Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Обозначения «О» и «я» указывают на изменение фазы принимаемого Н-образной антенной сигнала на 180' при изменении азимута (пеленга) от значения а до 180'+а. Из векторной диаграммы рис. 6.3,6 следует, что разностное напряжение, снимаемое с Н-образной антенны, сдвинуто по фазе на 90' относительно сигнала центральной антенны. й(/ а = агсзй 4 (/ (6.2) (6.3) лаю =(-/„,5!Пцсозйз/созе)я/, где коэффициент передачи балансных модуляторов принят равным ! . Несущая частота езр вводится в спектр сигналов (6.3) при их сложении с сигналом центральной антенны, который после поворота его по фазе на 90' имеет вид ,„= (/„соя аз,/. В результате такого сложения на входе приемника формируется суммарный сигнал нвх =(/ (1+глав созЖ+глгсояПз/)созе'о/* (6.4) который имеет амплитудную модуляцию с часютами Я, и ьзь причем коэффициенты глубины модуляции гл, =((/„,/(/„„)сока и жь =(с/„/(/ )з1ла зависят от азимута (пеленга) а, а фазы огибающих с частотами й~я принимают значения 0 или 180' в зависимости от того, каким лепестком ДНА той или другой антенны принимается сигнал пеленгуемой радиостанции.
Эти сигналы усиливаются в общем ПУТ и разделяются фильтрами на его выходе для получения соотношения (6.2). С к ная схема а ого АРП ис. 6.4). В состав АРП входят следующие элементы: блок формирования информативного сигнала, приемник, блок обработки выходного сигнала приемника и индикатор.
Первый из перечисленных элементов включает в себя антенную систему, балансные модуляторы (БМ) и антенный усилитель (АУ). Здесь производится предварительная обработка принятых антеннами сигналов в соответствии с соотношениями (6.3)-(6.4). Для балановой 126 где Ц и я, — коэффициенты передачи каждого из каналов ПУТ. Однако применение двухканальной системы нецелесообразно главным образом из-за высоких требований к идентичности коэффициентов передачи каналов, так как а = а только при /и = 1,.
Поэтому обычно в АРП применяют частотное уплотнение сигналов в приемном тракте. С этой целью каждый из сигналов (6.! ) подвергается баяансной модуляции с частой й, в первом канале и й, — во втором. Известно, что при балансной модуляции образуется сигнал, спектр которого содержит только боковые составляющие с частотами о>е+П, з, где оз, — несущая частота (предполагается, что модуляция пеленгуемого сигнала отсутствует). Соответствующие сигналы имеют вид ие ~ =(/ созпсозй~/созезе/, Рис. 6.4.
Обобщенная структурная схема амплитудного АРП модуляции используются гармонические колебания с частотами Е, и Ег (порядка нескольких килогерц), получаемые от генераторов опорных напряжений (ГОН)(Е~ з = йаз/2я). Приемник производит селекцию и усиление сигнала (6.4) и может представлять собой приемное устройство штатной самолетной УКВ- радиостанции. Обработка выходного (продетекгированного) сигнала приемника сводится к выделению сигналов с частотами Я~ и 12, с помощью фильтров (Ф) и получению напряжений постоянного тока, пропорциональных япа и сова путем детектирования в фазовом детекторе (ФД): (Ге,=Ь,; иВ„=Ь,, (6.5) где Гг — коэффициент пропорциональности.
Сигналы (Гам и (Ге,з после преобразования в Пр используются для отклонения луча электронно-лучевого индикатора (ЭЛИ). Угол гр отклонения луча ЭЛИ при идентичных антеннах равен пеленгу ЛА: (6.6) Точность н пеленга ионная ч вствнтельность ампли ного АРП Из основного уравнения РНУ а = Мн, где М масштабный коэффициент, связывающий определяемый навигационный элемент И'= а с измеряемым информативным параметром сигнала т, следует, что вызываемое дестабилизирующими факторами изменение информативного параметра Ьч приводит к пеленгационной погрешности Аа, которая при данном Ьт будет тем меньше, чем меньше М.
