Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием (2003) (1186261), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Основными методами снижения выходного уровня собственных пгумов ретранслятора является частотная фильтрация !с использованисм узкополосных фильтров, фиксированных или перестраивасмых), введение дополнительного затухания и специальных подавителей шума, сушественно сни>каюших уровень собственных шумов на выходе усилительной цепочки ретранслятора. С целью повышения выходной моц>ности станции помех можно включать в параллель как ЛБВ, работаюшие в импульсном режиме, так и ЛБВ, работающие в непрсрывном режиме. Входной сигнал подается по двум или болес параллельным каналам. Сигналы в параллельных каналах должны быть одинаковой частоты и амплитуды и иметь соответствуюшие фазы.
Сами каналы должны иметь малые потери н низкий КСВН. Сложение мопшости параллельных каналов осушсствляется с помощью мостовых схем. По мере совершенствования радиолокационных ракетных комплексов возникает необходимость совершенствования существующих систем РЭП с целью повышения мощности помехи, не до>кидаясь поступления на вооружение новых систем РЭП.
На рис. 12.1 показано, как можно, нс затрагивая коммутируюшего устройства и антенной системы, повысить на бдБ (или более, если ввести дополнительные СВЧ-компонента>) излучаемую мошность существуюшей системы РЭП. 310 На рис. 12.1,а показана структурная схема существующей системы РЭП, коз.орая подвсргастся модернизации. Передатчик этой системы подключается к коммутирующему устройству, сосдиняюшему его выход с одной из четырех направленных антенн. Для того чтобы повысить гко~дность этой систе- мы, в линии, соеднняюшей коммутирующее устройство с антеннами, включаются две диаграммообразуюшие схемы н ЛБВ, как показано на рис.
12.1,6. Структу- Рие. 12.1. Сгруктурные схемы существующей системы Ра обеих диаграммообразующих РЭ1! («) и ее модификация (о) с повышенной яыхслн й схем одинакова, но схема № 2 мощностью рассчитана на более высокую выходную мощность. Камсдая из этих схем может представлять собой, например, матричную схему Батлера. Сигнал, поступивший на вход ! диаграммообразуюшей матричной схемы № 1, делится поровну между четырьмя каналами с ЛБВ, но в каждом канале фазы сигналов будут различными.
Это различие фаз обусловливает то, что после усиления 1!БВ все си:налы поступят на выход 1 диаграммообразуюшсй матричной схемы № 2. Подобным образом все номера входов схемы № 1 совпалакп с номерами выходов схемы № 2. Выходная мощность системы в целом при этом возрастает в 4 раза за вычетом потерь в днаграммообразуюших схемах и дополнительных фидерных линиях. Применение этого метода увеличения выходной мощности приводит к повышению коэффициента усиления системы в целом. Чтобы в этих условиях получить развязку, возможно потребуется компенсация усиления илн принятие мер по улучшению развязки между антеннами.
Также долмяна быть обеспечена в известных пределах идентичность фазовых характеристик ЛБВ. Выходная мощность сушсствуюшей системы РЭП также может быть повышена, сели поставить ЛБВ в камозый антенный тракт системы. В этом случае, однако. будет использоваться усиление только одной ЛБВ, питаюшей один излучающий элемент рсшсзки, в то время как описанная вьппс модификация позволяет использовать для запитки этого нзлучаюшсго элемента все ЛБВ. Основной тиц современных ЛГ>В использует спиральную замедляющую систему, позволяющую обеспечить работу в очень широкой полосе (1...2 октавы).
Возможности по охлаждению спирали ЛБВ обычно ограничивают ес мошностные характеристики ЛБВ, особенно на частотах выше 10 ГГц. Лампы бегущей волны, использующие связанные рсзонаторьп более узкополосны (до 40 %), но позволяют получить более высокие уровни мощности, чем ЛЬВ со спиралью (примерно на порядок). Такис ЛБВ более подходящие в качестве оконечных каскадов станций помсх прикрытия, где более критична максимальная мощность, чем рабочая полоса частотьь Технологические успехи в разработке ЛБВ с замсдляюШсй системой в виде спирали позволили существенно расширить рабочий диапазон частот, повысить КПД н выходную мощность.
311 Достигнутое псрекрьпие по частоте 3:1 дало возможность перекрыть диапазон частоты 2,5...18 ГГц двумя ЛБВ, по значительно снизило стоимость передатчиков помех, в которых стоимость ЛБВ и соответствующих элелгентов достигает 47;4 стоимости системы РЭП. Обычно ЛБВ разрабатываются для непрерывного режима работы или импульсного. так как требования к условиям рабо~ы спирали оказываются несовместимыми, Возможным рсшением может быть применение отдельных ЛБВ для калсдого режима. Желательный уровень мощности для ЛБВ этого типа составляет 200 Вт в непрерывном режиме и 2 кВт — в импульсном в рабочей полосе 3:1. Идеальная ЛБВ для с~вицин помех индивидуальной защиты должна располагать возможностью работать в двух режимах, чтобы заменить две параллельно работающие ЛБВ одной.
Такая ЛБВ была разработана и обеспечила увеличение импульсной мощности над уровнем непрерывной мощности почти на порядок в октавной полосе. Двухрежимная ЛБВ можсч работать а трех различных режимах: нспрерывном, импульсном и в комбинированном, когда непрерывный и импульсный существуют одновременно. ЛБВ с соленоидной магнитной фокусирующей системой позволяют достичь мощности в непрерывном режиме 2 кВт а диапазоне 2...4 ГГц, 1,5 кВт в диапазоне 4...8 П ц и 1 кВт в диапазоне 8...12 ГГц.
Масса такой чиповой ЛБВ составляет 9 кг, тогда как масса ЛБВ с периодической магнитной фокусировкой — всего лишь 2,5 кг. Кроме того, эти ЛБВ требуют жидкостного охлаждения, тогда как для ЛБВ с периодической магнитной фокусировкой достаточно использовать обычный контактный теплоотвод. ЛБВ с замедляющей структурой на связанных резонаторах имеют полосу 25 ',4, но позволяют достичь мощности 10 кВт в непрерывном режиме и 1 МВт в импульсном режиме. Такие приборы в основном используются в системах создания помех прикрытия.
Импульсная мощность ЛБВ с замедляющей сисгсмой в виде спирали ограничивастся явлением возникновения паразитного возбуждения за счет появления обратной волны до уровня 2,5 кВт для диапазона 1...2 ГГц, 2,5 кВз для диапазона 23 4 ГГц, 2 кВт для диапазона 4...8 ГГц и 1,5 кВт для диапазона 8..16 ГГц. В будущем за счет улучшения охлаждения может быть достигнута импульсная мощность 10 кВт. Для старых типов ЛБВ допустимый коэффициент заполнения составлял 2 '4, а для новых — !5... ! О) '.о.
Амплитудная характеристика ЛБВ обычно имеет линейную часть и область насыщения, где выходная мощность относительно слабо меняется от входного сигнала„п область перенасыщения, где выходная мощность уменьшается с увеличением мощности входного сигнала. В системах РЭП мощные ЛБВ обычно работают в области насыщения при максимальном КПД. Лампы, которые использую~ся для раскачки мощных ЛБВ, обычно работают в линейном режиме с максимальным коэффициентом усиления. При изменении уровня входного сигнала оз линейной области к насьпдснию, фаза усиленного сигнала в мошной ЛБВ меняется от 60 до 100' и типовая всличина коэффициента преобразования АМ в ФМ составляет 6",дБ. Работа ЛБВ в режиме насыщения уменьшает глубину АМ входного сигнала.
