическое поле которых перпендикулярно поверхности стенок, причём длина волны в волновода равна длине волны в свободном пространстве. Согласование с рефлектором осуществляется путём расширения отверстия рупора. Для защиты от влаги отверстие рупора закрыто кожухом из пластмассы. Толщина этого кожуха равна половине волны и поэтому отражения от двух поверхностей её взаимно уничтожаются и не изменяют согласования рупора с рефлектором. Все отражения, возникающие в рупоре в силу местных нерав-номерностсй, случайны и не влияют на излучение. На рефлектор, 177 сужающий луч в вертикальной плоскости, падают плоские волны. Изгибы рупора рассчитаны так, что когда питающая ветвь ^расположена против центра входного отверстия рупора, последний излучает плоскую волну, распространяющуюся в направлении, перпендикулярном длине рефлектора. Места изгибов рупора по своему действию эквивалентны диаметральным частям зеркал апланати-ческой х оптической системы. Параболический Фронт плоской рефлектор баяны -VH---------------- \ / Входное /втдерстие рупора Ветвь литания Вращающей устройство Рис. 138. Ветви питания, согнутый рупор и рефлектор Ширина луча между точками половинной мощности равна 0,6° в горизонтальной плоскости и 3° — в вертикальной. Антенна почти не излучает боковых лепестков. Так как антенна может работать как диапазонная, то она пригодна для работы с магнетронами, генерирующими в широкой полосе частот. Пространственное развёртывание луча осуществляется вращением ветвей питания перед входным отверстием рупора. Каждая из четырёх ветвей представляет собой прямоугольный волновод с расширением на конце, которое обеспечивает хорошее согласование между волноводом и входным отверстием рупора. На ка- 1 Апланатическая система — система, устраняющая сферическую аберрацию не только для точки, лежащей на оси, но и для некоторой площади, перпендикулярной к оси. 178 ждый градус смещения ветви питания пород отперстиом рупора луч смещается на %° в пространство. Таким обри.сом, ртшГ'рил-вание сектора в 10° получаться при вращении веши на 80". Это позволяет осуществлять приближение ветвей к входному отверстию рупора с интервалами в 10°, во время которых начинает работать след>ющая ветвь. Пока одна ветвь питает антенну • через отверстие в неподвижном круглом закорачивающем кольце, другие три вращающиеся ветви закорочены кольцом. Каждая ветвь при вращении питает входное отверстие рупора, проходя мимо отверстия в кольце. Когда применяется трубка типа «В» для слежения за целями, то систем^ ветвей вращается равномерно со скоростью приблизительно 4 об/сек. Поскольку таких ветвей четыре, то получается 16 пространственных развертываний сектора в 10°. Плавное, точное слежение за быстро движущимися целями значительно облегчается благодаря развертыванию подобного типа. Когда применяется трубка кругового обзора для обнаружения целей, то одна из вращающихся ветвей остаётся неподвижной у центра входного отверстия рупора и луч направлен вдоль осп антенны. В обоих случаях (секторный обзор или трубка типа «В») антенна может вращаться в любом желаемом направлении. Приёмная система Скелетная схема приёмной системы показана на рис. 139. Здесь осуществляется преобразование высокочастотного отражённого импульса в видеосигнал, воспроизводимый на экранах трубок кругового обзора, типа «В» и вынесенного индикатора типа «В». Сам по себе приёмник является супергетеродином, обладающим высокой чувствительностью и имеющим автоматическую подстройку частоты. В схему приёмной системы входят также переключатель приёмо-передачи, контрольная электронно-лучевая трубка с развёрткой типа «А» и источники питания. Контур регулировки чувствительности приёмника также входит в схему, но управление им осуществляется с панели станции. Блок смесителя состоит из контура местного гетеродина, работающего на клистроне, и двух кристаллических детекторов: один из них работает в контуре автоматической подстройки частоты, а второй — в контуре частоты сигнала (рис. 140). Детектор автоматической подстройки принимает небольшую часть энергии зондирующего импульса, поступающую через аттенюатор (70 дб), а де-1ектор частоты сигнала воспринимает отражённые импульсы, поступившие в приёмную систему. Так как зондирующие и отражённые импульсы имеют одну и ту же частоту, то при смешении частот гетеродина и отражённого импульса получается промежуточная частота (30 мггц). Можно было бы применять один и тот же детектор для получения частоты в 30 мггц на контуры автоматической подстройки и пром. частоты, но для защиты от возможных умышленных помех противника необходимо пользоваться двумя детекто- 179 Детектор автаматич подстройки ЗОкггц Отпрауи непрям на клистрон блек автон регулировки чувстбительн приемника tt-9-й наскады УПЧ Контур автомата ческой подстройки частоты 2-й. детектор Усилитель видеосигналов Катодный побторигп \К индикатору Кабель 12 она Рис. 139. Скелетная схема приёмной системы рами. Если бы выход контура частоты сигнала управлял работой контора автоматической подстройки, то противник, настроив свой передатчик помех на соответствующую частоту, мог бы воздействовать на частоту клистрона так, что результирующая промежуточная частота приёмной системы вышла бы за пределы полосы пропускания, в результате чего пропал бы приём отражённых импульсов. Слабый сигнал на частоте 30 мггц после детектора усиливается в каскадах промежуточной частоты. В приёмнике радиолокационной станции весьма важно обеспечить неискажённое воспроизведение переднего фронта отражённого импульса, чтобы точно опре^е- 180 Ннонтуру автомат подстлр Променг частотз. Промеж частота лять дальность до цели. Если полоса пропускания приёмника очень узка, то отражённый импульс будет искажён. Если полоса приёмника, наоборот, очень широка, то форма отражённого импульса искажена не будет, но заметно возрастёт уровень шумов, возникающих в детектора и первом каскаде усиления промежуточной частоты. Из этих соображений взята полоса пропускания в 10,6 мгщ и обеспечено достаточное общее усиление промежуточной частоты. В каскадах УПЧ применяются лампы с высокой крутизной характеристики (6АС7). Усиление по промежуточной частоте осуществляется девятью каскадами, расположенными тремя группами, по три каскада в каждой. В группе из трёх каскадов один настроен на 30 мгщ, второй на 24,8 мггц и третий на 36,3 мггц. Общее усиление такой группы из трёх каскадов в рабочем диапазоне одно и то же. Это осуществляется настройкой ширины полосы пропускания и подбором усиления «•---•----•-----Md Г' Цетент авт ооВстр Детенгл част сигнала п4'? Зондируют имп через аттънюагор Нлистрон Огпр имп от антен. переключ. Ч (Отрь наприте» от контура автомат подстройки На детектор автоматической подстройки частоты поступает небольшая часть зондирующего