4.1. Радиолокационная головка самонаведения

Радиолокационная головка самонаведения (РГС), установленная в ракете, предназначена для вы-работки и выдачи в автопилот команд управления ракетой, а также для обеспечения работы радио-взрывателя. Конструктивно РГС состоит из блока автоматики, отсека (блок СВЧ) с электронной аппаратурой, опорной антенны и антенного обтекателя. Блок автоматики представляет собой функционально законченный прибор, состоящий из коор-динатора и электронных узлов угловой автоматики. Отсек с электронной аппаратурой представляет собой сборное шасси, на котором размещается один из четырех сменных приборов на восемь литерных частот каждый и крепится опорная антенна. По внешнему виду приборы различаются только шифром, выгравированным на табличке передней панели с номерами литеров. Первичными источниками питания РГС являются постоянное напряжение (27±2,7) В и трехфазное переменное напряжение, среднеквадратическое значение которого (220±11) В, частотой (400±20) Гц. Время готовности РГС с момента подачи питающих напряжений по команде «ЦЕЛЬ» не более 14 с. Необходимый при полуактивном методе радиолокации подсвет цели производится передатчи-ком, расположенным на станции подсвета и наведения.
В качестве гетеродинирующего опорного сигнала используется сигнал подсвета цели, излучае-мый боковыми лепестками радиолокационной станции подсвета и принимаемый опорным приемни-ком РГС. Метод пеленгации моноимпульсный, осуществляемый трехканальной антенной. Перед пуском ракеты в РГС вводятся начальные данные целеуказания: наведение по углам ско-рости сближения (частота Доплера), угловой скорости вращения линии визирования и дальности в виде последовательного цифрового кода с цифровой вычислительной системы (ЦВС), так как в ра-диолинии коррекции (РЛК) и бортовом вычислителе принят цифровой способ передачи информации. После захвата сигнала цели в воздухе РГС формирует команды управления из измеренных зна-чений угловой скорости линии визирования и скорости сближения ракеты с целью. Для повышения вероятности захвата сигнала цели, совершающей маневр, предусмотрена воз-можность передачи по РЛК поправок целеуказания в РГС. По РЛК на несущей частоте сигнала под-света возможна также передача на РГС команд о характеристиках цели. В режиме захвата цели на траектории после схода ракеты данные начального целеуказания непрерывно изменяются в соответ-ствии с решениями уравнений движения ракеты в бортовом вычислителе.

Устройство и принцип действия РГС рассмотрим по функциональной схеме (рис. 15), на которой показаны каналы с входящими в них блоками:
• приемного (формируемый из головной антенны, смесителя, приемника, анализатора сигнала, перестраиваемого гетеродина и встроенных корпусных антенн);
• углового сопровождения (формируемый из головной антенны и блока селекции);
• бортового вычислителя и формирователя радиокоманд;
• радиокоррекции;
• электропитания.

Приемный канал.
Основное назначение:
• прием отраженных от цели высокочастотных сигналов, смещенных по частоте на величину доплеровского сдвига относительно частоты передатчика станции подсвета, и преобразование этих сигналов в сигналы промежуточной частоты с последующим узкополосным усилением;
• прием, преобразование и усиление прямого сигнала передатчика станции подсвета для ис-пользования его в качестве опорного сигнала для выделения сигнала доплеровской частоты и выде-ления и обработки частотно-модулированного сигнала;
• поиск и захват сигнала цели по доплеровской частоте и слежение за ее изменением, т.е. за из-менением скорости сближения ракеты с целью;
• выдача напряжения сигнала ошибки в канал углового сопровождения;
• распознавание сигнала источника шумовой помехи самоприкрытия и выдача команды «По-становка помех» («ПП1»);
• выдача команды «ЗАХВАТ ПО ЧАСТОТЕ» («ЗЧ») при захвате цели.

