Функциональные элементы современных рлс

1.

Тема 2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ СОВРЕМЕННЫХ РЛС
№№
занятия
1.
2.
3.
4.
Наименование занятия
Общие сведения об электронных
приборах
Общие сведения об электронных
приборах
Параметры радио и видеоимпульсов,
их частотные характеристики
Цепи формирования и
преобразования импульсов
Время,
ч
2
2
2
2

2.

5.
6.
7.
8.
9.
10.
Генератор синусоидальных
колебаний. Усилители
радиолокационных сигналов.
Режим работы генераторов
несинусоидальных напряжений
Генераторы несинусоидальных
напряжений
Схема управления импульсами,
согласования и коммутации
Общие сведения об автоматических
устройствах РЛВ
Общие сведения о системах
электропитания РЛВ
2
2
2
2
2
2

3.

Тема 2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
СОВРЕМЕННЫХ РЛС
Занятие 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ
ПРИБОРАХ
Вопросы занятия.
1.Электровакуумные приборы,
термоэлектронная эмиссия.
2.Двухэлектродная лампа – диод. Принцип
работы и анодная характеристика.
3.Трехэлектродная лампа – триод. Принцип
работы и анодно-сеточная характеристика.
4.Многоэлектродные лампы. Лучевой тетрод.

4.

слайд № 4
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ (ЭВП)
ЭВП называются такие устройства, действие которых
основано на использовании электрических явлений в вакуумной
части этих устройств
Электронные лампы, действие
которых основано на использовании только электронного потока, движущегося в пространстве высокого вакуума.
Газоразрядные приборы,у
которых в переносе
электрических зарядов
участвуют, как электроны, так
и ионы, получающиеся
вследствие ионизации газа,
заполняющего прибор.

5.

слайд № 5
ЯВЛЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ.

6.

слайд № 6
оксидный слой
Бн
Бн
Бн
н
нить накала
теплостойкая изоляция
а.
б.
в.
г.
УСТРОЙСТВО КАТОДОВ:
а, б, в – прямого накала; г – косвенного накала.
к
выводы
н

7.

слайд № 7
анодная
цепь
анод
анод
Rн
катод
катод
(нить накала)
Прямого накала
Ua
нить
накала
Косвенного накала
Ea
+ Uн -
- +
накальная цепь
ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА – ДИОД.

8.

слайд № 8
АНОД – служит для притягивания к себе электронов,
выделяемых (излучаемых) катодом, и создает внутри
лампы поток свободных электронов.
КАТОД – металлический электрод, из которого
вырываются электроны.
БАЛЛОН – стеклянная, металлостеклянная или
металлическая оболочка, внутри которой в высоком
вакууме смонтированы электроды.
ЦОКОЛЬ – служит для включения лампы в схему с
помощью имеющихся на нем штырьков.

9.

слайд № 9
A
+
V
R
Ea
_
V
-
+
СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ДИОДА

10.

слайд № 10
U”н
Ia
U’н
I”a
Ia
Ia
S=
I’a
Ua
Ua
Ua
0
U’a
U”a
АНОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИОДА

11.

слайд № 11
Ia
S
Ua
Крутизной характеристики называется
величина, показывающая на сколько
миллиампер изменится анодный ток,
если анодное напряжение изменить на
один вольт (при неизменном напряжении
накала).
Ua
Ri
Ia
Внутреннее сопротивление переменному
току представляет собой отношение
приращения анодного напряжения и
вызванного им приращения анодного тока
1
Ri
S
ПАРАМЕТРЫ ДИОДА

12.

слайд № 12
Ia
A
Ic
C
Ua
Ra
К
Н
Н
Iк
_ +
Uc
_ +
~Uн
Ec
Схема включения триода.
Ea

13.

слайд № 13
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИОДА
Анодно – сеточной характеристикой триода называется
график, показывающий зависимость анодного тока Iа от
изменения напряжения на сетке Uс при постоянном напряжении анода Uа.
Ia = f (Uc)
Uc = const.
Сеточная характеристика триода показывает зависимость
тока сетки Ic от изменения напряжения на сеткеUc при
постоянном анодном напряжении Ua
Ic = f (Uc) при Ua = const

14.

