СИНХРОНИЗАТОР НАВИГАЦИОННОЙ
РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ „НАЯДА-5 ”
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРОТОРНОЙ РАБОТЫ
Утверждено кафедрой ЭКС как методическое указание для выполнения лабораторной работы по дисциплине «Радионавигационные приборы и системы» направление 6.100301 «Судовождение и энергетика судов» от . .2013 г., протокол №4
Одесса, 2013
Синхронизатор НРЛС «Наяда-5»: методическое указание для выполнения лабораторной работы / Демиденко П.П. – Одесса: ОНМА, 2013.
Рецензент: профессор кафедры ЭКС Вагущенко Л.Л., д.т.н., проф.
СОДЕРЖАНИЕ
Стp.
Перечень принятых терминов, сокращений и обозначений ……………3
I. Цель работы ...............................................................................................3
П. Контрольные вопросы .............................................................................3
Ш. Содержание отчета .................................................................................4
IV. Основная часть ........................................................................................4
4.1. Порядок выполнения работы ................................................................4
4.2. Назначение синхронизатора .................................................................5
4.3. Синхронизатор НРЛС "Наяда-5" ..........................................................5
V. Список используемой литературы ........................................................11
Перечень принятых терминов, сокращений, обозначений
РЛС - радиолокационная станция
НРЛС - навигационная радиолокационная станция
ЗГ - задающий генератор
ФС - формирователь синхроимпульсов
ДЧ -делитель частоты
И - индикатор РЛС - иногда обозначают ИКО
П - приемопередатчик РЛС
СК - синхронный коммутатор
ГР - генератор развертки
КРВ - коммутатор развертки и визира
МВ - мультивибратор
ЭП - эммитерный повторитель
УС-1, УС-2 - усилитель первый, усилитель второй
Д1, Д2, ДЗ - делители частоты первый, второй, третий
ФИ - формирователь импульсов
Инв - инвертор
К - коммутатор
АСУ - блок автоматической стабилизации временной задержки
и управления режимами передатчика
ВРУ - временная регулировка усиления
I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является:
а) ознакомиться с работой синхронизатора в составе НРЛС;
б) изучить принцип формирования синхронизирующих импульсов;
в) изучение основных параметров синхроимпульсов;
г) освоение структурной схемы формирования синхроимпульсов.
ІІ. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
2.1. Для чего необходимо синхронизировать работу устройств, блоков НРЛС?
2.2. В каком временном соотношении находятся между собой индикатор и передатчик?
2.3. Какие способы синхронизации НРЛС известны Вам?
2.4. Как работает задающий генератор?
2.5. Для чего предназначен формирователь синхроимпульсов?
2.6. Для чего предназначен делитель частот?
2.7. Одинакова ли частота следования синхроимпульсов в зависимости от шкал дальности НРЛС?
2.8. Почему в НРЛС "Наяда-5" запуск индикатора (при работе передатчика) осуществляется из передатчика?
2.9. Для чего в НРЛС "Наяда-5" используется режим изменения частоты следования запускающих импульсов (т. наз. режим вобуляции) и чему равно изменение частота?
2.10. С помощью какого органа управления осуществляется
режим вобуляции?
2.11. Рассчитать длительность, импульса подсвета и частоту запускающих импульсов на шкале I миля.
ІІІ. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
3.1. Назначение синхронизатора.
3.2. Структурная схема синхронизатора.
3.3. Зарисовать все исследуемые импульсы с выхода ЗГ и ДЧ (снятые при работе НРЛС на шкалах: 1,2 мили; 4,8 миль; 16,32 мили и 64 мили).
3.4. По заданию преподавателя рассчитать период (частоту) следования запускающих импульсов.
3.5. Выводы по работе.
IV. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
4.1. Порядок выполнения работы
После ответов на поставленные преподавателем вопросы и допуска к работе необходимо выполнить практическую часть (При этом обязательно необходимо соблюдать технику безопасности!).