импульса, приводящая в действие систему автоматической подстройки Рис. 140. Схема соединения кристаллических детекторов, входящих в контур смесителя •каждого каскада в отдельности. На рис. 141 показана частотная характеристика усилителей промежуточной частоты. Для того чтобы избежать нежелательных обратных связей между каскадами, первые восемь каскадов УПЧ имеют попарно развязывающие цепи. Отрицательное смещение подаётся на управляющие сетки ламп второго и третьего каскадов УПЧ. Общее усиление по промежуточной чае готе больше НО дб. Последний каскад промежуточной частоты, связан с диодным детектором, имеющим очень малое нагрузочное сопротивление (1 200 ом). Отрицательное напряжение с выхода детектора изменяется по фазе и усиливается следующим каскадом. Положительное напряжение с выхода этого усилителя подаётся на сетку лампы схемы катодного повторителя. С выхода этой схемы напряжение видеочастоты по коаксиальному кабелю с сопротивлением в 70 ом подаётся на видеоусилители в блоке дальности, смонтированные в пульте управления. Применение коаксиальной линии с небольшим сопротивлением, ведущей к пульту управления, позволяет подавать напряжение видеосигнала через вращающиеся кольца, находящиеся в основании антенны, на расстояние до 100 футов с очень малыми искажениями формы импульса. Контур автоматической подстройки (рис. 142) поддерживает настройку клистрона так, чтобы его частота была на 30 мггц выше частоты сигнала. При работе'контура подстройки рабочая частота клистрона регулируется путём автоматического изменения отражательного напряжения. Оно в свою очередь зависит от напряжения на конденсаторе С2. С помощью цепи из C^R и управляющей лампы типа «2050» напряжение на конденсаторе Са поддерживается немногим менее 100 в. -Ь-Н каскады УЛЧ 3-й,6-и, 8-й каскады 9'ПЧ а) Характеристика каждого каскада УПЧ /-а,5-й,9 и каскады УПЧ €) Характеристика трех каскадов УПЧ Точки половинной мощности б) Характеристика всего тракта УПЧ /* 22 26 30 34 38 1*2 46 Частота в мггц Рис 141 Частотные характеристики усилителей промежуточной частоты Дискриминатор получает усиленный сигнал напряжения промежуточной частоты и преобразует его в выходной импульс отрицательного напряжения, если несущая частота передатчика ниже номинала. Если же несущая частота значительно выше номинала, то дискриминатор создаёт выходной импульс положительного напряжения и, наконец, он не создаёт никакого импульса на выходе, если передатчик работает точно на такой частоте, которая необходима для создания промежуточной часюты в 30 мггц. Выход дискриминатора присоединен к усилителю импульсов. 182 Генератор пилообразного напряжения создаёт напряжение, необходимое для изменения частоты клистрона в большом диапазоне. Импульсы этого генератора подаются лишь в том случае, если несущая частота передатчика слишком отклонится от значения частоты (+ 30 мггц), создаваемой клистроном. Когда несущая частота по своему значению близка к частоте клистрона, то управляющая лампа регулирует частоту клистрона и генератор пилообразного напряжения не работает. Напряжение выхода этого генератора положительно, амплитуда его около 100 в, а частота по'вторения импульсов равна 0,5 гц. Лрэм частота ЗО^ггц детектора аВт подстройки Отрам напряжение на клистрон Генератор пилообраэн напряжения Рис. 142. Схема работы системы автоматической подстройки частоты После того как генератор пилообразного напряжения установил частоту клистрона в таких пределах, что промежуточная частота несколько ниже 30 мггц, выходное напряжение дискриминатора становится несколько отрицательным. Оно запускает управляющую лампу, что приводит к падению напряжения на аноде до потенциала земли. Это падение напряжения, приложенное к конденсатору Со, повышает частоту, генерируемую клистроном, и, следовательно, промежуточную частоту до значения несколько выше 30 мггц. Тогда пусковые импульсы на управляющую лампу становятся отрицательными и она не работает, пока заряжается С2. Это вызывает новое изменение промежуточной частоты, опять приближающейся к значению 30 мггц. Когда промежуточная частота проходит значение 30 мггц, описанный цикл повторяется снова. Генератор пилообразного напряжения не работает, пока напряжение на аноде его лампы несколько меньше 100 в. Если усиление приёмника постоянно, то импульсы, отражённые от целей на близком расстоянии, будут казаться на экране более яркими, чем импульсы от целей на большем расстоянии. Подобное засвечивание экрана, вызываемое отражениями от близких целей и волн на море, может мешать оператору станции ири боевой работе и затруднять распознавание близких целей. Контур, управляющий чувствительностью приёмника, позволяет автоматически регулировать общее усиление так, что импульсы от целей одинаковых размеров имеют однообразную яркость, независимо от расстояния до этих целей. Это осуществляется тем, что ка величину отрицательного смещения, изменяемого от руки на пульте управления станции, накладывается трапецеидальное напряжение, синхронизированное с зондирующим импульсом способом, показанным на рис. J43. Усиление приёмника уменьшается при приеме импульсов от целей на близких расстояниях и увеличивается при импульсах от целей на больших расстояниях. Приёмник и система высокой частоты подстраиваются с помощью контрольного индикатора с трубкой типа «А». Пусковой импульс огп хронизатора Фиксир лампа вцпьт 'Смещение на 2-й и 1-й каскад УПЧ Рис. 143. Схема автоматического управления яркостью Амплитуда импульсов, отражёниых от близких целей, автоматически срезается, чтобы взбежать перегрузки Управление положением антенны Положением антенны станции управляют с помощью вспомогательной аппаратуры (сервопривода). Сельсины-датчики, связанные с выходом системы слежения, подают напряжение на сель-сины-приёмшши, связанные с системой вращения антенны. Разница между желательным направлением антенны и её истинным положением передаётся в виде напряжения рассогласования на усилительную аппаратуру, выход которой воздействует на мотор вращения -антенны, исправляющий ошибку (рис. 144). Ошибка в определении положения антенны должна быть меньше 0,05°. Вследствие неточности работы самих сельсинов передаточное отношение шестерён, равное 1:1, не может обеспечить желательной точности в определении направления. Поэтому при слежении за целями применяется система с передаточным отношением 36 : 1; она снижает (влияние неточности работы сельсинов в 36 раз. Когда оператор переходит с обнаружения целей на слежение за ними или когда антенна быстро перемещается в одну и другую сторону (обнаружение в секторе), может возникнуть ошибка в определении направления больше 4°. В этом случае управление положением антенны осуществляется системой сельсинов с отно- 184 ffOTOp вращения антенны