С другой стороны, чем меньше М, тем больше будет чувствительность РНУ к изменению а . Другими словами, чем больше значение НМ, тем больше будет прнра- 12б щенне ч, приходящееся на 1' изменения азимута. Величина П = 1/М называется пеле«галлон«ой чувствительностью радиопеленгатора. Для конкретизации сказанного вернемся к рис. 6.3 и рассмотрим наиболее простой случай, когда пеленг (азимут) ЛА а = аь.
Здесь угол а, соответствует точке пересечения диаграмм ДН и ДН в секторе О < а ~ 90' . В этом случае сигналы от обеих антенн равны. Поэтому направление аь называкл раелосиглолычьии лолраелеииен (РСН). Будем считать, что диаграммы ДН и ДН„соответствуют функциям / (а) и 6 (а), причем эти функции описываются однотипными соотношениями (6.1) и /',(а,) = /,(а,) = / (а,).
Кроме того, примем, что тракты прохождения сигналов двух антенн от выхода последних до индикатора идентичны, тогда информативный параметр сигнала (6.4) ч = гл, /т, = /, (а) //, (а) . Если имеет место погрешность Аа, то ей будет соответствовать новое значение информативного параметра: ч+/зч = /„' (аь -ьЬа)/7, (аь -Аа) . (6.7) Анализ соотношения (6.7) проще всего провести путем разложения функции /; (ь+ ас) в ряд Маклорена с учетом малости величины аь: /; (аь + Ьа) = /' (а,) 1 Ьа/,"(аь) + О, 5Ьа ~ /'(аь) + ...
Тогда /; (а„)+да/ (аь) 1+Пда и 1+ 2ПАа = 1+ П Аа, /; (а,) — Аа/,'(аь) 1- ПАа где П =/,'(аь)/ /,(аь) — пеленгационная чувствительность амплитудного АРП. Учитывая, что ч(а ) =1, окончательно получаем Г:::::::) Аа = /зч /П = М*Ьч. (6.8) Из формулы (6.8) следует, что для повышения точности пеленгации надо увеличивать крутизну ДНА в точке измерения азимута (в рассматриваемом случае — на РСН) и уменьшать уровень сигнала в этой точке. Последняя рекомендация, реализуемая в методе минимума, приводит к снижению помехоустойчивости РП н поэтому нецелесообразна.
Применительно к антеннам амплитудных АРП увеличения / (а,) можно достигнуть, увеличивая относительный разнос Н/Х вибраторов. С увеличением Н/Х форма ДНА тем сильнее отклоняется от «восьмерки», чем больше с!/Х, а при И/ "к ~!становится многолепестковой, что 127 приводит к неоднозначности отсчета пеленга. Кроме того, увеличение 4/х сопровождается появлением погрешностей разноса. Погрешность разноса /ьа есть следствие искажения формы ДНА при больших ЮЛ.
Для ее оценки используют соотношение ~1( аГ)'. Аа =агсгя — ~я — ~ в1н4а ~24( Л,~ Погрешность Ьа меняется при изменении азимута (пеленга), достигая максимума через каждые 22,5'. Заметим, что несмотря на систематический характер погрешности Ьа, ее учет или компенсация весь- Р' ма затруднительны в АРП, работающих в диапазоне частот (длин волн). При И/Л=0,5 значение Ьа„доходит примерно до 6', а при И/Л<0,2 значение Ьа, й1'. Из сказанного следует, что допустимая погрешность разноса, ограничивает ЮЛ и максимальное значение пелеигационной чувствительности амплитудных АРП, а следовательно, и их предельную точность. Второй по значению погрешностью АРП можно считать искажение ДНА, главной причиной которого (при тщательном проектировании антенной системы) является влияние сигналов, отраженных от окружающих АРП местных объектов. Оценить возникающую при этом погрешность Ьа„, можно тем же способом, что и соответствующую погрешность стандартного фазового канала азимута РСБН (см.
