книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил. Радиооборудование самолетов

соты звука гудка паровоза, что свидетельствует об уменьшении частоты звука. Изменение тона наблюдает­ ся в тот момент, когда паровоз, поравнявшись с наблю­ дателем, начинает удаляться. Разница между действи­ тельной частотой источника волн (гудка паровоза) и частотой, воспринимаемой наблюдателем, называется ча­ стотой Доплера Таким образом, если передатчик,

излучающий электромагнитные волны с частотой /о, при­ ближается к приемнику, то частота Доплера будет вы­ ражаться соотношением

движения передатчика относительно приемника. Следо­ вательно, определив частоту Доплера, можно найти скорость движения передатчика V или скорость объ­ екта, на котором он установлен.

Необходимо отметить, что частота Доплера не за­ висит от того, что движется — передатчик или прием­ ник, а зависит лишь от относительной скорости сближе­ ния или удаления их.

В радионавигации используется также свойство радиоволн отражаться или рассеиваться от различных препятствий. Эти свойства используются для предупре­ ждения столкновений, а также для определения нави­ гационных элементов полета.

§ 2. РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫ

Радиопеленгатором называется радиоприемное уст­ ройство, предназначенное для определения направлений (пеленгов) на источники радиоизлучений.

При известных координатах источников радиоизлу­ чений можно с помощью радиопеленгатора определить свои координаты. Наоборот, если известны координаты радиопеленгатора, то можно определить координаты источников радиоизлучений. Ввиду этих свойств радио­ пеленгаторы получили широкое распространение в авиации.

300

По месту установки радиопеленгаторы можно раз­ делить на бортовые и наземные. Кроме того, радиопе­ ленгаторы могут быть автоматические и неавтоматиче­ ские.

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РАДИОПЕЛЕНГАТОРА

Радиопеленгатор состоит из антенного устройства, радиоприемника и оконечного устройства. Оконечным устройством обычно является стрелочный прибор или электронно-лучевая трубка.

Для определения направления (пеленга) на передат­ чик обычно применяют направленные антенны. Разли­ чают следующие методы пеленгации: метод минимума, метод максимума, равносигнальный метод и др.

При определении пеленга по м и н и м у м у приме­ няют антенны с диаграммой направленности, имеющей острый минимум (рис. VI 1.2,а). Поворачивая антенну,

Рис. V II.2. Методы определения пеленга:

а *— по минимуму; б — по максимуму; в — по равенству сигналов; г — по раз­ ности фаз

добиваются минимального сигнала н^ выходе прием­ ника. При этом минимум характеристики направленно­ сти антенны будет совпадать с направлением на пеленгируемый передатчик. В этом случае пеленг на пере­ датчик Ѳ можно определить по углу поворота антенного устройства. Однако этот метод обладает значительны­ ми ошибками пеленгования при действии помех, так

301

нала свободен от подобного недостатка. Антенное уст­ ройство такого радиопеленгатора должно иметь узкую диаграмму направленности (рис. VI 1.2,б). Для получе­ ния узких диаграмм направленности требуются большие размеры антенны. Поэтому радиопеленгаторы с отсче­ том по максимуму сигнала находят применение только в наземных пеленгаторах.

Широкое применение находят пеленгаторы, исполь­

одинаковых приемника. Поворачивая антенны, доби­ ваются равенства выходных сигналов приемников. В этом случае равносигнальная линия антенн будет на­ правлена на пеленгуемый передатчик. Отсчет пеленга производится по шкале поворота антенного устройства. Определение пеленга этим методом производится при сравнительно большом уровне сигналов и с высокой точностью даже при сравнительно слабонаправленных антеннах.

Кроме того, широко используются ф а з о в ы е м е т о ­ ды радиопеленгации. При фазовых методах радиопе­ ленгации о пеленге цели судят по разности фаз напря­ жений, получаемых с двух разнесенных в пространстве приемных антенн. Пусть, например, пеленгуемая радио­ станция находится в точке Р (рис. VI 1.2, г), а приемные станции в точках 1 и 2 с расстоянием (базой) между ними, равным d. Тогда разность фаз ф принимаемых колебаний, очевидно, будет

f = 3f W “ ^

360

где —----- число градусов, приходящееся на одну еди­

ницу длины; /?і — расстояние между точками 1 и Р\

R2— расстояние между точками 2 и Р,

№

принимаемых сигналов можно определить пеленг радио­ станции (Ѳ), находящейся в точке Р, по формуле

Внекоторых случаях используются импульсные пе­ ленгаторы. В импульсных радиопеленгаторах измеряет­ ся время запаздывания сигналов, принимаемых двумя различными антеннами.