Амплидин Вспоногат усилит Антенна Вращается и вращает роторы сельсинов, благодаря чему создается напряжение, уменьшающее напряжение сигнала рассогласования (ошибки) Мотор,бращающий антенну по азимуту, обязан с антенной передаточными Амплидин развивает мощность, которая оп ределиет спорость и направление вращения мотора, движущего антенну Вспомогательный усилитель Выпрямляет и усиливает напряжение рассогласования, созданное сельсинами Напряжение выхода усилителя поступает на управляющую обмотку амплидина. На усилитель подается танпе we эталон напряжение,нан и на сельсины Сельсины передают напряжение рассогласо оания на вспомогательный усилитель, если антенна направлена неправильно Система ибнаружен (с сельсин) Сельсин, генсрат (вимпут системе слемсн) Штурвалы -генераторы, питаемые эталонным напряжением, передают напряжение на сельсины- трансформаторы ------------Механическая связь ------------Электрическое соединен. Моторразоерт-ки кругобого обзора Рис. 144. Скелетная схема системы управления положением антенны. Точность работы системы 0,006° шением 1:1. Когда ошибка в определении положения антенны меньше 4°, происходит автоматическое переключение на систему сельсинов с отношением в 36 : 1 и восстанавливается точное определение положения антенны. Это осуществляется приложением выпрямленного напряжения сигнала рассогласования системы 1 : 1 к отрицательному смещению на сетку лампы 6АС7, в анодной цепи которой имеется обмотка реле. Когда напряжение рассогласования системы 1 : 1 в связи с возрастанием ошибки достигает амплитуды, соответствующей 4°, анодный ток лампы вызывает срабатывание реле. Оно отключает систему 36 : 1 с выхода вспомогательного усилителя и подключает систему 1:1. Когда ошибка в положении антенны уменьшается до значения меньше 4°, реле размагничивается и подключает систему 36 : 1. Применение такого метода позволяет снизить влияние электрических и механических ошибок сельсинов до величины меньшей 0,5°. Эталонное напряжение Напрям рассогласования (положит ) - " IS-^ Х__/ ^ Катодный класаВания(отрццдт) повторитель ~*"~ Ынтеграль *^2У ный контур /^Ч Мощный питель ОБмотки амплидина 7V Катодный повтори т ЕЛЬ МощньШ усилитель Рис. 145. Схема балансирования напряжений рассогласования и подачи напряжения на амплидин, управляющий положением антенны При работе на трубку кругового обзора, когда высокая точность в определении положения антенны не требуется, применяется исключительно система 1:1. Сигнал рассогласования от систем -36:1 или 1:1 вводится в цепь выпрямителя, расположенного в вспомогательной усилительной аппаратуре (рис. 145). Он реагирует «а изменения фазы напряжения. Напряжение правильного положения антенны и напряжение рассогласования смешиваются путём подачи их на отдельные первичные обмотки трансформаторов Ti и Т%. В трансформаторе 1\ напряжение правильного положения и напряжение рассогласования складываются, тогда как в Т% они вычитаются. Коэфициент трансформации обоих трансформаторов равен 12 : 1. Потери в трансформаторах весьма низки благодаря высокому сопротивлению обмоток и сердечнику из силиконового железа. Когда ошибка нулевая, сопротивление Л?8 устанавливает уровень постоянного напряжения в точках А и В и пульсирующие значения напряжения правильного положения антенны уничтожаются вследствие способа* присоединения выпрямителя. Когда напряжение рассогласования возрастает, выпрямленные полуволны выпрямителя V1 не равны и уничтожение пульсаций невозможно. Это вызывает разбалансирование в точках А и В. Напряжения с этих точек поступают на сетки ламп катодных повторителей. Лампы Уз и V* дают неодинаковый анодный ток, воздействующий на выход амплидина, максимальная мощность которого приблизительно 500 вт. Выход амплидина подан на электромотор мощностью в 0,5 л. с., приводящий в движение антенну. При скорости вращения антенны до 4,5° в секунду ошибка в определении положения ее меньше 0,015°. При угловой скорости до 3° в секунду ошибка в- определении положения антенны меньше 0,03° за 2 секунды. При работе на трубку кругового обзора антенна может вращаться автоматически в одну и другую сторону в заданном секторе или же при переключении регулятора вращаться для поиска со скоростью 20° в секунду. Система отклонения луча на трубке кругового обзора является частью вспомогательной аппаратуры, что обеспечивает синхронность отклонения луча трубки с вращением антенны Хронизатор Поскольку время между посылкой импульса и ©го приёмом и дальность до цели в станции MPG- 1 измеряются с помощью осциллографов, то запуск развёртки на экранах электронно-лучевых трубок должен быть синхронизирован с моментом излучения зондирующего импульса. Кроме того, поскольку растянутая развёртка на индикаторе типа «В» даёт только расстояние (не более 2 000 ярдов), причём начинается она внизу экрана, а импульс, отражённый от цели, появляется в центре, то импульсы, запускающие развёртку на индикаторе типа «В», надо подавать с такой задержкой, чтобы развёртка возникала с запозданием, равным времени между посылкой и возвращением зондирующего импульса минус 6,1 мксек (т. е. 1 000 ярдов). При малом масштабе на трубке кругового обзора импульс должен быть задержан на 6Д мксек, чтобы подвижная отметка дальности могла начинаться с нулевого расстояния. Следовательно, пусковой импульс развёртки индикатора типа «В» синхронизирован с пусковым импульсом подвижиой отметки на трубке кругового обзора. Эта особенность конструкции необходима для того, чтобы дать оператору станции возможность выбрать при масштабе в 30000 ярдов на трубке кругового обзора цель и перейти затем на слежение за нею по индикатору типа «В». Таким образом, необходима дополнительная задержка пускового импульса на 6,1 мксек, чтобы выбранная для слежения цель оказалась вблизи центра экрана индикатора ти,па «В» в тот момент, когда оператор переходит от наблюдения за целью на трубке кругового обзора при малом масштабе на слежение за ней по индикатору типа «В». Работа хронизатора заключается в создании всех необходимых пусковых импульсов и осуществлении заде»рж<е<к, необходимых для измерения дальности до цели и для обеспечения точности этих измерений порядка ± 20 ярдов. Временная диаграмма импульсов, посылаемых хронизатором, показана на рис. 146. В основном дальность до цели определяется путём счёта числа колебаний частоты W7 103,88 кгц, генерируемых задающим генератором с кварцевой стабилизацией. Производится этот отсчёт за время между посылкой и возвращением импульса. Такая частота выбрана потому, что рабочий цикл её равен 6,1 мксек и представляет собой время, необходимое для прохода импульса от антенны станции до цели на расстоянии 1 000 ярдов и возвращения обратно. Таким способом получается Линейная зависимость между дальностью до цели в тысячах ярдоз и огсчёюзи колебаний генератора с кварцевой стабилизацией. Эталонное ЧбЗ.