слайд № 14
Ia, Ic
(мА)
25
в
I”a
Ia
20
I’a
15
г
Uc
б
10
г’
в’
5
-16
Uc (В)
б’
a
-12 -8
-4
Есо
0
4
8
12
16
ХАРАКТЕРИСТИКА ТРИОДА.

15.

слайд № 15
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТРИОДА
I a
S
U c
Крутизна характеристики S показывает,
на сколько миллиампер изменится анодный ток
при изменении напряжения на сетке на 1в,
Ua
если анодное напряжение постоянно.
Коэффициент усиления триода показывает, во
Uc
сколько раз изменение сеточного напряжения
при Ia=const
воздействует на анодный ток сильнее, чем такое
1
же изменение анодного напряжения.
D
Проницаемость лампы – Д – величина, обратная
коэффициенту усиления
Внутреннее сопротивление триода переменному
U a
Ri
току Ri – это отношение изменения анодного
I a
напряжения к вызванному им изменению анодного
тока при постоянном напряжении на сетке.
при Uс=const

16.

слайд № 16
ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ТРИОДА
Ia Ua Uc
S Ri D
1
Uc Ia Ua

17.

слайд № 17
С а.с.
(проходная)
С с.к.
(входная)
Са.к.
(выходная)
МЕЖДУЭЛЕКТРОДНЫЕ ЕМКОСТИ ТРИОДА.

18.

слайд № 18
СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ТЕТРОДА.

19.

слайд № 19
ЛУЧЕВОЙ ТЕТРОД И ПЕНТОД.

20.

слайд № 20
ВЫВОДЫ:
Основными свойствами ЭВП являются:
-односторонняя проводимость (лампа пропускает
электрический ток только в одном направлении –
от анода к катоду);
-возможность управления электронным потоком
лампы, а следовательно и током, проходящим через
лампу;
-мощность, затрачиваемая на управление током
лампы мала по сравнению с мощностью,
получаемой в ее анодной цепи.

21.

слайд № 21
ТЕМА 2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
СОВРЕМЕННЫХ РЛС
ЗАНЯТИЕ 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ
ПРИБОРАХ
Вопросы занятия.
1. Газоразрядные (ионные) приборы.
Маркировка электронных ламп.
2. Общие сведения о
полупроводниковых приборах.
3. Использование полупроводниковых
приборов в устройствах РЛВ.

22.

слайд № 22
ГАЗОРАЗРЯДНЫМИ ИЛИ ИОННЫМИ
приборами называются электровакуумные
приборы, в которых прохождение тока
вызвано не только электронами, но и
заряженными частицами – ионами.

23.

слайд № 23
U
Uз
Uст
Iст.min
Iст.
Iст.max
Iст.
ВОЛЬТ – АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА CТАБИЛИТРОНА.

24.

МАРКИРОВКА ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП
Первый
элемент
Число,
указывающее
напряжение
накала в
вольтах
(округленно).
Для
генераторных
ламп первым
элементом
является
буква «Г»
Второй элемент
Буква,
характеризующая
тип лампы:
Д- диод;
Х- двойной диод
детекторный;
Ц- двойной диод
выпрямительный
(кенотрон);
С – триод;
Н – двойной
триод;
и т.д.
слайд № 24
Третий
элемент
Четвертый элемент
Число,
указывающее
номер
заводской
разработки.
Буква, указывающая на
конструкцию лампы
(баллона):
С – стеклянный;
П – пальчиковая серия;
К – керамическая
оболочка;
Д – лампа с дисковыми
выводами;
Ж – желудевая
конструкция;
отсутствие буквы –
металлический
баллон.

25.

ТЕМА 2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
СОВРЕМЕННЫХ РЛС
ЗАНЯТИЕ 3. ПАРАМЕТРЫ РАДИО И ВИДЕОИМПУЛЬСОВ,
ИХ ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Вопросы занятия.
1. Параметры импульсов.
2. Частотные спектры импульсных
колебаний.
3. Влияние частотного спектра на
основные показатели импульсных
РЛС.

26.

ВИДЫ И ФОРМЫ ИМПУЛЬСОВ
U
Видеоимпульсы
U
слайд № 26
Радиоимпульсы
t
t
t
t
t
t
t
t

27.

