книги / Физические основы получения информации

Рис. 4.8. Схема РЛС сопровождения: / - электродвигатель вращения ан­ тенны; 2 - ГОН; 3 - платформа; 4 - карданово кольцо; 5, 6 - следящие двигатели; 7 -антенна; ДУа, ДУН-датчики углов азимута и наклона

На оси вращения антенны установлен ГОН. Его ротор представляет собой постоянный магнит, а статор содержит две обмотки, оси которых сдвинуты на 90° относительно друг друга. ГОН вырабатывает два напряжения, несущие в каждый момент времени информацию о положении луча в пространстве. Одно опорное напряжение имеет максимумы при прохождении лучом крайнего левого и правого положения, а другое - при прохож­ дении лучом крайнего верхнего и нижнего положений.

Если цель (рис. 4.9) находится на равносигнальном на­ правлении, то отраженные импульсы при всех положениях луча имеют одинаковую амплитуду. При отклонении цели величина отраженных импульсов будет переменной.

91

Цель

^Направление на целц Угол рассогласования ___

Ось врашсния антенны (равносигнальное направление)

Слел максимума излучения

Рис. 4.9. Радиолокация цели

При этом если цель отклоняется вверх, то в положении максимума излучения, наиболее близком к цели, амплитуда от­ раженных импульсов максимальна. Величина амплитуды им­ пульсов в этом случае будет изменяться (рис. 4.10) по периоди­ ческому закону, близкому к синусоидальному, с частотой вра­ щения антенны.

Глубина модуляции отра­ женных импульсов зависит от величины смещения цели отно­ сительно равносигнального на­ правления, а фаза - от направ­ ления смещения.

Отраженные импульсы через антенный переключатель (рис. 4.11) поступают на при­ емник, на выходе приемника создаются видеоимпульсы. Эти видеоимпульсы через селектор объекта по дальности переда­

ются на фазовые детекторы и являются сигналами по ошибке слежения.

Сигнал ошибки имеет частоту, равную частоте врашения антенны вокруг равносигнального направления. Амплитуда сиг­ нала ошибки при этом определяет величину ошибки сопровож­ дения, а фаза - направление смещения объекта относительно равносигнального направления.

92

Рис. 4.11. Структурная схема следящей системы РЛС сопровождения

Сигнал ошибки поступает на фазовый детектор. Чтобы преобразовать сигнал ошибки в два сигнала управления: сигнал с той же частотой и сигнал, сдвинутый по фазе относительно первого на 90°, - на фазовый детектор подается еще сигнал с генератора опорного напряжения. В результате сравнения фазы сигнала ошибки с фазой опорного напряжения, на выходе фазо­ вого детектора (в коммутаторе азимута и коммутаторе угла на­ клона) образуются сигналы, пропорциональные смещению объ­ екта, соответственно углам азимута и наклона.

Управляющие сигналы с выходов коммутаторов поступа­ ют на усилитель и усиленные передаются далее на двигатели следящих систем антенны по азимуту и углу наклона. Вращение антенны следящими двигателями направлено на устранение ошибки слежения системы сопровождения.

Угловое положение объекта определяется по угловому положению антенны. Для непрерывного измерения положения антенны по наклону и азимуту, а также для дистанционной пе­ редачи его приборам контроля и системам управления преду­ смотрены соответствующие датчики углов: ДУ„ и ДУа.

93

5. РАДИОСВЯЗНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Авиационное радиосвязное оборудование предназначено для связи экипажей самолетов между собой и связи между эки­ пажами и наземными диспетчерскими пунктами, для внутрен­ ней связи между членами экипажа, а также для других целей. Это оборудование представляет собой комплекс радиоэлектрон­ ных устройств для приема и передачи сообщений. В его состав входят радиостанции (PC) ближней связи (РСБС), дальней связи (РСДС), аппаратура внутренней связи (АВС) - самолетное пере­ говорное устройство и другое оборудование (самолетный ответ­ чик, аппаратура регистрации информации «черный ящик»).

5.1. Радиостанции ближней связи

РСБС работают в УКВ диапазонах: метровых Х=1... 10 м (300-30) МГц и дециметровых волн А.= 0,1... 1м (3000300) МГц, обеспечивают обмен информацией в пределах прямой видимости. Применяют амплитудную модуляцию сигнала.

В состав PC входят передатчик и приемник, связанные с общей антенной переключателем прием/передача. Используется симплексная организация связи, при которой прием и передача на каждой PC осуществляются поочередно.

Упрощенная блок-схема передатчика приведена на рис. 5.1, а временные диаграммы его сигналов и их частотные спектры (для случая монохромного входного сигнала) - на рис. 5.2.

На рис. 5.3 показана блок-схема приемника РСБС, а на рис. 5.4 изображены временные диаграммы сигналов и их спектры.

Мк

л Г г в ч

Рис. 5.1. Блок-схема передатчика РСБС

94

Рис. 5.3. Блок-схема приемника РСБС

Рис. 5.4. Временные диаграммы сигналов приемника РСБС и их спектральные характеристики

95*

5.2.Проблемы радиосвязи

сиспользованием амплитудной модуляции

За основу модулирующего сигнала примем гармоническое колебание ис с амплитудой t/c и круговой частотой П:

ис = U CcosQf

Колебания несущей (моделирующей) частоты запишем в виде

мн = U HCOS(0„/

В процессе амплитудной модуляции амплитуда сигнала изменяется по закону

UH(t) = UH+ kUc cos Clt

Напряжение AM сигнала запишем в виде

где т - коэффициент модуляции,

После преобразования произведения косинусов уравнение (5.1) примет вид

мам (') = £/„ cos©H/ + £/HyCos(coH+ Cl)t + UHу cos(<oH- Q )t

96

передаче в среднем не превос­ ходит т = 0,3, или 30 %. Ограничение необходимо, чтобы при

пиках сигнала (наиболее громких звуках) не возникало перемодуляции, приводящей к искажениям. При этом амплитуда каж­ дой из боковых полос составляет m il или 0,15 амплитуды не­ сущей, а мощность равна 0,0225 мощности несущей. Это озна­ чает, что только около 5 % мощности излучаемого AM сигнала несут полезную информацию, содержащуюся в двух его боко­ вых полосах. Остальные 95 % мощности приходятся на несу­ щую, которая никакой информации не содержит (не несет).

Международный консультативный комитет по радио в Женеве дал рекомендации о внедрении однополосного радио­ вещания. Проблема в настоящее время заключается в том, что для внедрения понадобится особый приемник. В профессио­ нальной же связи такие технические решения с успехом исполь­ зуются, в частности, в авиационной радиосвязи.

5.3. Радиостанции дальней связи

РСДС обеспечивают радиосвязь в радиусе нескольких ты­

(30-3) МГц. Радиостанции дальней связи могут работать как в телефонном, так и в телеграфном режимах. В телеграфном ре­ жиме используется частотная манипуляция, реализуемая путем передачи сигнала азбукой Морзе, в которой «точке» соответст­ вует одна частота, а «тире» - другая.

В телефонном режиме работа РСДС осуществляется с применением амплитудной модуляции или однополосной моду­ ляции (ОМ) с подавлением несущей и одной боковой полосы.

97

Процесс формирования сигнала с ОМ осуществляется пу­ тем использования балансной модуляции (БМ) сигнала с после­ дующим выделением одной из боковых полос с помощью поло­ сового фильтра.

БМ принято называть процесс перемножения мгновенных значений модулирующего и несущего колебаний. На примере модулирующего гармонического колебания частотой £1 имеем

ис = Uc cosQ/;

и„ = U HcosayHt

И

мбм(0 = UHUe cos О/ -COSOV =

= — cos(coH+ П ) /+ ^-!~-£-cos(<aH- Q)/.

Для получения сигнала с ОМ достаточно сохранять одну из боковых полос БМ сигнала, подавляя другую. Это выполнить проще, чем в случае AM подавить одну боковую полосу вместе с несущей.

Структурная блок-схема передатчика с ОМ приведена на рис. 5.8, а временные диаграммы сигналов и процесс трансфор­ мации спектров колебаний в передатчике показаны на рис. 5.9.

S^A

Рис. 5.8. Структурная блок-схема передатчика РСДС

Структурная блок-схема приемника РСДС приведена на рис. 5.10, а характеристики его сигналов - на рис. 5.11.

98

Рис. 5.9. Временные диаграммы сигналов и их частотные спектры

Рис. 5.10. Структурная блок-схема приемника с ОМ

99

Радиостанции ближней и дальней связи работают в сим­ плексном режиме. В них применяется многократное преобразо­ вание сигналов. Используются кварцевые фильтры и фильтры на поверхностных акустических волнах, обладающие практиче­ ски прямоугольными частотными характеристиками, позво­ ляющими реализовать высокую избирательность сигнала.

Рис. 5.11. Временные диаграммы и частотные спектры сигналов приемника с ОМ

Роль задающих генераторов играют синтезаторы частоты. Двухили трехкратное преобразование промежуточной полосы в супергетеродинном приемнике позволяет предотвратить само­ возбуждение приемника при реализации высокого коэффициен­ та усиления.

Применяются схемы автоматической регулировки глуби­ ны модуляции и мощности.

5.4. Аппаратура внутренней радиосвязи

Аппаратура внутренней связи (АВС) (иначе, самолетное переговорное устройство) предназначена для ведения перегово­

100.