ввнгц 6.1 мн сен -1000 ярд il--^^ дов -*-! MQctutnao но трубне * Т руд" но тигта ? i : ; 1 , -в ' , ДОЛЬноС/^ь - — "~i\0inp unn _*~^1~ Задержка 6,1 м к сен ^ ^хт ! h i , Р 1- - ( i ^адвижная отметка Эапьности i i -—ч]-*— на трубн$ \ i -Le— { — Дальность — --кд ^^~3ад?р>ннз 12.2 мн сен ~* -в н^-1 1 П i 1 -1000 +1000 1 1 1 t _^ Дальность ^eJ,! От/7 илг/7 Время ——-~-~ Рис. 146- Согласование во времени между эталонным напряжением и разчичными пус овымя импульсами, запускающими модулятор, индикатор типа „В" и трубку кругового обзора На рис. 147 дана скелетная схема хронизатора. Генератор, ста-бй 1иэировьнный кварцем, создаёт эталонное синусоидальное напряжение, которое поступает на контур делителя частоты и фазорегу-ля1ор. Это синусоидальное напряжение задаёт опорную нулевую точку для работы узлО'В всей станции. В контуре делителя частоты эталонное синусоидальное напряжение преобразуется в вспомогательные импульсы разной частоты, как указано на рис. 148. В генераторе пусковых импульсов (триггере) эти импульсы превращаются в обострённые пусковые импульсы, идущие на запуск развёртки трубки кругового обзора и i Отметки дальности I no 10DGO ярдов, часто-1 той /Г Синусоидальн напрят {63.88кги СинусоиЛ.льн напряжение /63,8внгц Пусковые игчп частоты 4097гц Механическая Подача от 6по на слежения но дальности i МЯО ярдов \ за f оборот 36000 ярдов Сдбинутое по фазе синусоидальное напряжение 1БЭ,88кгц Контур импульсов 1000 ярд на трубку иру гового обзора Ътметкв дальности тЮООярдоВ Пусковые импульсы 1Ш гц На развертку дальности трубни кругового обзора и на модулятор СтроВ-и-мл бмксек Импульсы сдвинутые по фаэе> ЮовярЗай Пугкодои импульс на индикатор типа В Подвижная отметка дальности. Рис. 147. Блок-схема хронизатора Эталонное мапрат 163,88 к?ц Амппитида Синуспид нап~ ряж 163,88 кец Детен тиробанп Пиод-оетрн тир Циференц контур и блакинг-генератор Делитель частоты 2 1 Целитель частоты 5 / ДеЯи-гель частоты it 1 Аелитель частоты it / щий контур Имп частоты ГЦввки \ I I Импульсы Импульсы Импульсы Импульсы частоты частоты частоты частоты 16,38нгц Рис. 148. Блок-схема преобразования и деления частоты 189 модулятора. Кроме того, триггерная схема осуществляет необходимую задержку для запуска подвижнюй отметки на трубке кругового обзора с нулевого расстояния и для запуска развёртки индикатора типа «В» в момент, соответствующий дальности минус 1 000 ярдов. Фазорегулятор, получив часть эталонного синусоидального напряжения, создаёт на выходе напряжение с сдвигом фазы. Оно представляет собой синусоидальное напряжение постоянной амплитуды, имеюшев ту же самую частоту, что и эталонное. Посредством механической связи между блоком слежения по дальности и специально рассчитанным конденсатором сдвиг фазы этого напряжения устанавливается пропорциональным дальности, указываемой на шкале блока слежения по дальности. Вспомогательные импульсы, поступающие от фазорегулятора (163^88 кгц), идут на индикатор типа «В» и здесь в специальном контуре превращаются в отметки дальности по 1 000 ярдов. Эти же вспомогательные импульсы поступают в «контур совпадения», где оии участвуют в формировании пусковых импульсов развёртки по дальности на индикатор типа «В». На этот же «контур совпадения» поступают строб-импульсы длительностью б мксек от контура задержки по дальности. Такой строб-шшульс запускается задним фронтом импульса пилообразного напряжения, длительность которого грубо пропорциональна дальности до цели. Длительность импульса пилообразного напряжения задаётся путём механической связи потенциометра с блоком слежения по дальности и служит для грубого измерения дальности. Лампа «контура совпадения» может проводить только один сдвинутый по фазе вспомогательный импульс, пока длится действие поданного на лампу строб-импульса в б мксек, потому что интервалы между вспомогательными импульсами по меньшей мере равны 6 мксек. Вспомогательные импульсы, получаемые от сдвига фазы синусоидального напряжения, служат дл.я точного измерения дальности. Работа хронизатора В контурах делителя частоты эталонное синусоидальное напряжение детектируется, приобретает прямоугольную форму, д/иферен-цируется и преобразуется в конечном итоге в импульсы напряжения частоты 163,88 кгц. В делителях частоты применяют обычно бло-кинг-генераторы (рис. 149). В схеме имеется обратная связь в катодной цепи, а постоянные времени контура сетки выбраны так, чтобы обеспечить нужную частоту колебаний. Для того чтобы блокинг-генератор работал как делитель частоты в отношении 2:1, значения Cg и ftg выбраны так, что время восстановления напряжения на сетке достаточно велико и не позволяет схеме сработать, пока не поступит внешний пусковой импульс. Для одного из каждых двух пусковых импульсов напряжение на сетке лампы б локинг-генератора так близко к напряжению затирания, что дополнительное напряжение пускового импульса преобладает над запирающими и заставляет блокинг-генератор сработать. Таким образом 190 °% cj' I I 1 ' \Входные пусноВые имп 163,88хг$ каждый второй пусковой импульс запускает бжжинг-генератор, и импульсы на выходе его имеют частоту, равную половине входной частоты. Применяемое обычно деление частоты ограничивается отношением примерно 5:1, чтобы избежать нестабильности. Генератор пусковых импульсов использует генератор задержанных строб-импульсов (мультивибратор) и лампу контура совпадения-для того, чтобы внести задержку в подаче пусковых импульсов на модулятор и'на запуск развёртки трубки кругового обзора Пр» большем масштабе на экране трубки кругового обзора нет надобности в задержке пускового импульса развёртки. Поэтому за- . ~ щитная сетка лампы контура *° ПУСКЦМП совпадения заземляется, пока на управляющую сетку лампы поданы пусковые импульсы частотой 1 024 гц, предназначающиеся для модулятора и трубки кругового обзора. При малом масштабе на трубке кругового обзора защитная сетка лампы контура совпадения находится под напряжением — 130 в, так что контур не проводит, пока положительное напряжение величиной более 130 в (в виде строб-импульса задержки) не поступит на эту сетку. Подавая строб-импульс задержки в 9 мксек на защитную сетку и импульс в 6,1 мксек — на управляющую сетку, можно регулировать отбор импульсов для усиления, причём этот отбор происходит с задержкой на 6,1 мксек по сравнению с начальным временем. Эта задержка в посылке пусковых импульсов на модулятор и на трубку кругового обзора (при работе на малом масштабе) необходима для того, чтобы подвижная отметка дальности могла начаться с нулевого расстояния. При работе на индикатор типа «В» дополнительная задержка импульса на модулятор в 6,1 мксек нужна потому, что развёртка на экране трубки индикатора типа «В» запускается тем же импульсом, который запускает подвижную отметку дальности на трубке кругового-обзора и, следовательно, если импульс на модулятор не будет задержан на 12,2 мксек, то отражённый импульс от цели появится внизу (а не в центре) экрана индикатора типа «В». Таким образом,, на защитную сетку лампы контура совпадения подаётся импульс с задержкой в 18 мксек, а на управляющую сетку — импульс с задержкой в 12,2 мксек, чтобы получить нужный результат. 