4.2. Следящий координатор цели
4.2.1. Устройство следящего координатора цели
Следящий координатор цели (СКЦ) предназначен для непрерывного автоматического определения угла рассогласования между оптической осью координатора и линией ракета-цель, слежения за целью и выработки сигнала, пропорционального угловой скорости визирования цели (л). Он состоит из собственно координатора и электронного блока.
Координатор включает в себя два основных узла: статор и ротор (гироскоп).
Статор обеспечивает вращение ротора гироскопа, его электрическое арретирование и электромагнитную коррекцию и состоит из фланца и приклеенных к нему катушек - коррекции, вращения, разгона, пеленга (арретира) и ГОН.
Ротор представляет собой вращающийся с частотой г постоянный кольцеобразный магнит с явно выраженными полюсами, установленный на кардановом подвесе, обеспечивающим ротору возможность "прокачиваться" на углы пеленга. На роторе закреплены детали оптической системы, два фотоприемника (основного и вспомогательного каналов) и два предусилителя сигналов (рис. 4.3).
Для извлечения информации об ошибке рассогласования времяимпульсная модуляция лучистого потока осуществляется путем вращения фотоприемников основного (ФП ОК) и вспомогательного (ФП ВК) каналов, расположенных в фокальных плоскостях каналов, с нанесенными на них масками определенной конфигурации, обеспечивающими обратную зависимость длительности импульсов от угла рассогласования (см. рис. 2.12). Применение вращающихся фотоприемников позволяет заметно уменьшить площадь их чувствительного слоя и за счет уменьшения радиационного шума (2.12) повысить их чувствительность.
Сущность процесса модуляции заключается в следующем (рис. 4.4). Чем меньше ошибка рассогласования (угол между оптической осью гироскопа и направлением на цель), тем ближе к оси вращения ФП фокусируется изображение источника излучения в виде пятна рассеяния малых размеров, т.е. ошибка рассогласования пропорциональна радиусу окружности (положения Ц1 и Ц2), по которой "засвечивается" ФП изображением цели. Так как угловая скорость вращения ФП с масками постоянна (г), то время "засветки" ФП будет обратно пропорционально радиусу окружности "засветки" (2.7). Направление рассогласования будет определяться угловым положением ротора-магнита с ФП и маской, при котором изображение цели "засвечивает" ФП.
Рис. 4.3. Оптическая схема координатора:
1 – аэродинамический насадок; 2 – обтекатель; 3 – бленда с ртутным демпфером; 4 – линза с контр-зеркалом; 5 – ход лучей потока основного канала; 6 – светоделительный (интерференционный) фильтр; 7 – линза; 8 – ФП ОК; 9 – зеркало-магнит; 10– предусилитель основного канала; 11 – предусилитель вспомогательного канала; 12 – ход лучей потока вспомогательного канала; 13 – ФП ВК
Рис. 4.4. Времяимпульсная модуляция лучистого потока в ТГСН 9Э410
Электронный блок СКЦ предназначен для преобразования модулированного лучистого потока в электрический сигнал управления синусоидальной формы на частоте вращения гироскопа, амплитуда которого пропорциональна углу рассогласования, а фаза определяет направление рассогласования. В состав электронного блока СКЦ входят (рис. 4.5):
ФП ОК и ФП ВК;
предусилители основного (ПУ ОК) и вспомогательного (ПУ ВК) каналов;
усилитель с АРУ;
схема переключения;
усилительно-преобразовательные элементы;
усилитель коррекции;
схема ближней зоны.
Фотоприемники обеспечивают преобразование модулированного лучистого потока в модулированный электрический импульс, длительность которого обратно пропорциональна углу рассогласования, а момент его появления (фаза) определяет направление рассогласования. В качестве ФП ОК используется охлаждаемый до температуры порядка –2000С фоторезистор, выполненный на базе сурмянистого индия (InSb), диапазон спектральной чувствительности которого соответствует длинам волн излучения 3,5...5 мкм. В качестве ФП ВК используется неохлаждаемый фоторезистор, выполненный на базе сернистого свинца (PbS), диапазон спектральной чувствительности которого соответствует длинам волн 1,8...2,8 мкм (см. рис. 2.13).
Предусилители обеспечивают предварительное усиление сигналов с ФП до уровня, превышающего наводки "паразитных" сигналов во вращающемся контактном устройстве и достаточного для работы последующих схем. Каждый ПУ представляет собой операционный усилитель на микросхеме, коэффициент усиления которого изменяется в широких пределах сигналом со схемы АРУ.
Усилитель с АРУ производит нормирование импульсного сигнала с предусилителя основного канала и вырабатывает сигнал АРУ для регулировки коэффициентов усиления предусилителей (одинакового для основного и вспомогательного каналов) в широких пределах, в зависимости от мощности лучистого потока, падающего на ФП. Схема АРУ работает только по сигналу с ПУ ОК. При этом форма сигнала, полученная после его обработки в ПУ, в общем сохраняется.
Схема переключения (рис. 4.6) предназначена для селекции целей от организованных и фоновых помех и включает в себя логические элементы, срабатывающие при выполнении определенных условий..
Рис. 4.5.Функциональная схема электронного блока СКЦ ТГСН 9Э410
Входными сигналами схемы переключения являются сигналы с ПУ ОК, ПУ ВК, пускового механизма и усилителя коррекции. Отличительным признаком излучения целей, по сравнению с излучением организованных высокотемпературных помех типа ЛТЦ и отраженной фоновыми образованиями солнечной энергии, является спектральная плотность излучения этих источников (см. рис. 1.12).
Рис. 4.6. Схема переключения СКЦ
Поэтому, если в поле зрения ТГСН попадает излучение цели, то отношение сигнала с ПУ ОК к сигналу с ПУ ВК будет больше единицы, и схема переключения сформирует пропускающий строб на схему управления. Если же в поле зрения ТГСН попадает излучение ЛТЦ, то это отношение будет меньше единицы и пропускающий строб схемой переключения не формируется. Защита ТГСН от собственного излучения протяженных фоновых образований обеспечивается самим видом модуляции лучистого потока (чем больше длительность импульса, тем меньше ошибка рассогласования).
Усилительно-преобразовательные элементы (см. рис. 4.5) в свой состав включают:
схему управления;
избирательный усилитель;
амплитудный детектор с фильтром;
нелинейный элемент;
фазовращатель;
избирательный усилитель огибающей.
Схема управления представляет собой двухвходовую схему "И", на один вход которой поступает импульсный сигнал с усилителя с АРУ, а на второй – пропускающий строб со схемы переключения.
Избирательный усилитель предназначен для усиления импульсного сигнала таким образом, чтобы обеспечить требуемую зависимость амплитуды первой гармоники сигнала на выходе амплитудного детектора от ошибки рассогласования (U1.= f()). При этом выбор полосы пропускания и резонансной частоты производится с учетом заданных характеристик пятна рассеяния изображения цели в плоскости ФП ОК, формы маски ФП и частотных характеристик тракта обработки сигнала до усилителя. Характеристики избирательного усилителя оптимизируются с учетом действия шума и фона.
Амплитудный детектор предназначен для выделения первой гармоники импульсного сигнала, амплитуда которой обратно пропорциональна длительности импульса. Фильтр амплитудного детектора обеспечивает предварительную фильтрацию гармонического сигнала с амплитудного детектора.