Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Теоретические основы лабораторной работы.




Автоматический радиокомпас устанавливается на борту летательных аппаратов (самолетов, вертолетов) и предназначается для измерения направления на наземные приводные или радиовещательные радиостанции и радиомаяки.

Для уяснения принципа действия радиокомпаса обратимся к упрощенной функциональной схеме устройств такого рода, изображенной на рис.1. Эта схема может рассматриваться как классическая. По такой схеме выполнялись радиокомпасы более ранних моделей. В дальнейшем рассмотрим особенности, присущие радиокомпасу АРК-15.

Радиокомпас представляет собой автоматический радиопеленгатор, в котором для пеленгования используется метод сравнения амплитуд (равносигнальный метод). В литературе этот метод называют иногда методом пеленгования по минимуму коэффициента амплитудной модуляции. Антенная система радиокомпаса состоит из ненаправленной и направленной (рамочной) антенн. Характеристики направленности ненаправленной и направленной, соответственно, антенн имеют вид:

f1(Θ)=1

f2(α,β)=sinα∙cosβ

Углы аир измеряются в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно. В дальнейшем, если не оговорено особо, будем полагать β=0 и cos(β)=l. Характеристики направленности антенн изображены на рис.2. Характеристика направленности рамки имеет резко выраженный минимум. Заметим, что фаза напряжения, снимаемого с ненаправленной антенны, не зависит от значения угла α. Фаза напряжения, снимаемого с направленной антенны, изменяется на π при изменении стороны уклонения относительно направления α=0. Последнее утверждение следует из того, что синус есть функция нечетная. При изменении угла уклонения от +α до –α знак синуса изменяется на обратный, что эквивалентно изменению фазы ВЧ сигнала на π. Вследствие этого сигналы ненаправленной и направленной антенн в секторе углов a = 0÷180 ° синфазны и при суммировании будут складываться, а в секторе углов α = 0÷(–180) противофазны и будут вычитаться. Результирующая характеристика направленности антенной системы имеет вид кардиоиды. При периодической коммутации фазы сигнала одной из антенн на ±π лепестки кардиоиды "перебрасываются", образуя тем самым равносигнальное направление.

Рис. 1 Упрощенная функциональная схема автоматического радиокомпаса

Рис. 2 Характеристики направленности антенны

Равносигнальное направление имеет два луча с углом между ними 180°. При этом возможна неопределенность измерений. Однако в автоматическом радиопеленгаторе ошибка пеленгования на 180° не возникает, так как только один из указанных лучей соответствует устойчивому состоянию равновесия системы.

Явления, имеющие место в радиокомпасе, несколько сложнее описанных выше. Будем полагать для простоты, что пеленгуемая радиостанция излучает тональный сигнал, хотя на самом деле радиостанция излучает модулированные колебания, передает связную или другую информацию. При принятом предположении можно написать для сигнала ненаправленной антенны, определяемого вектором электрического поля

u1(t)=Um1∙sinωt

и для сигнала рамки, определяемого вектором магнитного поля

u2(t)=Um2∙sinα∙cosωt

Сигнал, снимаемый с рамочной антенны, имеет сдвиг по фазе относительно фазы электрического поля в центре рамки π/2, а сигнал, снимаемый с открытой антенны, имеет фазу, совпадающую с фазой этого поля. Поэтому напряжения u1 и u2 сдвинуты по фазе на π/2. Этот фазовый сдвиг компенсируется в усилителе рамки (фазирующем контуре), на выходе которого

u2(t)=Um2∙sinα∙cosωt

Балансный модулятор, выполняющий функции коммутатора фазы сигнала рамки, преобразует гармоническое колебание в две составляющие боковых частот амплитудной модуляции (без несущей):

где КМ – коэффициент передачи балансного модулятора, Ω – частота опорного сигнала, создаваемого звуковым генератором. Амплитуду опорного сигнала полагаем равной единице. В суммирующем контуре происходит сложение сигналов U1(t) и Uбм(t). В результате образуется сигнал

UΣ(t)=Um1(l+m·sinα·cosΩt)·sinωt

где

Сигнал UΣ(t), действующий на входе приемника, модулирован по амплитуде. Величина модуля коэффициента амплитудной модуляции этого сигнала М=m∙|sinα| определяется степенью уклонения направления на пеленгуемую радиостанцию относительно равносигнального направления, а его фаза – стороной уклонения. В направлении пеленга рамочной сигнал исчезает, и сигнал в приемнике становится немодулированным. При возникновении уклонения появляется амплитудная модуляция. При изменении стороны уклонения фаза модуляции изменяется на π. Эпюры напряжений в характерных точках радиокомпаса приведены на рис.3. На этом рисунке 1 – напряжение от рамки; 2 – опорное напряжение звукового генератора; 3 – напряжение балансного модулятора; 4 – напряжение от открытой антенны; 5 –напряжение на входе приемника; 6 – напряжение на выходе детектора приемника.