При наличии двух и более сигналов на входе мощной ЛБВ происходит существенное обогащение спектра выходного сигнала продуктами на комбинационных частотах. Уровни компонент этого спектра зависят не только от мощности сигналов па входе и нелинейности амплитудной характеристики ЛБВ, но и от коэффициента усиления на частоте спектральных составляющих. Когда на вход ЛБВ поступает мощный сигнал, то он уменьшает усиление для слабых 312 сигнаюв, существующих одновременно с ним. В случаях усиления двух мощных сигналов, усиление каждого из них уменьшается.
На рис. 12.2 показана зависимость изменения коэффициента усилсния для типовой ЛБВ большой мощности при наличии на ее входе двух входных сигналов равной амплитулы. Сигнал частоты б соответствует середине частотного диапазона ЛБВ, тогда как сигнал частоты Гз изменяется на + 500 МГц относительно несущей частоты ~;. Разность между Рис. 12.2. Эффекг подавления типовым ЛБВ при люшностами этих ДвУх сигналов на выхоле олноаременномусилеиии несколькихсигиалов ЛБВ показывает, что сигнал с меньшей частотой уменыпает коэффициент усиления усилителя и может подавлять сигнал более высокой частоты на 8...10 дБ. В связи с невозможностью прогнозирования уровней выходных сигналов при заданных уровнях мощности зтнх сигналов на входе усилителя в режиме одновременного усиления сигналов используется режим разделения во времени сигналов разных частот путем быстродействующего переключения несущей частоты входного сигнала.
Временная коммутация приводит к расширению спектра выходного сигнала в зависимости от скорости переключения и энергетическим потерям из-за скважности в излучении сигпжш помехи на его частоте. Другим перспективным направлением увеличения излучаемой мощности является применение в станциях помех активных ФАР, использующих ЛБВ в каждом излучаюгдем элементе.
В этом случае применяются миниатюрные ЛБВ с выходной мощностью 40 Вт, которые могу быть непосредственно соединены с излучателями решетки. Характеристики этих ЛБВ согласованы по фазе не хуже 10' и по коэффициенту усиления ие более 2 дБ. Срок службы миниатюрных ЛЕВ составляет 10000 ч. Дальнейший прогресс в разработке АФАР для систем РЭП связан с достижениями в арсснид-галлиевой технологии.
Разработаны сверхширокополосные усилители, работающие на средней и верхней частях диапазона частот 2...20 ГГп. В настоящее время они широко использу.- ются в ФАР с большим числом элементов, так как излучаемая мощность ФАР пропорциональна квадрату числа элементов решетки. Выходная мощность одного такого усилителя падает обратно пропорционально частоте в диапазонс 2...30 ГГц. В 1331 сообщается, что выходная мощность усилителя в диапазоне 2...10 ГГц достигает нескольких ватт в более узкой октавной полосе (табл. 12.1). Таблица 12.1, Характеристики широкополосных гибридньгх арсснид-галлиевых усилителей 313 Основным недостатком полупроводниковых усилителей по сравнению с ЛБВ является то, что они нс могут обеспечить тс же уровни мощности, что и ЛБВ.
Если в диапазоне ниже 20 ГГц требуется обеспечить более 5 Вт непрерывной мощности в октавной полосе частот или более 2 Вт в многооктавной полосе, то единственным решением может быть только применение ЛБВ. Кроме того, полупроводниковые усилители хорошо работают в непрерывном рсжимс и хуже в импульсном !увеличение мощности всего на 3...6 дБ). В импульсном режиме получены пиковые могцпости 120 Вт в!6% полосе на частоте 3 ГГц при коэффиписите заполнения 1 %. Полупроводниковые усилители на арсенидс-галлия обладают существенными преимуществами над ЛБВ в части надежности, линейности, малых питающих напряжений, меныпих размеров и массы в широкой рабочей полосе частот и меньшего коэффиписнта шума.
Эти достоинства постоянно стимулируют исследования и разработки в области дальнейшего повышения выходной мощности и щирокополосности этих приборов. В частности, использование монолитной технологии изготовления таких усилителей уже позволило разработать усилители на арсениде-галлия для систем РЭП с достаточно высокими характеристиками (табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