191 S I < Напрн>н на сетке прц пусковом инп^ Выходное на прям Рис. 149. Схема и эпюры напряжения блокинг-генератора Конденсатор для сдвига фазы Для точного измерения дальности необходимо соответствующим образом сфазированное синусоидальное напряжение частоты 163,88 кгц, постоянное по амплитуде. Фазовый сдвиг этого напряжения отличается от фазы эталонного синусоидального напряжения, на величину, всё время пропорциональную перемещению штурвала слежения по дальности. Эталонное синусоид а лъше напряжение подаётся на фазорегулирующий контур, составленный из /^ Ct и л?, С2. На схеме, показанной на рис. 150, ёмкостное сопротивление L?I взято равным сопротивлению JS?,; точно так же подобраны значения -V2 и Q- В результате в точках А, В, С и D появляются че- тыре напряжения с разностью фаз в 90°, но той же частоты и амплитуды. Следовательно, пластины 1, 2t 3 и 4 специального конденсатора имеют равные напряжения, но напряжение на пластине 1 находится в фазе с эталонным напряжением, на пластине 2 это напряжение разнится на 90°, на пластине 3 — на 180° и т. д. Конденсатор сконструирован так, что он комбинирует эти четыре напряжения в результирующее синусоидальное напряжение постоянной амплитуды 0,50 (эффективных), частоты 163,88 кгц и сдвига фазы (по сравнению с фазой входного напряжения), причём сдвиг фазы,,как было сказано, пропорционален перемещению штурвала слежения по дальности. Фазорегулирую-щий конденсатор Сдвинутое по фазе / *\ синусоидальное нап- •— ряжение 163,88кги. Ряс, 150. Упрощённая схема емкостного фазорегулятора Наружный вид ёмкостного фазорегулятора показан на рис. 151. Одна обкладка конденсатора — круглая пластина, а вторая обкладка состоит из четырёх секторов, изолированных один от Дру-юго. На оси конденсатора, которая вращается при вращении штурвала блока слежения по дальности, насажен эксцентрично круглый диск из микалекса. Эксцентрик вращается между обкладками конденсатора. Поскольку ёмкость между круглой обкладкой и любой из секторных зависит от диэлектрика между ними, то ёмкость каждого сектора определяется положением эксцентрика. Результирующее выходное напряжение на сопротивлении /?т (рис. 150) и .представляет собой комбинацию напряжений на каждом секторе конденсатора и общей обкладке его. Ось конденсатора вращается, пока эксцентрик не станет против сектора 1. Выходное напряжение в этом случае будет в фазе с эталонным, напряжением. Если на шкале штурвала слежения по дальности нуль и желательно установить конденсатор также на нуль, то -это можно сделать, не отсоединяя оси конденсатора от штурвала. Предусмотрено специальное устройство, позволяющее вращать J92 Сектор 1 Изоляциям полистирена Общая пластина Ось конденсатор. Эксцентрик остаётся неподвижным, пока против него не расположится сектор /. Ошибки в определении дальности, достигающие приблизительно +50 ярдов и вызываемые контурами задержки (работающими на модулятор и на развёртку индикатора типа «В»), можно устранить при помощи этого метода. Если после установки на нуль начать вращать штурвал дальности, то эксцентрик сдвинется с сектора 1 и начнёт закрывать сектор 2. Выходное напряжение будет изменяться по фазе и, наконец, при эксцентрике, находящемся полностью над сектором 2, это изменение фазы будет равно 90°. Когда эксцентрик перейдёт на сектор 3, выходное напряжение будет иметь сдвиг в 180°. При полном повороте оси конденсатора сдвиг по фазе будет равен 360°., что равно 1 000 ярдов по дальности. Сдвинутое по фазе выходное напряжение преобразуется в импульсы (163,88 кгц) с помощью контура, подобного описанному ранее контуру формирования импульсов. Теперь оста-ётся с помощью контура задержки по дальности определить количество вращений конденсатора при слежении за целью с нулевого расстояния. Контур задержки по дальности, показанный яа рис. 152, отбирает один из импульсов сдвинутого по фазе синусоидального напряжения и перемещает этот импульс с нулевого расстояния до места цели на экране, как только напряжение на выходе системы слежения становится более нуля. Контур задержки по дальности даёт грубое измерение дальности, а фазосдвигающий конденсатор — точное измерение. Потенциометр дальности, ось которого механически связана с устройством слежения по дальности, создаёт уровень постоянного напряжения, которое примерно пропорционально расстоянию. Когда линейное пилообразное напряжение возрастает до уровня постоянного напряжения, создэнного потенциометром дальности, возникает строб-импульс длительностью около 6 мксек. Этот строб-импульс и селектированный импульс со сдвигом фазы подаются на лампу «контура совпадения», на выходе которой появляется импульс, сдвинутый по времени. Величина этого сдвига эквивалентна показаниям шкалы штурвала слежения по дальности до цели по трубке кругового обзора при малом масштабе на последней. Величина этого сдвига меньше для трубки индикатора типа «В» при 1 000 ярдов. 193 Диск из микалекса Рис. 151. Конструкция конденсатора 152. Блок-схема контура задержки по дальности Пусковой импульс частоты 4,097 кгц после усиления запускает мультивибратор. На выходе мультивибратора возникает отрицательный строб-импульс, который запирает на время действия строб-импульса лампу V2 фиксирующего контура. Когда пилообразное напряжение возрастает до уровня постоянного напряжения, созданного потенциометром дальности, то отрицательный строб-импульс становится более ненужным «и мультивибратор под действием отрицательного импульса от опрокидывающего усилителя возвращается к своему обычному состоянию. В цепь, создающую линейное пилообразное напряжение, входят фиксирующий контур, изолирующий диод, катодный повторитель и разрядный диод. Когда импульс к усилителю пусковых импульсов еще не приложен, то лампа V2 фиксирующего контура проводит: ток проходит через лампу, сопротивление R% и через изолирующий диод. На аноде лампы фиксирующего контура имеется напряжение +2 в. Напряжение в точке А (рис. 152) несколько менее 300 в, ы конденсатор Сз заряжается до величины напряжения источника питания. Когда на усилитель поступит пусковой импульс, лампа фиксирующего контура окажется запертой и напряжение на аноде её возрастает. Это возрастающее напряжение приложено к контуру R —С. Зарядный ток при прохождении через сопротивление Ri вызовет