Рис. 3 Эпюры напряжений в характерных точках радиокомпаса

Сигнал UΣ(t) фильтруется и усиливается в приемнике, а затем детектируется амплитудным детектором. Детектор и последующий ФНЧ выделяют огибающую AM, которая представляет собой низкочастотный сигнал частоты Ω. Амплитуда этого сигнала определяется степенью уклонения и в направлении точного пеленга равна нулю. В зависимости от стороны уклонения его фаза либо совпадает с фазой опорного напряжения, либо отличается на π.

Продетектированный сигнал и опорное напряжение поступают на фазовый детектор. На выходе фазового детектора возникает постоянное (медленно изменяющееся) напряжение, величина которого определяется уклонением направления на радиостанцию от направления точного пеленга, а полярность – стороной уклонения. Это управляющее напряжение подается на силовой привод рамочной антенны, состоящей из усилителя постоянного тока и реверсивного электрического двигателя (см. рис. 1). Двигатель устанавливает рамку в положение, в котором управляющее напряжение равно нулю и минимум характеристики направленности рамки сориентирован в направлении пеленгуемой радиостанции.

Автоматический радиокомпас представляет собой замкнутую систему автоматического управления (следящую систему) В динамике эта система осуществляет автоматическое слежение за направлением на выбранную радиостанцию. Выбор радиостанции осуществляется путем настройки приемника радиокомпаса на частоту радиостанции. Теперь обратимся к упрощенной функциональной схеме радиокомпаса АРК-15 (рис. 4) и рассмотрим ее отличия от схемы, приведенной выше.

В радиокомпасе АРК-15 в качестве направленной антенны используется система, состоящая из двух взаимно перпендикулярных неподвижных рамок и гониометра. Эта система эквивалентна одной подвижной (вращающейся) рамке.

Одна из рамок располагается вдоль строительной оси самолета, другая – перпендикулярно к ней. Гониометр состоит также из двух взаимно перпендикулярных полевых (статорных) обмоток и искательной (роторной) обмотки. Полевые обмотки гониометра запитываются от катушек рамок.

На каждую из двух взаимно перпендикулярных рамок наводятся напряжения, амплитуды которых определяются выражениями:

U1=E∙hg1∙sinα

U2=E∙hg2∙cosα

где E – максимальное значение напряженности поля в точке приема; hg1, hg2 – действующие высоты рамок 1, 2 антенн; α – угол между продольной осью самолета и направлением на радиостанцию.

Создаваемые напряжениями U1, и U2 точки в полевых обмотках гониометра и возникающие вокруг них магнитные поля и пропорциональны этим напряжениям.

Результирующее магнитное поле Н равно геометрической сумме полей Н1 и Н2. Модуль вектора поля и фаза . В частном случае идентичности рамок Н12 и, следовательно, Ф=α.

Таким образом, направление вектора магнитного поля составляет с нормалью к плоскости первой полевой обмотки гониометра угол Ф, равный углу α, который составляет направление прихода радиоволны, с плоскостью первой рамки антенны.

Напряжение на клеммах искательной обмотки гониометра определяется ее ориентацией относительно вектора результирующего поля так же, как Э.Д.С. на клеммах подвижной рамки зависит от ее ориентации относительно вектора напряженности электромагнитного поля. Вращение искательной обмотки гониометра эквивалентно вращению рамки. Таким образом система, состоящая из двух взаимно перпендикулярных неподвижных рамок и гониометра, эквивалентна подвижной рамочной антенне. Однако в конструктивном отношении такая система обладает преимуществами: антенна может быть выполнена теплостойкой, устойчивой к механическим воздействиям; для вращения искательной обмотки гониометра требуется силовой привод меньшей мощности.

Второе отличие радиокомпаса АРК-15 состоит в устройстве его выходной части. Для вращения искательной обмотки гониометра используется маломощный двухфазный реверсивный двигатель переменного тока. Одна фаза двигателя запитывается опорным напряжением от звукового генератора. Вторая фаза двигателя запитывается усиленным напряжением низкой частоты, снимаемым с детектора приемника.

Рис. 4 Упрощенная функциональная схема радиокомпаса АРК-15

 

Фазовый детектор в схеме АРК-15 отсутствует. Роль фазового детектора выполняет реверсивный электродвигатель. При изменении фазы выходного напряжения приемника на направление вращения двигателя изменяется на обратное. При нулевом выходном напряжении приемника двигатель, естественно, находится в состоянии покоя.

В остальном принцип действия радиокомпаса АРК-15 аналогичен принципу действия классической модели компаса.

vikidalka.ru - 2015-2018 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных