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

* КАлллллллЛ)

8l/W W W V W j

ж

з

П ьедест ал В

и

к

330

основном аналогичен работе с неавтоматическим инди­ катором. Ниже будет описан только принцип работы, связанный с введением новых цепей.

Временнйя задержка пьедестала Б состоит из двух блоков: блока грубой (ступенчатой) задержки и блока точной задержки. Блок ступенчатой задержки является каскадом совпадения, позволяющим изменять задержку пьедестала Б ступенями по 500 мксек.

На вход блока грубой задержки поступают импульт сы, следующие через 500 мксек с выхода делителей ча­ стоты (рис. VII.12, а). На его же вход поступает селек­ торный импульс, который можно перемещать с по­ мощью потенциометра, расположенного в блоке совме­ щения импульсов (рис. VII. 12, б). При соответствующем расположении селекторного и 500-микросекундного им­ пульсов каскад совпадений импульсов пропускает один из пятисотмикросекундных импульсов (рис. VI 1.12,в), который 'запускает блок точной задержки. Блок ступен­ чатой задержки может срабатывать на любой 500 мксек импульс в зависимости от положения потенциометра. Процессы, происходящие в блоке точной задержки, по­ ясняются осциллограммами г, д, е, ж, з (рис. VII. 12). Импульс, полученный на выходе каскада грубой за­ держки (позиция в), запускает генератор селекторного импульса, расположенный в блоке точной задержки, с выхода которого выдается селектированный импульс (рис. VII. 12,ж). Временное положение этого импульса можно плавно перемещать с помощью точного потен­ циометра, помещенного в блоке совмещения импульсов. В блок точной задержки подаются также импульсы (рис. VII. 12, е), выработанные в блоке формирования импульсов из напряжения, поступающего на его вход с фазовращателя (рис. VII.12, д). Напряжение на вход фазовращателя подается с выхода задающего генера­ тора (рис. VII.12,г). Один оборот ротора фазовраща­ теля вызывает временной сдвиг импульсов на выходе блока формирования на 50 мксек. Фазовращатель и точ­ ный потенциометр приводятся в движение от одного штурвала. Следовательно, импульс на выходе тодной задержки (рис. VII.12, з) может выработаться на любом интервале в пределах от 0 до 500 мксек от импульса блока грубой задержки. Импульс, полученный на вы­ ходе блока точной задержки, запускает генератор пье­

десталов (рис. VII.12,и), а последний запускает генера­ тор ускоренных разверток (рис. VII.12, к).

Для точного совмещения принятых импульсов на экране электронно-лучевой трубки необходимо, чтобы они имели одинаковую форму и величину. Одинаковая форма импульсов А и Б обеспечивается передающими устройствами. Величины импульсов А и Б могут быть различными из-за разных расстояний от самолета до наземных станций. Для выравнивания амплитуд им­ пульсов в приемнике применяется регулировка усиле­ ния, обеспечивающая разное усиление сигналов А и Б, что выполняется с помощью каскада балансировки ам­ плитуд. В схеме каскада имеется потенциометр, напря­ жение с движка которого используется для регулировки усиления последнего каскада УПЧ приемника. Если движок потенциометра стоит в среднем положении, то усиление сигналов с наземных станций будет одинаково в течение всего периода. При отклонении движка потен­ циометра от среднего положения в течение одного полупериода усиление сигналов будет больше, а в течение другого полупериода — меньше. Так как сигналы от ве­ домых наземных станций приходят в разные полупериоды времени, то, изменяя усиление приемника в эти полупериоды, можно уравнять их амплитуды.

В индикаторе применена автоматическая регулиров­ ка частоты кварцевого генератора, которая удерживает импульс ведущей станции в пределах пьедестала А. Это, однако, не является обязательным в системе с пря­ мым отсчетом.

Описание принципиальных схем каскадов, обеспечи­ вающих работу индикатора, приведено в «Учебнике ме­ ханика ВВС. Радиолокационное оборудование самоле­ тов».

Полуавтоматические и автоматические индикаторы.

Самолетные полуавтоматические индикаторы обеспечи­ вают непрерывное измерение временных интервалов между импульсами ведущей и ведомых станций без участия оператора. Последний должен только настроить приемник и грубо совместить пьедесталы с соответст­ вующими импульсами наземных станций на экране электронно-лучевой трубки. Для этого в индикатор до­ полнительно включаются два узла: узел автоматиче­ ского поддержания синхронности повторения разверток

332

с частотой посылок сигналов и автоматического под­ держания положения пьедестала Б при изменении интервала между сигналами А и Б и узел автоматиче­ ской регулировки усиления приемника (АРУ) и балан­ сировки амплитуд принимаемых сигналов наземных станций. Схема АПЧ кварцевого генератора поддержи­ вает равенство частот повторения пьедестала Б и им­ пульсов ведущей станции. После грубого совмещения их вручную она регулирует начальную фазу развертки таким образом, чтобы импульс ведущей станции А\ все время совпадал с пьедесталом А, находясь на опреде­ ленном расстоянии от его начала. Схема автоматиче­ ского регулирования временных задержек ведомых пье­

то в качестве примера рассмотрим схему и работу пер­ вого узла, блок-схема которого приведена на рис. VII. 13.