падение напряжения на этом сопротивлении, пилообразное -напряжение при этом начнет возрастать до уровня на /?i и преобразуется в напряжение трапецоид а льной формы. Без наличия обратной связи конденсаторы Ci и С2 зарядились бы до +300 в и выходное напряжение было бы экспоненциально по форме. Однако для точного измерения дальности требуется линейное напряжение, почему в схему и введена обратная связь, обеспечивающая линейность напряжения на выходе. Напряжение обратной связи через R% подаётся на оба конденсатора d и С2 и через Rs на конденсатор С2. Лампа V3 в схеме катодного повторителя в обычных условиях проводит. Как только заряд на конденсаторах С-. и С% возрастает, сетка лампы Vs становится более положительной, в силу чего возрастает анодный ток, который увеличивает потенциал на катоде до значения напряжения в точке А. Вследствие большой постоянной времени цепи R2— С3, конденсатор С3 теряет очень небольшой заряд. Изолирующий диод перестает проводить, когда в точке Л (рис. 142) напряжение возрастает до +300 в. Конденсаторы Са и Си заряжаются возрастающим напряжением в точке А. При большом масштабе на трубке это напряжение может превышать 300 в. Таким образом обеспечивается постоянное протекание тока и получается линейная кривая заряда. Когда потенциал катода лампы Vs возраста*1 г, to возросшее напряжение через сопротивление R% подаёте и только на конденсатор Са, что обеспечивает дополнительную линЫЫооть криной, «Сортирующий» диод начинает проводить, когда шшмбрпмнои ншфяжепшс достигает уровня постоянного напряжении, эидиимиш по ППНЩЮМР гром дальности. Импульс, получивший необходимую мдФрноку для подачи на развфту ииднкагорп пта 100 «В», развивается на сопротивлении /?5, усиливается и поступает на опрокидывающий усилитель, который запирает мультивибратор. Когда последний заперт, лампа V2 проводит, конденсаторы С\ и С2 разряжаются, причём разрядный диод закорачивает сопротивление RV После этого контур возвращается в своё нормальное состояние. Импульс от «сортирующего» диода запускает также блокинг-гше-ратор, который создаёт строб-импульс длительностью 6 мксек. Как этот строб-импульс, так и сдвинутый по фазе 1000-ярдный импульс поступают на лампу «контура совпадения» и она во время совпадения этих импульсов проводит. Длительность строба достаточна только для прохождения одного 1000-ярдного импульса. На выходе контура совпадения образуется отрицательный импульс, который запускает контур развёртки индикатора типа «В». Если форма зубца литейного пилообразного напряжения правильно выбрана, то строб-импульс в 6 мксек и отдельный импульс с фазовым сдвигом будут перемещаться с той же скоростью, с какой механически изменяется скорость устройства слежения по дальности. Описанный метод позволяет выбрать только один отражённый импульс на экране и следить за ним от нулевого расстояния до максимального. Когда станция откалибрована по целям, находящимся на известном расстоянии, и правильно установлен фазорегулирующий конденсатор, то определение дальности до любой другой цели есть функция линейности конденсатора. Внимательный и опытный оператор может определить дальность до цели с точностью порядка ±3 чрда. Если для калибровки станции нет подходящих целей, то станцию можно откалибровать по зондирующему импульсу, но точность определения дальности при этом будет порядка ±20 ярдов. Заметим, что ошибка в определении дальности ве зависит от расстояния до цели. Система кругового обзора Обнаружение и наблюдение за целями производятся по трубке кругового обзора, диаметр экрана которой 7 дюймов. На рис. 153 дана скелетная схема системы кругового обзора. Поскольку экран трубки обладает послесвечением, то отметки дальности при вращении антенны видны как круги. На экране получается как бы карта просматриваемого станцией сектора. Развёртывающий луч начинается с центра экрана и с равномерной скоростью пробегает к краю. Сервомотор вращает отклоняющие катушки, которые монтируются на механически вращающемся кольцевом устройстве, вследствие чего развёртывающий электронный луч всегда совпадает с направлением антенны. Вокруг экрана расположена поворотная азимутальная шкала с визиром. Когда визир установлен над импульсом, отражённым от цели, то азимут её считывается прямо со шкалы. При слежении за целью изображения на экране трубки кругового обзора не совпадут с изображениями на трубке индикатора типа «В», если видеосигналы, пусковые импульсы и напряжения 196 Рис. 153. Блок-схема системы кругового обзора развёрток не будут поступать от вспомогательной станции обнаружения. На рис. 154 показаны формы импульсов, подаваемых на электроды грубки кругового обзора при большом и малом масштабах. Бальциай масштаб Малый масштаб Местн пуск ????ГК 9П**се* \ Пусковой синхрйниэ иып от бынос-ноео устройст ^ дТбмксек \ • азВергкв Ток в откло- ^-"-1 ^^-п няющах ^^^"^ \ ^*^ \ JQK 8 отклон л А катушках /\ /^\ натушнахЗ 1~488мксек •** *~18 МКСЕК ПоасВечи вание Первый Затемнен \ \ Первый | j Затемнение \ \ аноа ^Подсветка , анод ^ ьцойсВётна Видеосигнал №- ™ л Управл д Отр инп JL электр — " — _ --------------------- Л_ Отметка Катод 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 М 1 1 1 ! 1 1 [ 1 1 1 1 ! местной трцбкиили Катод местной \ \ ?&U*™.^ ПершщыаепоВаяьности та Karod Jlltlllll (Hllllll Выносной ^Ымсек Трубки ^ ной трубки ",Ц1 "(М §1 иксе к j, Рис. 154. Эпюры напряжений на электроды трубки кругового обзора Индикатор типа «В» и выносное вспомогательное устройство На экране трубки индикатора типа «В» воспроизводится сектор шириной в 10° и длиной в 2 000 ярдов, находящийся в любом участке на расстоянии 28000 ярдов от станции. Дальность на этом индикаторе определяется по вертикали, азимут — по горизонтали. Отметки дальности в виде горизонтальных линий на экране дают три возможности отсчёта: дальность меньше 1 000 ярдов до цели; точную дальность до цели и дальнЪсть больше 1 000 ярдов. Вертикальные отметки указывают азимут цели минус 1°, точный азимут цели и азимут цели плюс 1°. На экране индикатора типа «В» в зависимости от скорости вращения антенны каждую секунду появляется приблизительно 16 изображений. Каждое изображение состоит приблизительно из 225 вертикальных строк. Отметки дальности создаются мгновенным подсвечиванием (яркостной модуляцией грубки) с интервалами, через 1 000 ярдов в продолжение каждого цикла развёртки. Азимутальные отметки создаются подсвечиванием трубки в продолжение всей развёртки. Отметки дальности начинаются с нижней части экрана, т. е. с дальности на 1 000 ярдов меньше, чем показания шкалы штурвала слежения. Центр экрана соответствует показаниям шкал штурвалов слежения по азимуту и по дальности. Поскольку развёртка азимута начинается слева от средней вертикальной линии на экране, то парвая отметка дальности для каждого изображения на трубке появляется слева от этой линии, следующая — немного правее пер-ьой и т. д. Каждая отметка дальности появляется с посылкой зондирующего импульса. 198 Смещение по горизонтали каждой линии дальности зависит от смещения антенны в момент посылки зондирующего импульса. Максимальное горизонтальное смещение эквивалентно 10° по экрану трубки, так как эта величина определяется электрическим сканированием антенны. Перемещение антенной системы в целом при слежении за целью может происходить независимо от сканирования антенны, почему сектор в 10° на экране индикатора типа «В» можно перемещать по азимуту, чтобы следить за движущейся целью. Для воспроизведения неискажённой карты местности на экране трубки индикатора типа «В» горизонтальные и вертикальные линии имеют масштаб, равный 400 ярдам на дюйм экрана трубки. Это значит, что если сектор в 10° по азимуту и по расстоянию в 2 000 ярдов, изображаемый на экране, перемещать по дальности, то горизонтальная линейная дистанция на экране, представляющая собой 10° по азимуту, должна быть растянута, так как хорда, стягивающая центральный угол в 10°, становится больше при увеличении радиуса. Поскольку полезные размеры экрана индикатора типа «В» равны 5 дюймам, то все 10° по азимуту просматриваемого пространства на дальностях более 12 000 ярдов не могут быть изображены яри растягивании. Можно переключить развёртку с растянутой на нормальную и тогда 10° по азимуту будут воспроизводиться на экране независимо от дальности. Подобная развёртка весьма пригодна для близких целей, так как «растянутая» развёртка по азимуту будет приближаться к нулю, как только на шкале штурвала слежения по дальности будут малые значения. Для близких целей нормальная развёртка облегчает распознавание надстроек кораблей, положение корабля (носом, кормой) относительно станции и т. д. В контурах индикатора типа «В» предусмотрен отдельный видеоканал для пропускания импульсов, имеющих время возрастания переднего фронта меньше 0,05 мксек. Отметки азимута и дальности смешиваются с импульсами, отражёнными от цели, в начальных каскадах видеоканала. Последний каскад видеоканала осуществляет ограничение по амплитуде, чтобы предотвратить перегрузку экрана, когда отметки пересекают отражённый импульс или цели «пропадают» в отметках. На катод трубки индикатора типа «В» поступает отрицательное напряжение смешанных сигналов отметок и импульсов от целей. Горизонтальные и вертикальные затемняющие (бланкирующие) сигналы прикладываются к управляющему электроду трубки через усилитель строб-импульсов. Напряжения горизонтальной и вертикальной развёртки прикладываются к катушкам магнитного отклонения. Схема контуров индикатора типа «В» показана на рис. 155. Механизм, вращающий ветви питания антенны, помимо вращения для осуществления электрического развёртывания пространства, в коюром ведёт наблюдение станция, вращает также азимутальный затемняющий диск и диск азимутальных отметок, как показано на pi-e. 156. Оба диска рвГ-дюложены между фотоэлементом и осветительной лампочкой так, что свет на фотоэлемент поступает только Вращение Ветвей пита- сигналов от ния антенны > местном ус. т \poucmfia Сдбинутые по фазе импучьсы через ЮООнрдод Контур Видео сЬенапоо (усиление исье-шивание отра мпуль От метни (U сти 0 Контур отметок дальности (создание отме тон по iDOO ярдов) Контур отмрлюн азимута (создание отне-ток-1°0"и+1' при азимутальной разверти моложен азиму шальным стаби пизирующ пипооб разн нопрят на разйертну)/ тметки дальности инпульгы стабили j Азимутапьная гтабипиэация I пипиабро того напряжения на тар типа в и ведение се тора в 10"при расе /кии 6 ?800 ярдов. Вый ранного в пределах зи ы pauuyt он ?8 тыс ч антенны) Контур затемня ющих импульсов (отбор да вреыя 10° разоерглни по азимуту подсое чибающих строЬ инпульсов на индикатор типа В, преграждение пропуска на. индика jopBпадсвеч араб и»п Йовргняоброт на?о иода луча при ралдертхе дапьяоиа\ * Гглроб-имп I дальности Контур разби ни дальности (создан ик paj Вертки dnu нас таба ?000 uprio и строб имп дапьнаспт Частота напряжения развертки Развертка Отмртки азимута, aai oHottnu и ofripa гкенные импульсы Затеяющие ампулы.» На Иы/iof ной индикатор типа В Рис. 155. Блок-схема системы индикаторов типа „В* через прорезы в дисках. Диск азимутальных отметок имеет три вертикальных прореза. Фотоэлемент освещается этим диском через центральный прорез, когда одна из ветвей питания антенны находится перед центром отверстия рупора. Затем перед источником света появляется другой прорез, когда ветвь питания сдвигается на 8° от центра входного рупора. Так как смещение ветвей питания происходит в отношении 8 : 1 к смещению луча антенны, то описанное устройство создаёт азимутальные отметки через 1°. Исходя из отношения 8:1 и учитывая, что диски описанного устройства вращаются в четыре раза скорее, чем ветви питания антенны, можно определить, что между прорезами диска азимутальных отметок нужен промежуток в 32°. Запуск контура азимутальных отметок происходит каждый раз, когда через прорез поступает свет на фотоэлемент. Синхронизация между появлением прорезов и смещением луча антенны осуществляется механически с помощью шестерён. Развёртка по азимуту создаётся контуром с переменным конденсатором, ось которого механически связана с устройством, вращающим ветви питания антенны. Этот конденсатор модулирует выходное напряжение гетеродина, дающего частоту в 1 лсггц. Моду- 200 Щкпь i fir ma ЩРПЬ ФотоэлЕМРнт отметок азимута Шегтррня Фппю went шп штемняющн* ui*nyiiht oft Дигн мипенняю-щпх иннцпьгод___,. Отнртпна •* / \L - Диск а тмутальныг отметок (32е прорезами) Рис. 156. Фотомеханический метод подачи отметок азимута и зат^емня- ющих импульсов лировайное напряжение затем детектируется и представляет собой напряжение развёртки по азимуту, амплитуда которого пропорциональна смещению луча антенны (рис. 157). Во время обратного хода электронного луча при азимутальной развёртке экран индикатора типа «В» должен быть затемнён. Это запирающее напряжение создаётся тем, что на фотоэлемент поступает свет через прорез в 60° на затемняющем диске. Прорез такой ширины достаточен для того, чтобы обеспечить затемнение экрана на время смены ветвей питания перед отверстием рупора антенны. KOI да запирающий импульс не подаётся, подсвечивающий строб-импульс, синхронизированный с развёрткой по дальности, поступает на управляющий электрод электронно-лучевой трубки индикатора типа «В». Этот импульс увеличивает уровень интенсивности электронного луча в тех точках, где требуется дополнительное подсвечивание для отметок шш отражённого импульса. Между развёртками по дальности подсвечивающий строб-импульс отсутствует, и экран трубки типа «В» затемняется. При действии затемняющего импульса задерживается подача подсвечивающих строб-импульсов, чтобы никакой сигнал не мог вызывать подсвечивания электронного луча. Азимутальные отметки подаются на экран с помощью механического устройства, а отметки дальности — с помощью генератора синусоидальных колебаний, стабилизированного кварцем. Между иимй нет синхронизации и поэтому может возникнуть путаница. Для устранения такой возможности введён контур, который задерживает движение электронного луча слева направо каждый "раз, как только появляется азимутальная отметка. Луч остаётся неподвижным достаточно долгое время, чтобы могла появиться отметка дальности. 