CC BY
11
Экспериментальное исследование пеленгационного приемника
сантиметрового диапазона
112 1 А.В. Андрианов , А.А. Бабаев , А.Н. Зикий , А.И. Пустовалов
1 АО «Таганрогский научно-исследовательский институт связи», Таганрог
2 Южный федеральный университет, Таганрог
Аннотация: Разработана конструкторская документация, изготовлен макет и проведено экспериментальное исследование пеленгационного приемника. Приведены функциональная схема и описание конструкции. Дана методика эксперимента. Показано достижение следующих параметров: диапазон рабочих частот - сантиметровый; динамический диапазон сигналов на входе не менее 48 дБ; длительность принимаемых радиоимпульсов не менее 0,1 мкс; неравномерность амплитудно-частотной характеристики не более 5 дБ.
Ключевые слова: приемник пеленгования, логарифмический приемник, амплитудно-частотная характеристика, амплитудная характеристика, динамический диапазон.
Приёмники пеленгования являются важным техническим средством получения информации об угловом положении цели в радиолокации, радионавигации и радиоэлектронной борьбе. Проектированию и описанию таких приёмников посвящён ряд монографий [1-3] и учебных пособий [4]. В статье [5] проведено экспериментальное исследование пеленгационного приемника дециметрового диапазона, а в статье [6] - миллиметрового диапазона. Статья [7] показывает достижения зарубежной техники в очень сжатом формате, а статья [8] - наши достижения десятилетней давности. В статье [9] более общие вопросы построения пеленгационных систем. Несмотря на обилие опубликованных работ по этой тематике, повышение требований к приёмникам, появление новой элементной базы заставляет разработчиков приёмников искать новые схемотехнические и конструктивно-технологические решения.
Целью данной работы является создание нового приёмника пеленгования с высокими электрическими параметрами, при малых габаритах, массе и энергопотреблении. Этот результат может быть достигнут только широким использованием отечественных и зарубежных монолитных интегральных схем СВЧ.
М Инженерный вестник Дона, №5 (2021) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2021/6987
К приёмнику предъявляются следующие требования: •диапазон рабочих частот - сантиметровый; •тангенциальная чувствительность не хуже минус 95 дБ/Вт; •динамический диапазон входных сигналов при монотонной амплитудной характеристике не менее 46 дБ;
•длительность принимаемых импульсов - 0,1-100 мкс; •минимальные масса и габариты;
•предусмотреть возможность контроля работоспособности от внешнего генератора контрольных сигналов;
•предусмотреть дополнительный выход из точки соединения малошумящего усилителя и детектора;
•приёмник должен быть двухканальным.
Схема и конструкция
На рис. 1 приведена функциональная схема двухканального приёмника, разработанного в соответствии с заданными требованиями. Приёмник состоит из двух двухканальных переключателей А1 и А3, трактовых фильтров А4 и А6, управляемых аттенюаторов А7, А8, малошумящих усилителей А9-А12, направленных ответвителей А13, А14, детекторов А15 и А16, логарифмических видеоусилителей А17 и А18.
Переключатели А1, А3 и аттенюаторы А7, А8 выполнены на pin -диодах типа 2А553А-3. Фильтры А4 и А6 выполнены на микрополосковых линиях по схеме шлейфового фильтра. В качестве малошумящих усилителей использованы микросхемы АММР-5620. Детекторы выполнены на диодах с барьером Шотки типа 2А131А-3. Логарифмические видеоусилители А17, А18 выполнены на микросхемах типа AD8309.
М Инженерный вестник Дона, №5 (2021) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2021/6987
На плате управления установлены три микросхемы типа MADRC0005 и одна микросхема стабилизатора напряжения 142ЕН6А с выходным напряжением ± 5 В.
Конструктивно приёмник выполнен в виде модуля врубной конструкции размером 170*200*40 мм. При этом на передней панели блока размещены три входных соединителя СВЧ и два выходных соединителя СВЧ, выходы "видео", а также низкочастотный соединитель для подачи питания и управления. На задней стенке блока установлены два штыря для фиксации положения блока в кассете.