Генератор импульсов запускается импульсами веду­ щего и ведомого пьедесталов. За период повторения развертки он вырабатывает два импульса длитель­ ностью по 10 мксек, следующих с задержкой относи-

Рис. VII.13. Блок-схема синхронизатора полуавтоматического инди­ катора

333

тельно передних фронтов на 75 мксек. Эти импульсы поступают на вход временного селектора. На вход вре­ менного селектора также поступают дважды продиф­ ференцированные импульсы от наземных станций. Се­ лектор вырабатывает импульсный ток, величина кото­ рого пропорциональна рассогласованию временных положений, поступивших на его вход импульсов от на­ земных станций и опорных импульсов, поданных с вы­ хода генератора импульсов. Эти импульсы интегриру­ ются поочередно в двух интеграторах. Переключа­ тель К, действующий от прямоугольных напряжений ге­ нератора прямоугольных колебаний, подключает пооче­ редно на полупериод интеграторы к выходу временного селектора. В интеграторах создаются управляющие на­ пряжения, пропорциональные разности между времена­ ми, соответствующими положениям пьедесталов, и при­ ходящими импульсами. Эти напряжения усиливают­ ся в усилителях постоянной) тока Л и Б. Управляющее напряжение, создаваемое интегратором А, пропорцио­ нально разности между временем, соответствующим по­ ложениям принимаемого импульса от ведущей станции

ипьедестала А, а следовательно, пропорционально рас­ согласованию частот повторения принимаемых сигналов

иразверток индикатора. Это напряжение через усили­ тель постоянного тока А, воздействуя на реактивную лампу, изменяет частоту кварцевого генератора. Следо­

вательно, обеспечивается синхронность работы индика­ тора с наземными станциями.

Управляющее напряжение, создаваемое интеграто­ ром Б, пропорционально смещению принимаемых им­ пульсов с ведомых наземных станций относительно пьедестала Б. Это напряжение, усиленное усилителем постоянного тока Б, подается к двигателю постоянного тока М. На второй контакт двигателя подключен выход усилителя постоянного тока А. Таким образом, двига­ тель оказывается включенным между выходами усили­ телей постоянного тока Л и Б. Двигатель вращает ось

стале А и поддержать интервал времени между пьеде­ сталами, равный измеряемой разности времени.

334

Задачей дифференцирования принимаемых импуль­ сов является обеспечение необходимой точности дейст­ вия АПЧ кварцевого генератора и автоматической си­ стемы измерения временных интервалов между импуль­ сами ведущей и ведомой станций, несмотря на сравни­ тельно большую длитель­ ность принимаемых от на­ земных станций импульсов.

На рис. VII.14 показаны им­ пульсы от наземной станции

(а)после однократного (б)

идвукратного его диффе­ ренцирования (в). Из ри­ сунка видно, что точность измерения увеличивается за счет большей крутизны по­ лучаемой кривой. Кроме то­ го, увеличивается и четкость измерения из-за изменения полярности при отклонении от нулевой точки.

Вавтоматических инди­

каторах по сравнению с по­ луавтоматическими автома­ тизирован и процесс поиска импульсов наземных стан­ ций. Для этого могут быть применены два принципа по­ иска сигналов: непрерывный

и ждущий. Упрощенная блок-схема устройства для не­ прерывного поиска сигналов приведена на рис. VII.15, а. Стабильный генератор вырабатывает импульсы, превос­ ходящие принимаемые импульсы по длительности и имеющие несколько отличную частоту повторения. На вход усилителя совпадений подаются импульсы от ста­ бильного генератора и наземных станций. В некоторый момент времени в усилителе совпадений произойдет со­ впадение импульсов и на выходе усилителя появятся импульсы. Так как частоты повторения указанных им­ пульсов близки, то, прежде чем импульсы разойдутся, произойдет несколько совпадений подряд. Тогда срабо­ тает счетчик совпадений и изменит частоту стабильного генератора в сторону равенства ее с частотой принимае­

335

мых импульсов. Таким образом, импульсы наземных станций будут найдены, а затем поданы к измеритель­ ной схеме.

При ждущем поиске (рис. VII.15, б) принятые им­ пульсы подаются на каскад стабильной задержки и од­ новременно на усилитель совпадений. Задержка им-

Импульсы от

приемника

а

6

пульсов строго равна периоду повторения принятых им­ пульсов. Следовательно,' через усилитель совпадений регулярно будут проходить только импульсы, принятые от наземных станций.