-2. АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА РАДИОПЕЛЕНГАТОРОВ

Вкачестве антенных устройств самолетных радио­ пеленгаторов широко применяется рамочная антенна (рис. VII.3,а). Диаграмма направленности рамочной антенны в горизонтальной плоскости имеет вид вось­ мерки с двумя минимумами и максимумами (рис.- VII.3,6). Направление минимального приема рамочной антенны перпендикулярно плоскости рамочной антенны

(Ѳ = 90° и 270°). В этом случае вектор напряженности магнитного поля параллелен плоскости рамки и, следо­ вательно, магнитный поток, пронизывающий рамку, ра­ вен нулю.

Направление максимального приема совпадает с плоскостью рамки. При этом вектор напряженности магнитного поля перпендикулярен к плоскости рамки и ее пронизывает максимальный магнитный поток.

Следует отметить, что фаза ЭДС, действующая в рамке, изменяется на 180° при переходе через направ­ ление минимального приема. Этот случай условно от­ мечен на рис. VII.3,6 знаками плюс и минус.

303

в

Рис. Ѵ П.З. Рамочная антенна (а), ее характеристика (б) и функ­ циональная схема автоматического радиокомпаса (в)

К рамочной антенне радиоволны могут приходить под. углом к горизонту и иметь произвольную поляри­ зацию. Это наблюдается при распространении простран­ ственных радиоволн, т. е. волн, отраженных от ионо­ сферы. Горизонтально расположенные элементы рамоч­

304

ной антенны будут принимать горизонтально Поляри­ зованную составляющую таких радиоволн. При этом будут наблюдаться изменения положения минимумов

еехарактеристики направленности и их притупление. Таким образом, возникают поляризационные ошибки,

которые могут достигать значительной величины. Само­ летные радиопеленгаторы работают обычно на средних волнах, при которых поверхностная волна распростра­ няется на значительное расстояние, а пространственная волна появляется главным образом в ночное время. Поэтому эти ошибки называют ночными.

3. САМОЛЕТНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ РАДИОКОМПАСЫ

К классу пеленгаторов относится и самолетный авто­ матический радиокомпас (АРК). Его функциональная

являются рамка и ненаправленная антенна.

Рамочная антенна выполнена с ферритовым сердеч­ ником, имеющим высокую магнитную проницаемость. Применение такого сердечника позволяет резко умень­ шить размеры рамки. Для уменьшения влияния кор­ пуса самолета на работу рамки последнюю экранируют: Ненаправленная антенна представляет собой Т-образ­

ника. Сигнал с рамочной антенны подается на усили­ тель высокой частоты (УВЧ) канала рамки.

Сигнал с выхода УВЧ подается на балансный мо­ дулятор (рис. VII.4, а)., собранный на двойном триоде (Ла и Лб). Каждая половина лампы балансного моду­ лятора работает как амплитудный модулятор. На сетки

напряжение с генератора низкой частоты подацо на сетки лампы модулятора в противофазе, то и огибаю­

305

щие амплитудпо-модулировашшх колебаний на анода* лампы балансного модулятора окажутся также в про­ тивофазе.

модулятора направлены навстречу друг другу, то ре­ зультирующее напряжение на выходе (на вторичной обмотке трансформатора) балансного модулятора «б. м (рис. VII.4, г) будет определяться разностью перемен­ ных токов триодов.

Амплитуда и фаза высокочастотного напряжения на выходе балансного модулятора зависят от направления приема и периодически изменяются с удвоенной часто­

306

той генератора НЧ. Если минимум диаграммы направ­ ленности рамки совпадает с направлением на пеленгуе­ мый передатчик, то напряжение на выходе рамки будет равно нулю, а также будет равно нулю и напряжение высокой частоты на выходе балансного модулятора. При изменении фазы сигнала на выходе рамочной ан­ тенны на 180° изменится на 180° и фаза высокочастот­ ного напряжения на анодах лампы балансного моду­ лятора. В этом случае напряжение высокой частоты на выходе балансного модулятора (рис. VII.4, г) сдви­ нется на 180°. Однако вид огибающей биений не из­ менится.

Во входном контуре приемника происходит сложе­ ние напряжения от ненаправленной антенны, амплитуда и фаза которого не зависят от направления на радио­ станцию, с напряжением балансного модулятора.