Для выполнения практической части работы необходимо включить НРЛС "Наяда-5" . Для этого необходимо:
1. Включить пакетник - переключатель судовой сети,
расположенный на стене слева от ИКО, там же нажать черную
кнопку ПУСК, тем самым запустив электромашинный преобразователь судовой сети, расположенный в агрегатной и, убедившись,
что горят индикаторные лампочки БОРТ СЕТЬ и 220 В 400 Гц на
приборе НУ, расположенном выше пакетного переключателя, включить индикатор НРЛС "Наяда-5" тумблером PЛC-OTKЛ. Этот тумблер
находится слева вверху под откидной крышкой панели управления
ИКО.
2. Установить с помощью потенциометров ЯРКОСТЬ ВН (визир направления) и ЯРКОСТЬ РАЗВЕРТКИ слабое свечение электронного визира и развертки. Кнопка П3, расположенная на индикаторе справа вверху, должна быть отжата, т.е. приемопередатчик должен быть выключен. Антенну включать не обязательно.
3. Открыть, отвинтив два винта, защитную крышку индикатора, найти гнездо ~ 400 Гц 220 В на блоке ВП -12,6/ 12,6-3 и подсоединить к нему шнур питания осциллографа. Для уяснения временного соотношения между изучаемыми импульсами осциллограф необходимо синхронизировать с помощью внешней синхронизации, подавая на внешний запуск осциллографа выходные импульсы задающего генератора (ЗГ, контрольное гнездо K-1 на дополнительной текстолитовой панели слева вверху около задающего генератора).
Дальнейшая практическая работа заключается в следующем:
1. С гнезда K-1 «снять» эпюры синхроимпульсов с помощью осциллографа (определив при этом длительность импульса и, период их повторения Тп, полярность и их размах на всех шкалах.)
2. Увеличив чувствительность вертикального усилителя (вход У осциллографа), добиться устойчивого изображения , а затем зарисовать синхроимпульсы с выхода делителя частот Д (контрольное гнездо К-2) особо обратив внимание на величину временной задержки Tз между импульсом с выхода ЗГ и импульсом ДЧ. (Для этого необходимо включить приемопередатчик П-3).
Определить те же параметры синхроимпульсов, как в предыдущем пункте.
Просмотреть, оценить и зарисовать эти же импульсы в режиме "ЛОЖНЫЕ СИГНАЛЫ" (на шкале 16 миль), нажав кнопку с этим же названием (находится ниже тумблера РЛС-ОТКЛ.).
3. Все изучаемые импульсы с соблюдением масштаба, зарисовать в отчете по работе.
4.2. Назначение синхронизатора
Синхронизатор РЛС "Наяда-5" предназначен для согласования во времени (синхронизации) совместной работы индикатора, передатчика и приемника.
Синхронизатор вырабатывает кратковременные импульсы с различной частотой повторения (в зависимости от шкал дальности), которые обеспечивают синхронную работу модулятора передатчика, схемы временной регулировки усиления приемника, получения развертки сигнала и электронного визира, правильное положение меток неподвижных кругов дальности, подвижного круга дальности на электронно-лучевой трубке индикатора.
4.3. Синхронизатор РЛС "Наяда-5"
4.3.1. Синхронизатор РЛС "Наяда-5" состоит из трех основных устройств:
1) задающего генератора (ЗГ);
2) субблока формирователя синхроимпульсов (ФС);
3) делителя частоты (ДЧ).
Задающий генератор и делитель частоты конструктивно расположены в индикаторе (И), а формирователь синхроимпульсов в приемопередатчике (П) РЛС.
Синхронизатор вырабатывает синхронизирующие импульсы с частотой повторения:
- 3000 Гц - на шкалах 1,2 мили;
- 1500 Гц - на шкалах 4,8 мили;
- 750 Гц - на шкалах 16,32 мили;
- 500 Гц - на шкале 64 мили.
Упрощенная структурная схема синхронизатора приведена на рис.4.1.