Напряжение с выхода счетчика совпадений посту­ пает в измерительную схему.

Автоматическое различение сигналов ведущей и ве­ домых станций решается также и в неавтоматических индикаторах на основе использования относительного

336

временного положения сигналов наземных станций или за счет дополнительного маркирования сигналов веду­ щей станции.

§ 6. ДОПЛЕРОВСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ВЕКТОРА ПУТЕВОЙ СКОРОСТИ

Автономные доплеровские измерители служат для измерения величины путевой скорости (W) и ее направ­ ления относительно оси самолета, т. е. угла сноса. Эти системы основаны на использовании зависимости часто­ ты радиосигнала от величины и направления путевой скорости. В данной системе путевая скорость функцио­ нально связана с частотой Доплера.

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Для нахождения функциональной зависимости ме­ жду скоростью движения самолета и частотой Доплера рассмотрим график, приведенный на рис. VII.16. Пусть на борту самолета находится передающее устройство, колебания которого непрерывно излучаются острона­ правленной антенной. Излучаемые радиоволны достиг­ нут поверхности Земли в некоторой области А и, отра­ зившись, будут приняты приемным устройством, также находящимся на борту самолета. Если диаграмма на­ правленности антенны располагается по направлению путевой скорости самолета под углом у к горизонту (рис. VII.16,а), то очевидно, что относительная скорость сближения самолета с точкой О на земной поверхности будет W cos-f. Поскольку как передатчик, так и прием­ ник перемещаются относительно Земли, то в выражении частоты Доплера (VII.2) для принятых радиосигналов появится коэффициент 2, т. е.

Из этого выражения путем измерения частоты Доп­ лера можно определить путевую скорость W, считая длину волны Хо и угол у величинами постоянными. Но

337

поскольку радиоволны отражаются от некоторой обла­ сти земной поверхности, размеры которой зависят от ширины диаграммы направленности антенны, то они представляют не одну, а целый спектр частот (рис. ѴІІ.,16, б). Средняя частота этого спектра соответ­ ствует частоте радиоволн, отраженных от тех точек по­ верхности Земли, куда в данный момент направлен ма-

Циаграмма

направленности

Рис. VII.16. Рисунки, поясняющие принцип действия автономных систем, использующих эффект Доплера

ксимум диаграммы направленности антенны. Из выше­ приведенной формулы следует, что средняя частота Доплера зависит от угла у. При увеличении угла у средняя частота Доплера F^> уменьшается, и, наобо­

рот, при уменьшении угла у она увеличивается. Если нанести точки на поверхности Земли, где средняя ча­ стота Доплера Fjj> постоянна, то геометрическое ме­

сто этих точек образуют линии положения, являющиеся

338

При дальнейшем изменении угла поворота до ±180° средняя частота Доплера увеличивается по абсолютной величине от 0 до 3/7^р, но при этом частота принимае­

мых радиоволн меньше частоты излучаемых радиоволн. Следовательно, путем поворота антенны вокруг верти­ кальной оси можно получить два максимума средней частоты Доплера при 0° и 180°, когда направление мак­ симума излучения совпадает с осью самолета. Выра­ жение (VII.9) с учетом угла поворота антенны вокруг своей оси примет вид

Таким образом, зная угол у, длину волны излучае­ мых радиоволн и используя зависимость частоты Доп­ лера от угла Ѳ, можно определить величину и .направ­ ление путевой скорости. Изменение угла сноса по максимуму средней частоты Доплера сопряжено с больши­ ми ошибками, так как средняя частота Доплера в рай­ оне малых углов Ѳ меняется слабо. Поэтому использу­ ют антенное устройство, создающее два радиолуча, раз­ несенных на угол 5- При расположении радиолучей, изображенных на рис. VII.16, г, видно, что частота Доп­ лера для левого луча (Л) будет меньше, чең для пра­ вого (П) из-за расположения областей отражения ра­ диолучей на разных линиях положения. Путем поворота антенного устройства вокруг вертикальной оси добива­ ются равенства доплеровских частот от обоих радиолу­ чей. В этом случае области отражения радиолучей будут находиться на одной линии положения (рис. VII.16, <?), а биссектриса угла 5 совпадает с на­ правлением путевой скорости W. После достижения равенства доплеровских частот от двух радиолучей оп­ ределяется путевая скорость W. Поскольку каждый из радиолучей направлен относительно вектора путевой скорости на угол 5/2, то измеренная доплеровская часто­ та будет отличаться от ее значения в устройстве с од­ ним лучом в cos 5/2 раза. Однако при снижении или подъеме самолета измеряемая частота Доплера будет

339