слайд № 27
ВИДЕОИМПУЛЬСОМ (ВИ) называется
кратковременное изменение постоянного тока
или напряжения от ранее установившегося
постоянного уровня
РАДИОИМПУЛЬСОМ (РИ) называется
кратковременное изменение высокочастотного
колебания тока или напряжения от
ранее установившегося постоянного уровня

28.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ОДИНОЧНОГО ВИДЕОИМПУЛЬСА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
слайд № 28
Форма импульса.
Полярность импульса
Амплитуда импульса Um или Im .
Длительность импульса u .
Длительность переднего фронта ф.
Длительность заднего фронта (спада) сп.
Вершина импульса.
Крутизна фронта импульса Sф.

29.

слайд № 29
U
Вершина
В
Um
0,9 Um
С
U
0,5 Um
0,1 Um
А
ф
и
сп D
t
РЕАЛЬНЫЙ ИМПУЛЬС НАПРЯЖЕНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ

30.

1.ФОРМА ИМПУЛЬСА. В радиолокации чаще всего
слайд № 30
встречаются прямоугольные, трапециидальные,
треугольные, пилообразные, остроконечные и
экспоненциальные.
2.ПОЛЯРНОСТЬ ИМПУЛЬСА. Различают импульсы + и полярности.
3. АМПЛИТУДА ИМПУЛЬСА Um или Im. Это максимальное
значение U или тока за время действия импульса.
Амплитуда импульса измеряется в вольтах,
Квольтах, мвольтах, мквольтах или амперах, мА, мкА.
4. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСА U. Под длительностью
импульса u понимается интервал времени от момента
появления импульса до момента его исчезновения.
Длительность импульса измеряется в секундах,
миллисекундах, микросекундах, наносекундах.

31.

5. Длительность переднего фронта ф – это время
слайд № 31
нарастания напряжения (тока) от 0,1Um до
0,9Um. амплитудного значения.
6. Длительность заднего фронта (спада) сп - это
время нарастания напряжения (тока) от 0,1Um до
0,9Um. Амплитудного значения.
7. Вершина импульса – это плоская часть
импульса, на протяжении которой величина
импульса остается неизменной, либо изменяется
незначительно (5-10)%
8. Крутизна фронта импульса Sф равна
отношению амплитуды импульса к длительности
фронта.
Sф = Um / ф

32.

слайд № 32
U
Um
Uср.
0
t
u
tn
Tn
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ.

33.

ПАРАМЕТРЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСИ
ИМПУЛЬСОВ
слайд № 33
Период повторения импульсов Тп – это интервал
времени от момента появления одного импульса
до момента появления следующего импульса той
же полярности.
Тп = и + Tп
Частота повторения импульсов (Fп) – это
величина, обратная периоду повторения.
Fп =1 / Тп

34.

Скважность импульсов (Q) – это отношение
периода повторения Тп к длительности импульса и
слайд № 34
.
Q = Tп / и
Среднее значение импульса – это такое значение
напряжения (тока, мощности), которое получается,
если эти величины за время импульса
распределить равномерно на весь период
повторения.
u
Um
Ucp I , P Um I , P Um I , P k
Tn
Q
P max Q Pcp Q Pucm.

35.

СУЩНОСТЬ МЕТОДА
ГАРМОНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
слайд № 35
любое периодическое несинусоидальное колебание
(последовательность импульсов) можно
представить бесконечным тригонометрическим
рядом Фурье, включающим постоянную
составляющую и синусоидальные составляющие
различной частоты, амплитуды и фазы;

36.

слайд № 36
оценивается передача через электрические
цепи и каскады каждой из синусоидальных
составляющих согласно известным основным
законам электротехники (комплексного метода
решения уравнений Кирхгофа);
для получения последовательности импульсов
на выходе цепей или каскадов осуществляется
суммирование всех синусоидальных
составляющих (гармоник).

37.

слайд № 37
Математическое выражение ряда Фурье для последовательности
импульсных сигналов имеет следующий вид:
f (t ) A0 ( An cos n t Bn sin n t ),
n 1
f(t) –несинусоидальная периодическая
функция с периодом А0 - постоянная составляющая
An – амплитуда косинусоидальной
составляющей n гармоники
Вn - амплитуда синусоидальной
составляющей n -гармоники
- частота основной гармоники
n - номер гармоники.
Tn
1
A0
Tn
2
An
Tn
1 2
;
Fn
Tn
f (t ) dt;
0
Tn
2
Bn
Tn
f (t ) cos n t dt;
0
Tn
f (t ) sin n t dt;
0
2
2 Fn
;
Tn

38.