Рис.4.1. Структурная схема синхронизатора
Задающий генератор (рис. 4.2) состоит из: мультивибратора (МВ), работающего в автоколебательном режиме; эмиттерного повторителя (ЭП), усилителя (УС-1), трех делителей частоты с коэффициентами деления 2 и 3 (соответственно Д1, Д2 и Д3); коммутатора (К), формирователя импульсов (ФИ ), инвертора Инв, второго усилителя (УС-2) и оконечного эмиттерного повторителя. 
Рис.4.2 Структурная схема задающего генератора
Мультивибратор вырабатывает импульсы отрицательной полярности частотой 3000 Гц, которые через эмиттерный повторитель (ЭП) поступают на усилитель (УС-1). УС-1 согласовывает входные уровни транзисторных схем (ЭП) с выходными уровнями делителей Д1 ... Д3 (триггеров), выполненных на микросхемах.
Полученные после делителей сигналы поступают на коммутатор (К). С его выхода импульсы с выбранной частотой повторения поступают на формирователь импульсов (ФИ), представляющий собой ждущий мультивибратор, формирующий импульсы длительностью 0,6 ... 2 мкс (см. рис.4.3) соответствующей частоты повторения
Рис. 4.3. Осциллограмма синхроимпульса
Сформированные импульсы через инвертор и усилитель (УС-2) поступают на вход оконечного эмиттерного повторителя (ЭП), предназначенного для согласования выхода УС-2 с низкоомной нагрузкой.
Для обеспечения режима вобуляции (работы блока ЗГ с переменной - "качающейся" частотой посылки зондирующих импульсов – этот режим применяется для подавления отраженных ложных сигналов), частоту мультивибратора (MB) модулируют, подавая на базу одного из транзисторов MB напряжение 8 В частотой 400 Гц. Осуществляется это нажатием кнопки "Ложные сигналы" на пульте управления индикатора.
Как известно, в навигационных радиолокационных станциях любой модели, синхронизирующие (иногда их называют - запускающие) импульсы используются для синхронизации работы индикатора, передатчика, приемника (в схеме ВРУ).
В индикаторе синхроимпульсы обеспечивают работу схем (формирование) разверток сигнала, электронного визира и других вспомогательных меток, а в передатчике - формируют в модуляторе импульсы, воздействующие на высокочастотный генератор (магнетрон). В приемнике с помощью синхроимпульсов запускается схема формирования сигнала BРУ (временной регулировки усиления).
Следует отметить одну особенность формирования синхроимпульса при включении передатчика, а именно - необходимо учитывать время задержки импульса запуска магнетрона относительно импульса, сформированного в ЗГ. Это время задержки возникает из-за конечного времени распространения синхроимпульса от ЗГ к модулятору передатчика по проводу, из-за задержки времени переключения и срабатывания звеньев магнитного модулятора, из-за инерционности антенного переключателя и т.д.
Поэтому, начало развертки луча на электронно-лучевой трубке индикатора должно быть задержано на суммарное время всех задержек синхроимпульса, происходящих в приемопередатчике.
Все эти задачи решает субблок формирователя синхроимпульсов (ФС)иблок автоматической стабилизации временной задержки и управления режимами передатчика (АСУ) приемопередатчика (см. рис.4.1).
Субблок ФС формирует с помощью блока АСУ управляющий
импульс для модулятора передатчика; управляющий импульс в
приемное устройство - в схему формирования временной регулировки усиления (ВРУ).
Только после того, когда сформированы указанные выше импульсы, из субблока ФС поступают на делитель частот (ДЧ) (см. рис. 4.1).
Так как индикатор РЛС "Наяда-5" является унифицированным. (например, два таких индикатора используются в РЛС "Енисей-Р"), в нем существует возможность внешней синхронизации - или, так называемый режим "Ведущий" и "Ведомый".