В некоторые промежутки времени эти два высоко­ частотных напряжения оказываются совпадающими по фазе, и в это время они складываются, а в другие про­ межутки времени напряжения оказываются противо­ положными по фазе, и тогда они вычитаются. Таким образом, после сложения напряжений получаем ампли- тудно-модулированное напряжение, частота модуляции которого равна частоте генератора низкой частоты.

При увеличении отклонения от направления мини­ мума приема коэффициент модуляции растет, а при из­ менении стороны отклонения фаза огибающей меняется

Полученное напряжение поступает на вход суперге-

нал предназначается для прослушивания пеленгуемой радиостанции, а компасный канал — для обеспечения автоматического управления вращением рамки. Напря­ жение низкой частоты местной модуляции (напряжение рассогласования) с выхода компасного канала подается в блок управления, куда также поступает напряжение от генератора низкой частоты (опорный сигнал). На­ пряжение рассогласования и опорное напряжение имеют

307

граммы направленности относительно пеленгуемого передатчика.

Блок управления состоит из фазового детектора, со­ бранного на двух пентодах, и магнитного усилителя (рис. VII.5). Нагрузкой фазового детектора служат управляющие обмотки магнитного усилителя, включен­ ные в анодные цепи ламп.

Рис. ѴП.5. Схема блока управления

На управляющие сетки ламп фазового детектора в противофазе подается напряжение рассогласования с выхода компасного канала приемника. На аноды ламп подается прямоугольное опорное напряжение и0ц, которое получается путем ограничения с обеих сторон синусоидального напряжения генератора низкой часто­ ты, используемого для модуляции балансного модуля­ тора. Управляющие обмотки магнитного усилителя, рас­ положенные на средних стержнях I и II дросселей, включены в анодные цепи ламп. Нагрузкой усилителя служит управляющая обмотка УО электродвигателя рамочной антенны.

Если напряжение рассогласования равно нулю, то через обе лампы будут протекать одинаковые анодные токи. При появлении напряжения рассогласования мпр в одной из ламп (например, в лампе Л\) оно будет со­ впадать по фазе с опорным напряжением, в другой лампе будет в противофазе. Это приведет к увеличе­ нию тока в управляющей обмотке I дросселя и к умень­ шению его в управляющей обмотке II дросселя.

308

При изменении фазы рассогласования на 180° совпаде­ ние напряжений будет уже во второй лампе. Следова­ тельно, в этом случае через управляющую обмотку II дросселя будет протекать больший ток.

Магнитный усилитель состоит из двух одинаковых дросселей. Каждый дроссель имеет две рабочие обмотки, расположенные на железном сердечнике. Причем рабо­

имеют большое индуктивное сопротивление. Количество витков управляющей обмотки значительно больше ко­ личества витков рабочих обмоток. Магнитные, потоки двух рабочих обмоток дросселя в центральном стержне железного сердечника направлены навстречу друг другу для того, чтобы исключить влияние их на управ­ ляющую обмотку. В этом случае суммарная ЭДС, наводимая двумя обмотками дросселя в управляющей обмотке, будет равна нулю.

В связи с тем что количество витков в управляющей обмотке значительно больше, чем в рабочих обмотках дросселя, небольшое увеличение тока в какой-либо управляющей обмотке приведет к резкому увеличению магнитного потока в железном сердечнике соответст­ вующего дросселя вплоть до насыщения. Это вызовет уменьшение индуктивного сопротивления рабочих обмо­ ток дросселя.-

Рабочие обмотки дросселей (обе половины вторич­ ной обмотки Тр) представляют собой мост, плечами ко­ торого служат перечисленные выше элементы. Между точками А и Б включена через конденсатор С управ­ ляющая обмотка УО двигателя вращения рамки, кото­ рая вместе с конденсатором С представляет диагональ моста. Конденсатор С необходим для обеспечения сдвига на 90° напряжения 400 гц, питающего управ­ ляющую обмотку асинхронного двухфазного двигателя.

При напряжениирассогласования, равном нулю, бу­ дут равны сопротивления рабочих обмоток I и II дрос­ селей, а следовательно, будут равны и падения напря­ жения на них от токов частотой 400 гц, подаваемых со вторичной обмотки трансформатора Тр. Поскольку диа­ гональ моста включена между нулевой точкой вторич­ ной обмотки трансформатора Тр и средней точкой об­ моток дросселей, то мост будет сбалансирован. Следо­

309