201 .1 -1° Угол излучения о° антенны Полезное излучение Излучение вра щающихся вет- Шбота-бей питания r«-*-«i Напряжение раз- \ вертки по азимуту Отметка азимута Затемняющие \ \ отметки азимута Один оборот ввтЬщоЭан оборот устройства, создающего отметки азимута б?5сек Один оборот ветви питания -Время------------------•-------------- Рис. 157. Согласование во времени между вращением антенны и подаче отметок азимута и затемняющих импульсов От индикатора типа «В» выносная трубка того же типа получает напряжения азимутальной развёртки, стабилизирующие напряжения, видеосигналы (отметки и отраженные импульсы), запирающий азимутальный сигнал и строб-щшульсы дальности. Остальные контуры выносной трубки подобны соответствующим им контурам в индика-rope трубки типа «В». В выносном устройстве предусмотрен специальный механизм, с помощью которого оператор, устанавливающий визир над центром импульса, вызванного всплеском воды при разрыве снаряда, может прочесть корректирующие поправки по азимуту и дальности на шкалах и передать их по телефону. Вспомогательное оборудование пересчитывает поправки по дальности в проценты расстояния до цели. На рис. 158 показан вид разрыва снаряда и отражённый импульс от цели на индикаторе типа «В». Цель-мишень (уголковый отражатель) видна несколько выше пересечения средних линий азимута и дальности на экране. Всплеск от разрыва 155-лш снаряда почт совпал с целью, но всё же дал недолёт. Отражённый импульс от раз- рыва С'няридй виден несколько тгиже импульса от цели. Разрыв дру-1 ого снаридя иидвн выше перекрещивания средних линий на 0,3° прайсе. Оцшжбшши импульс слева на краю экрана — это буксир, тянущий уголкопый отражатель. Масштаб на экране — 2 000 ярдов снилу доточу. Сганцин MPG-I предназначалась для передачи данных на ПУЛО М 8, приданный батарее береговой обороны (орудия 155 мм). Для обнаружения целей нужна работа днух операторов; для слежения за нырпбоганными целями я перед»'•»» данных, кроме того, нужны ощё три оператора. Потребляемая мощность электроэнергии — 10 кет. Стационарный вариант имеет обозначение AN/FPG-1. С дополнительным устройством, увеличивающим дальность слежения (для работы на батарею тяжёлых орудий), станция имеет обозначение AN/FPG-2. В Настоящее время разрабатывается- вариант станцииMPG-1 с большей дальностью действия. Основные узлы её будут те же, включая и дополнительные устройства для слежения за целью по дальности и азимуту. Такая станция предназначается для морских портов и гаваней. Дальность действия станции в режиме слежения за целями будет увеличена до 50000 ярдов (45 км). Частота повторения импульсов, равно как п длительность их, будут соответственно снижены. Это не внесёт ухудшения в точность определения координат по дальности и азимуту. Башня для антенны и автоприцеп в новой конструкции не предусматриваются. В станции MPG-1 работает приблизительно 210 электронных ламп. Это же количество ламп будет применено и в новом варианте. Вес всей станции вместе с агрегатом силового питания при-близшельно 8200 американских фунтов. Можно предполагать, что новый вариант станции найдёт себе широкое применение в (мирное время в качестве диспетчерской станции, позволяющей регулировать движение кораблей в районе порта или гавани. Те корабли, на которых нет своих радиолокационных станций, будут получать указания о курсе и прочив данные от радиолокационной станции порта по радиотелефону. Рис. 158 Изображения на экране трубки типа „В" .Electronic»", декабрь Жб г., январь в март 1916 г. СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ АППАРАТУРЫ, ПРИНЯТАЯ В АРМИИ И ФЛОТЕ США Ниже приводится расшифровка системы обозначений аппаратуры, находящейся и принимаемой на вооружение армии и флота США. В системе обозначений первые две буквы указывают принадлежность к армии и флоту; после косой черты первая буква указывает, где применяется аппаратура, следующая буква— тип аппаратуры и третья буква — ее назначение. Цифра после букв указывает номер модели. Приводим ниже перечень букв, применяемых для обозначений после косой черты. А — airborne — самолётная (установленная и работающая на самолёте) С— air transporable —перевозимая на самолетах F — ground, fixed — наземная, стационарная G—ground, general ground use — наземная, наземного применения (из двух и более станций) М —ground, mobile — наземная, смонтированная на автомашине Р — ground pack or portable — наземная, переносная или в упаковках S — Shipboard — корабельная V — ground, vehicular — наземная, транспортная (например танковая, в самоходных пушках) Т — ground transportable — наземная перевозимая U —general utility—универсального при-менения В — pigeon — голубиная С — для работы по проводам F — photographic -— фото 0 —telegraph or teletype (wire) — телеграфная или пишущего приема 1 — interphone and public address — внутренняя телефонная и вещательная М — meteorological — метеорологическая N — sound — звуковая Р — радиолокационная R — радиосвязная S — special types (heat, magnetic) or combination of types —специальные типы (тепловые, магнитные и т. д.) или комбинации их Т — telephone (wire) — телефонная, проволочная V —visual and light — оптическая и световая X — facsimile or television — фототелеграфная или телевизионная А — auxiliary assemblies — вспомогательное некомплектное оборудование С — communication— связная, приёмная и перелающая D — direction finder — пеленгаторная G—gun directing — орудийной наводки (стрельбовая) L —.searchlight control — прожекторная М — maintenance and test assemblies — экс-плоатационное и испытательное оборудование и инструмент N — navigational aids — средства радионавигации, включая альтиметры, радиомаяки, радиокомпасы и аппаратуру слепой посадки Q — special, or combination oi types — специальная (или комбинация типов) R — receiving — приёмная S — search and / or detecting — поиска или • обнаружения Т — transmitting — передающая W—remote control —управление на расстоянии * X—identification and recognition — опознавательная Coast Artlllerj Journal, март — апрель 1946 г. Рис. 107. Упрощённая принципиаль \я схема хронизатора