п. 5.2 и рис. 5.15). Анализ показывает, что К,' в1па„ 1оа„,1= агсзй 1+ К сова где К вЂ” модуль коэффициента отражения; а„— разность азимутов ЛА и отражающего объекта. Амплитуда этой погрешности 1оа„,~ ~К, т.е. может достигать нескольких градусов даже при одном отражающем объекте. Поэтому применяют специальные меры по установке АРП на свободных открытых площадках и поднимают антенную систему АРП как можно выше над поверхностью земли. Полная погрешность амплитудного АРП о., = 3', что соответствует линейной погрешности около 5км на дальности 100 км от АРП. Фазовый доплеровский АРП принадлежит к тому же классу РНУ, к которому относится и канал азимута РСБН с доплеровским радиомаяком, только доплеровский сдвиг вводится в частоту принимаемого АРП сигнала, а не в частоту излучаемого радиомаяком сигнала. Поскольку в 128 обоих вариантах РНУ на входе приемника действует частотно-модулированный (ЧМ) сигнал, формируемый на участке трассы распространения радиоволн между передатчиком и приемником, то для уяснения принципа работы рассматриваемого АРП полезно обратиться к п.
5.2. В доплеровском АРП информативным параметром является фаза доплеровского сигнала, численно равная азимуту ЛА. Доплеровский сдвиг частоты, как и в соответствующем радиомаяке, получается путем имитации вращения вибратора с частотой Р;, для чего используется специальная антенная система. Антенная система опле овского АРП состоит из антенной решетки (АР) имеющей, например, 1б ненаправленных вибраторов, расположенных по окружности с радиусом г (около 1,5 м).
Вибраторы поочередно подключаются коммутатором (К) (рис. 6.5) к общей нагрузке с частотой г,р =30 Гц. Рис. 6.5. Структурная схема фазового доплеровского АРП Кроме того, в состав антенной системы входит центральный ненаправленный вибратор (ЦВ), расположенный в центре окружности (в центре антенной решетки) и служащий для получения немодулированного сигнала несущей частоты (в предположении, что пеленгуется непрерывный немодулированный сигнал). При имитации вращения вибратора появляется доплеровский сдвиг частоты (см.
рнс. 5.14): Р' =-(г/р)й, 81п(й, /-а)=-а/ з(п(йм/ — а), где су'=(г/Х)й -девиация частоты (среднее значение ф- около 120 Гц). Сигнал на вхо е и иемника (Прм) образуется в устройстве формирования (УФС). Прн приеме немодулированного сигнала напряжение, поступающее на УФС с коммутатора К, имеет вид и, =(/,соз(гср/ — лра„,соз(й,„г — а)~, где рль„— — 2лг/Х вЂ” индекс фазовой модуляции. 5 — 3168 129 Малость значения ф' затрудняет выделение информативной части сигнала (6.9) на несущей частоте. Поэтому эту составляющую переносят на поднесушую частоту у'„(порядка нескольких килогерц) с помощью балансной модуляции.
Модулирующее напряжение в„= сг„созга„г для балансных модуляторов БМ-1,2 вырабатывает генератор управляющих и опорных сигналов (ГУОН). На выходах БМ-1,2 действуют сигналы ввы =(Гдв!л(езрг рвем сов(яррг я)]совезп (6.10) ив„, = сг, сов( герр — тр„сов(12,рг -а)]в1о рз„г. (6.1 1) Результирующий сигнал на входе Прм формируется при суммировании на контуре сложения (КС) сигналов (6.10), (6.11) и сигнала от ЦВ и„= (г сов езрг и может быть записан в следующем виде в =сг„сов(серг-~в„г+т „сов(Г1, г-а)])+(Г совгорг. Ст к ная схема опле вского АРП, кроме УФС, содержит Прм, устройство обработки сигналов (УОС) и электронно-лучевой индикатор. В качестве последнего обычно используется индикатор кругового обзора (ИКО) диспетчерского радиолокатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