АММР-5620 А9 А11
Вход 1
4
А1
2А553А-3 А4
>
А7
Выход 1 ВЧ
А15
А13 2А131А-3 А17
SW
/\
гкс—)>
А2
Вход 2
ДБ
А5
A3
SW
X
ЛВУ
—> -п-
Выход 1 видео
Плата управления
А6
У
7
А8
А10
входугщ
А12
А14
ДБ
X
А16 А18
ЛВУ
V/
_П_
Выход 2 видео
Выход 2 ВЧ
Рис. 1. - Функциональная схема приёмника
Эксперимент
Эксперимент проводился на установке, структурная схема которой приведена на рис. 2.
М Инженерный вестник Дона, №5 (2021) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2021/6987
Рис. 2. - Структурная схема измерительной установки
В качестве источника сигнала служит генератор фирмы Keysight Technologies типа MXG-5183B. Индикатором выходного сигнала является осциллограф фирмы Le Croy типа 6051A. Питается приёмник от двух блоков питания типа Б5-47. Измерения проводились для длительности импульсов 10 мкс и периода повторения 100 мкс.
В первом эксперименте снималась амплитудно-частотная характеристика приёмника, при входной мощности минус 85 дБВт.
Результаты эксперимента заносились в таблицу 1. По данным таблицы 1 построен график на рис. 3. Из этого графика видно, что неравномерность АЧХ составляет:
Во втором эксперименте снималась амплитудная характеристика приёмника на центральной чистоте с шагом 2 дБ. Результаты эксперимента заносились в таблицу 2. По данным таблицы 2 построен график на рис. 4. Из этого графика видно, что амплитудная характеристика приёмника монотонна в динамическом диапазоне 48 дБ.
и
Таблица № 1
АЧХ приемника
ш 0,8 0,81 0,82 0,84 0,85 0,86 0,88 0,89 0,9 0,92 0,93
ивых, мВ 203 195 210 236 220 210 234 236 max 217 196 217
Ш 0,94 0,96 0,97 0,98 1 1,01 1,02 1,04 1,05 1,06 1,08
ивых, мВ 223 200 206 217 195 193 201 187 174 180 170
Ш 1,09 1,1 1,12 1,13 1,14 1,16 1,17 1,18 1,2
ивых мВ 178 182 185 181 170 180 170 160 min 172
ивых, мВ
Т/То
Рис. 3. - Амплитудно-частотная характеристика приёмника
Таблица № 2
Амплитудная характеристика приемника
Рвх, дБ/Вт -94 -92 -90 -88 -86 -84 -82 -80 -78
ивых, мВ 60 84 113 144 176 207 243 276 310
Рвх, дБ/Вт -76 -74 -72 -70 -68 -66 -64 -62 -60
ивых, мВ 345 384 418 449 477 502 524 552 576
Рвх, дБ/Вт -58 -56 -54 -52 -50 -48 -46 -44
ивых, мВ 599 624 646 669 691 708 722 667
Рвх дБ/Вт
Рис. 4. - Амплитудная характеристика приемника
М Инженерный вестник Дона, №5 (2021) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2021/6987
Выводы
Ниже в таблице 3 проведено сопоставление заданных и достигнутых параметров приёмника.
Таблица № 3
Основные параметры приёмника
Наименование параметра, Задано Измерено
размерность
Диапазон рабочих частот сантиметровый сантиметровый
Тангенциальная чувствительность, дБВт -95 -95
Динамический диапазон входных сигналов, дБ 46 48
Длительность входных импульсов, мкс 0,1-100 10
Минимальная скважность импульсов 2 10
Наличие входа контроля работоспособности
от генератора контрольных сигналов есть есть
Наличие дополнительного выхода из точки
соединения малошумящего усилителя и
детектора есть есть
Число каналов 2 2
Масса, кг, не более 1,2 1,15
Габариты, мм 170*200*40 170*200*40
Из этой таблицы видно, что все предъявленные требования выполняются.