Отраженный от цели сигнал, имеющий доплеровский сдвиг по частоте относительно частоты пе-редатчика станции подсвета, принимается головной антенной, имеющей три канала по входу: сум-марный и два разностных (азимутальный и угломестный). Для осуществления автоматического сопровождения цели по направлению сигналы разностных каналов подвергаются синусно-косинусной модуляции в модуляторе и затем складываются с сигна-лом суммарного канала. Результирующий сигнал имеет амплитудную модуляцию, частота сканиро-вания, глубина и фаза которой определяются величиной и направлением отклонения цели от оптиче-ской оси антенны (равносигнального направления). На выходе модулятора сигнал делится пополам щелевым мостом на два противофазных (в смысле огибающей) сигнала. Опорный сигнал принимается встроенными корпусными антеннами, имеющими широкую диаграм-му направленности и обеспечивающими за счет этого прием при всех возможных эволюциях ракеты. Противофазные сигналы из модулятора и опорный сигнал из опорной антенны поступают на смеситель блока СВЧ, где осуществляется первое преобразование и предварительное усиление на промежуточной частоте в соответствующих усилителях. Гетеродинирующим сигналом для смесителя является сигнал кварцевого генератора, многократно умноженный в приборе «Умножитель частоты», усиленный и разделенный на два сигнала для головных и один для опорного каналов. Кварцевый генератор – это сменный прибор на восемь литерных частот. Таких приборов четыре, т.е. изделие может работать на 32 литерных частотах. Переключение литеров электронное (в преде-лах конкретно установленного кварцевого генератора). Для стабильности работы кварцевый генера-тор термостатирован, усилитель термостата размещается в «Умножителе частоты». Блок СВЧ имеет автономный источник питания.
Сигналы с предварительных усилителей промежуточной частоты головных каналов (1, 2) подаются на входы усилителей промежуточной частоты (4, 5) двухканального приемного устройства («Прием-ника»). Оба канала приемника одинаковы до выходного каскада (частотного дискриминатора). Сигналы головных каналов смешиваются с опорным сигналом, усиливаются и преобразуются в усилителях (4, 5) промежуточной частоты приемника. Гетеродинирующим при этом является сиг-нал, поступающий с кварцевого генератора перестраиваемого гетеродина. Опорный сигнал с выхода предварительного усилителя 3 промежуточной частоты поступает на усилитель 6 приемника, где он усиливается, преобразуется и снова усиливается. Гетеродинирующим для преобразования опорного сигнала является сигнал частоты 1,55 мГц, поступающий с кварцевого генератора перестраиваемого гетеродина, плюс частота, обязанная эффекту Доплера. Усиленные и продетектированные в приемнике сигналы головных и опорного каналов в двоич-ном коде поступают на блок радиокоррекции. Одновременно сигналы головных каналов, преобразо-ванные до частоты 250 кГц, подаются на выход РГС для контроля ее работы, а также на схему инди-катора сигнала в блоке «Анализатора сигнала». Эти же сигналы с частотой 250 кГц, продетектиро-ванные в блоках 4, 5 приемника, поступают в «Устройство АРУ» для работы схемы АРУ и формиро-вания сигнала ошибки для канала углового сопровождения. Для работы схемы слежения за частотой Доплера в гетеродин перестраиваемый подается напря-жение с усилителя 4 промежуточной частоты приемника. Захват сигнала цели по частоте производится в двухканальном автомате захвата (анализатор сиг-нала). Принцип действия автомата основан на замере длительности периода сигнала и подсчете числа периодов определенной длительности в течение анализа. Преобразованный в положительные им-пульсы сигнал из приемника поступает на автомат захвата, на выходе которого формируются сигна-лы команд. При появлении команд замыкается кольцо слежения за частотой Доплера в блоке пере-страиваемого гетеродина, частота которого предварительно выведена в диапазон частоты Доплера предполагаемой цели. Перестраиваемый гетеродин наводится на частоту Доплера предполагаемой цели напряжением, поступающим с бортового вычислителя. Сигнал ошибки для канала углового со-провождения формируется в приборе «Устройство АРУ», где сигналы цели с двух каналов головного приемника нормируются и затем складываются. При отсутствии захвата сигнала цели в полете наведение по частоте перестраиваемого гетероди-на на сигнал цели может корректироваться. Перестраиваемый гетеродин выдает напряжение, пропорциональное доплеровской частоте, во внешние цепи и бортовой вычислитель и формирователь радиокоманд.

Канал углового сопровождения.
Основное назначение:
• автоматическое сопровождение цели по направлению и формирование сигнала, пропорцио-нального угловой скорости визирования;
• стабилизация антенны в пространстве при колебаниях корпуса ракеты;
• отработка сигналов целеуказания при наведении антенны РГС на пусковой установке, а также сигналов углового положения антенны, выработанных бортовым вычислителем в полете с захватом на траектории;
• выбор и принудительное сопровождение по направлению одной цели из нескольких в случае групповой или мерцающей цели.