Синхронизирующий импульс, возвращающийся из субблока ФС при работе индикатора в режиме "Ведущий" проходит блок ДЧ без деления частоты, но с определенной временной задержкой, благодаря которой выходной импульс с ДЧ будет совпадать с моментом излучения сверхвысокочастотного колебания передатчиком. Если же индикатор используется в режиме "Ведомый", то задающий генератор (ЗГ) отключается и на блок ДЧ поступают импульсы от "Ведущего" (внешнего) индикатора, который запускает при этом и приемопередатчик. Блок ДЧ делит частоту повторения, импульсов "Ведущего" индикатора таким образом, чтобы она соответствовала шкале дальности "ведомого" индикатора. Если частота запуска существенно отличается от шкалы дальности "ведущего" индикатора, то развертка на экране "ведомого" индикатора будет отсутствовать и на панели управления засветится табло "ПЕРЕКЛЮЧИТЬ ШКАЛУ".
Поступая на синхронный коммутатор (СК) (см. рис. 4.1)
синхронизирующие импульсы обеспечивают вырабатывание им прямоугольных импульсов запуска генератора развертки (ГР), импульсов запуска коммутатора развертки и визира (КРВ), а также положительных импульсов подсвета развертки и визира.
4.3.2. К определению частоты следования запускающих импульсов
Частота следования запускающих импульсов (синхронизирующих импульсов) НРЛС определяется, исходя из уравнения:
, где 
(1)
где: D – шкала дальности действия НРЛС;
Тп- период следования запускающих импульсов;
С - скорость распространения радиоволн (в практических расчетах принимается С = 
м/с).
Частота следования запускающих импульсов Fn, исходя из уравнения (1)
определяется уравнением (2).
. (2)
Однако, на практике 
. (3)
Например, на шкале 4 мили, из (2) Fп= 20245 Гц, однако, согласно уравнению (3) Fп = (2024,5 ... 4049) Гц.
Необходимость понижения частоты следования синхроимпульсов относительно теоретических расчетов можно проиллюстрировать рисунком 4.4.
На рис. 4.4а приведен пример формирования запускающих (синхронизирующих) импульсов согласно теоретическому расчету, например Dшк= 4 мили, тогда, согласно (1), Тп = 49,5 мкс. На рис. 4,4б показаны пилообразные импульсы, создающие развертку на экране РЛС, а на рис. 4.4в видеоимпульсы целей, полученных на выходе видеоусилителя в результате облучения этих целей СВЧ колебаниями данной РЛС. Из рис. 4.4в видно, что
1-я и 2-я цели находятся в пределах шкалы 4 мили, а 3-я цель - находится далее 4 миль (дальше Dшк). Однако, во время 2-й развертки (см. рис. 4.4б) видно, что эта цель будет отображаться на экране РЛС раньше, чем 1-я и
2-я цели (см. рис. 4.4г). Т.е. - на индикаторе РЛС отображается ложная цель, т.к. она находится за пределами Dшк.
Рис.4.4
Для того, чтобы избавиться от ложных целей частоту повторения СИ уменьшают (период следования Тп увеличивают в 5...8 раз. Т.е., для нашего примера, Тп = (247,5...396) мкс. В таком случае эпюры (аналогично рис. 4.4) будут выглядеть так (см. рис. 4.5.).
Рис.4.5
У. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
5.1. Прибор «И», техническое описание Л.А.2.943.019 ТО.
5.2. Судовые радиолокационные станции: Атлас /А.М.Байрашевский,
В.Ф. Волынец, О.В. Кононов, и др. Под ред. A.M. Байрашевского, 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1986, 144 с.
5.3. Демиденко П.П. Судовые навигационные радиолокационные станции. Учебное пособие. Одесса,2004. 163 с.
5.4. Коновалов В.В., Причкин О.Б. Судовые радиолокационные станции "Наяда-5" и "Енисей-Р". - М.: В/о "Мортехинформреклама", 1984, 30 с.
5.5. Широких И.П. Ремонт судовых радионавигационных приборов. М.: Транспорт, 1985, 142 с.