слайд № 38
Uвх
t
U0
U1
t
t
3
t
5
t
U3
U5
Uвых
t
РАЗЛОЖЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ
ИМПУЛЬСОВ.

39.

СПЕКТРАЛЬНАЯ ДИАГРАММА.
1
Un
слайд № 39
t
0
Umn
Um
0
1
Совокупность гармонических составляющих, которые
представляют последовательность импульсных сигналов,
называют частотным спектром, а графическое
изображение – спектральной диаграммой.

40.

слайд № 40
U
Tn
и
и
2
2
Uп
t
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВИДЕО ИМПУЛЬСОВ
ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ

41.

слайд № 41
U
Tu
u
Um
t
0
Umn
Um
U(t)=
Sin f
f
Нулевые гармоники
f
Fn
3Fn
2Fn 4Fn
1
2
3
u
u
u
Постоянная
Каждая гармоническая составляющая амплитудного
составляющая
спектра изображается вертикальной линией, длина которой
Um
в выбранном масштабе соответствует амплитуде гармоники,
а положение ее на оси абсцисс определяется частотой
гармоники
СПЕКТР ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВИ

42.

u
Um
слайд № 42
Un
Tn
Um
Sin f
U(t)=
f
f
f 0 Fn f 0 Fn
f02
f 01 f 0
1
u
f0
f 01 f 0
1
u
f02
АЧС ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
РАДИОИМПУЛЬСОВ

43.

слайд № 43
u’
>
u
Umn
u’ > u
Tп’ = Tп
f
f0
При увеличении и частота нулевых гармоник уменьшается, т.е. происходит сужение спектра, а при уменьшении и спектр расширяется. поэтому для передачи
импульсов большой длительности требуется устройство с меньшей полосой пропускания.
ЗАВИСИМОСТЬ ФОРМЫ СПЕКТРА ОТ И

44.

Umn
’> T
Tп п
Fп > Fп’
слайд № 44
f
1
f0
u
f0
1
f0
u
При увеличении Тп интервал между
соседними гармониками уменьшается, т.е.
спектр становится более плотным.
ЗАВИСИМОСТЬ ФОРМЫ СПЕКТРА ОТ ТП

45.

Umn
Ni – количество
импульсов в пачке
слайд № 45
Ni
f
1
f0
u
f0
1
f0
u
Для одиночного импульса при Тп спектр станет сплошным.
При уменьшении Тп 0 спектр представлен прямой линией,
параллельной оси абсцисс, т.е. в спектре останется лишь
постоянная составляющая.
ЗАВИСИМОСТЬ ФОРМЫ СПЕКТРА ОТ NI В ПАЧКЕ

46.

слайд № 46
U
U
1
2
f0
…
N
t
Tn
и
t
п
f01=f0 - 1
и
f0 - Fn f0
f
f1=f0+ 1
и
f
Fn 2Fn
f01= 1и
СПЕКТР ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ РИ И ВИ

47.

ВЫВОДЫ:
слайд № 47
Форма огибающей спектра является строго определенной
для импульсного напряжения данной формы.
2. Амплитуды гармоник с увеличением номера гармоники в
общем уменьшаются, но уменьшение их происходит не
непрерывно.
3. Гармоники, заключенные между двумя нулевыми точками,
имеют одну и ту же фазу. При переходе через 0 фаза
изменяется на 180 градусов.
4. Точки перехода огибающей спектра через нуль не зависят от
частоты повторения импульсов Fn, а определяются
1.
длительностью импульса и (f0 = m / и).
5.
6.
Чем короче длительность импульса и, тем выше значение
нулевых гармоник f01, f02, f03 и т.д., т.е. спектр расширяется.
При увеличении Тп спектр гармонических составляющих
становится более плотным.

48.

слайд № 48
ВОЗДЕЙСТВИЕ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЦЕПЬ
К
Uвх
Uвых=k*Uвх
Линейная электрическая цепь
К
K
Кмах
0,707Кмах
F (Гц)
0
F (Гц)
АЧХ идеально неискажающей
электрической цепи
0
а
Fн
F
б
Fв
Реальная АЧХ видео усилителя