При наличии углового рассогласования между оптической осью антенны и линией визирования сигнал, отраженный от цели и принятый разностными диаграммами головной антенны, проходит че-рез электромеханический модулятор, где подвергается модуляции по амплитуде частотой сканирова-ния, причем сигналы каналов азимута и наклона модулируются по закону sin и соs соответственно и складываются с сигналом суммарной диаграммы. Далее сигнал делится щелевым мостом на два ка-нала. На выходе моста получаются два сигнала, модулированные противофазными сигналами оши-бок. Полученные сигналы усиливаются приемником и детектируются амплитудными детекторами. Далее производится вычитание сигналов, и полученный сигнал ошибки поступает в усилитель сигна-ла ошибки, где после соответствующего усиления разлагается с помощью фазовых детекторов на две составляющие: канала азимута и канала наклона. Схемное построение обоих каналов идентично, поэтому рассмотрим работу только канала угло-вого сопровождения. В канал углового сопровождения входит автономный контур стабилизации ан-тенны, включающий в себя усилители приводов каналов азимута и наклона.
Сигнал с датчика угла ДУСа (с устройством датчика можно ознакомиться по пособию [2]) посту-пает в усилитель сигнала ошибки, где усиливается, и на его основе формируется ток обратной связи в моментном датчике ДУСа, пропорциональный измеряемой угловой скорости системы по соответствующей оси. Кроме того, сигнал с ДУСа поступает на вход усилителей приводов каналов азимута и наклона, где происходит суммирование сигналов наведения и сигналов с тахогенератора. Сигнал обратной связи с тахогенератора используется в контуре стабилизации антенны для стабилизации скоростных характеристик силового привода. Положение антенны определяется суммарными сигналами наведения и отработки, которые суммируются в блоке связи пусковой установки. В случае возникновения парной ситуации (групповая цель) из блока селекции в цепь управле-ния каналом углового сопровождения подается сигнал. При этом в усилителе сигнала ошибки обну-ляется вход усилителя.

Канал бортового вычислителя и формирования радиокоманд.
Бортовой вычислитель (БВ) пред-назначен для приема и обработки полетного задания, переданного на ракету с пусковой установки. В режиме целеуказания при нахождении ракеты на пусковой установке БВ принимает информа-цию, формируемую вычислительными средствами и аппаратурой стартовой автоматики. Передавае-мая информация характеризует параметры цели и условия пуска и осуществляется импульсно-последовательным кодом. После схода ракеты с пусковой установки бортовой вычислитель производит оценку текущей дальности «ракета – цель», текущей скорости ракеты, текущих значений составляющих угловой ско-рости линии визирования в антенной системе координат. Для исключения возможных сбоев, связанных с переходом питания от наземного источника к бортовому и расстыковкой отрывного разъема ракеты, запоминание всей вводимой информации осуществляется в течение 60 мс после снятия команды +27В «ЗАПОМНИТЬ», формируемой в необратимом пусковом цикле. После захвата РГС сигнала цели и перехода в режим сопровождения по углам (режим самонаве-дения) БВ осуществляет оптимальную оценку угловой скорости линии визирования, что необходимо для управления антенной и выработки сигналов управления ракетой в формирователе радиокоманд при переходе из режима самонаведения в режим автономного управления при потере цели.

Канал радиокоррекции предназначен для приема, выделения, дешифрования и преобразования:
• сигналов поправок по дальности «ракета – цель»;
• скорости сближения «ракета – цель»;
• угловой скорости вращения линии визирования «ракета – цель» по азимуту (наклону);
• разовых команд, определяющих характеристики цели (низколетящая, групповая, баллистиче-ская).

Первичная обработка сигналов, используемых для кодирования передаваемой информации, про-изводится в приемнике, где опорный частотно-модулированный сигнал преобразуется в последова-тельность символов. Блок радиокоррекции предназначен для вторичной обработки информации, передаваемой по линии связи «самоходная огневая установка - борт ракеты», с целью выдачи в бортовой вычислитель попра-вок сигналов и разовых команд, характеризующих цель (низколетящая, групповая, баллистическая). Для считывания информации, передаваемой по линии радиокоррекции, в блок радиокоррекции поступают синхроимпульсы с бортового вычислителя.
Канал электропитания. Блок электропитания обеспечивает питание приборов и блоков РГС пе-ременным и выпрямленным напряжением. Первичным источником питания является трехфазное переменное напряжение, среднеквадратич-ное значение которого равно 220 В 400 Гц, и постоянное напряжение +27 В бортовой сети. До пуска первичное питание поступает от наземного источника питания пусковой установки. Перед сходом ракеты коммутирующее устройство переключает первичный источник питания с наземного на борто-вой генератор ракеты. В штатном режиме через 10 с после команды «ЦЕЛЬ» с РГС снимается команда « +27 В ВВ» (выключение выпрямителей), при этом с блока электропитания на блоки и приборы РГС подаются все питающие напряжения.