При выполнении данного исследования была использована работа
[10].
Литература
1. Tsui J.B.Y. Microwave Receivers with Electronic Warfare Application. Wiley-Interscience Publication, 1986. - 460 p.
2. Wiley R.G. Electronic Intelligence: The Interception of Radar Signals, Artech House, Inc, MA, 1985. - 284 pp.
3. Рембовский А.М.,
Ашихмин А.В.,
Козьмин В.А.
Радиомониторинг. Задачи, методы, средства. 2-е издание - М. Горячая линия -Телеком, 2010. - 624 с.
4. Проектирование радиолокационных приёмных устройств. Учебное пособие. Под редакцией Соколова М.А. -М.: Высшая школа, 1984. -335 с.
5. Андрианов А.В., Губарев Д.Е., Зикий А.Н., Шакунов С.А. Экспериментальное исследование приёмника пеленгования. Всероссийская научная конференция "Проблемы современной системотехники". "Сборник научных статей". Вып. XIII. "Системотехника -2019", Таганрог, ЮФУ, с. 5-9.
6. Андрианов А.В., Губарев Д.Е., Зикий А.Н., Пустовалов А.И. Экспериментальное исследование приёмника прямого усиления. Радиотехника,2020, №11(22), с. 50-54.
7. Olly Holt. A. Sampling of RWRS and ESM System. Journal of Electronic Defence, 2015, №6, р.39.
8. Пустовалов А.И. Двухканальное приемное устройство СВЧ диапазона. Инженерный вестник Дона, 2010, №2. URL : ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2010/195
9. Безверхий В., Олейников А., Маргелов А., Сурженко И., Безверхий И. Современные средства для пассивного автоматического пеленгования и идентификации РЛС и их носителей. СТА, 2005, №2, с.62-66.
10. Асланов Г.К., Казибеков Р.Б., Мусамбов Р.Р., Мурзабеков М.М. Некоторые вопросы проверки точностных характеристик аэродромных автоматических радиопеленгаторов. Инженерный вестник Дона, 2020, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2020/6420
References
1. Tsui J.B.Y. Microwave Receivers with Electronic Warfare Application. Wiley-Interscience Publication, 1986. 460 p.
2. Wiley R.G. Electronic Intelligence: The Interception of Radar Signals, Artech House, Inc, MA, 1985. 284 pp.
3. Rembovskij A.M., Ashihmin A.V., Koz'min V.A. Radiomonitoring. Zadachi, metody, sredstva. 2-e izdanie [Radio monitoring. Tasks, methods, and tools. 2nd edition]. M. Goryachaya liniya. Telekom, 2010. 624 p.
4. Proektirovanie radiolokacionnyh priyomnyh ustrojstv. Uchebnoe posobie. [Design of radar receiving devices. Training manual]. Pod redakciej Sokolova M.A. M.: Vysshaya shkola, 1984. 335 p.
5. Andrianov A.V., Gubarev D.E., Zikij A.N., SHakunov S.A. Vserossijskaya nauchnaya konferenciya "Problemy sovremennoj sistemotekhniki". "Sbornik nauchnyh statej". Vyp. XIII. "Sistemotekhnika -2019", Taganrog, YUFU, p. 5-9.
6. Andrianov A.V., Gubarev D.E., Zikij A.N., Pustovalov A.I. Radiotekhnika, 2020, №11(22), p. 50-54.
7. Olly Holt. A. Sampling of RWRS and ESM System. Journal of Electronic Defence, 2015, №6, r. 39.
8. Pustovalov A.I. Inzhenernyj vestnik Dona, 2010, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2010/195
9. Bezverhij V., Olejnikov A., Margelov A., Surzhenko I., Bezverhij I. STA, 2005, №2, p. 62-66.
10. Aslanov G.K., Kazibekov R.B., Musambov R.R., Murzabekov M.M. Inzhenernyj vestnik Dona, 2020, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2020/6420
