книги из ГПНТБ / Проворов К.Л. Радиогеодезия учеб. пособие

ів атмосфере, в особенности при тумане или дожде. Поэтому, опти­ мальной длиной волны для геодезических радиодальномеров в на­ стоящее время считается 3 см.

Общее направление развития радиодальномеров привело и к кон­ структивным изменениям. Так, изменение способа передачи низко­ частотного колебания с ведомой станции на ведущую потребовало замены формирователей импульсов генераторами поднесущей ча­ стоты на ведомой станции. Уменьшение длины волны несущего колебания вызвало изменение конструкций антенных устройств — вместо полуволновых вибраторов стали применяться волноводные излучатели. Ряд конструктивных изменений обусловлен переходом к широкому применению полупроводниковых приборов: в настоя­ щее время имеются радиодальномеры, в которых все электронные приборы, за исключением отражательных клистронов, являются полупроводниковыми. Это позволило резко снизить вес, габариты и потребляемую мощность станций. Наконец, ряд конструктивных особенностей современных радиодальномеров обусловлен переходом от визуальной фиксации разности фаз к цифровой.

Переходя к краткому обзору радиодальномеров, следует огово­ риться, что литературные сведения о многих радиодальномерах не­ полны, а зачастую и противоречивы.

После выпуска модели MRA-1 фирма «Теллурометр» разработала более совершенные модели MRA-2, MRA-3, MRA-4. Модель MRA-2 отличается от модели MRA-1 взаимозаменяемостью станций и приме­ нением полупроводниковых приборов в блоке питания (вместо лам­ повых в MRA-1), что позволило на 20% снизить вес станций. Для удобства транспортировки рефлектор станции MRA-2 имеет прямо­ угольный раскрыв вместо обычного круглого. В модели MRA-3 длина волны несущего колебания уменьшена до 3 см. Прибор вы­

Все эти особенности позволяют получать высокие по точности ре­ зультаты измерений. Считают, что этот радиодальномер по точности приближается к лучшим моделям светодальномеров.

С 1960 г. в США выпускается радиодальномер ДМ-20 «Электро­ тейп», предназначенный для измерения расстояний от 75 м до 100 км. Несущая частота плавно регулируется в пределах 10,0—10,5 ГГц и модулируется частотами от 6,7 до 7,5 МГц. Измерение разности фаз производится на частоте 1,5 кГц с помощью цифрового фазо­ метра, проградуированного в долях расстояния для среднего зна­

отличие метеорологических элементов во время измерений от сред­ них. Собранный на полупроводниковых приборах радиодальномер имеет небольшой вес (10 кг) и габариты. Кроме ДМ-20 в США раз-

190

работай аналогичный ему по техническим характеристикам радио­ дальномер «Микротейп МС-8».

Серия трехсантиметровых радиодальномеров «Телеметр» выпу­ скается в Польской Народной Республике. Наиболее совершенный из них телеметр GE-10 со взаимозаменяемыми станциями собран на полупроводниковых приборах. Несущая частота 8,8—9,5 ГГц модулируется четырьмя ма'сштабными частотами от 6,0 до 7,5 МГц. Колебание разностной частоты 2 кГц, выделяемое на ведомой стан­ ции, передается на ведущую станцию на поднесущей частоте 120 кГц. Ширина диаграммы направленности параболической антенны соста­

можности для ослабления влияния отражений от подстилающей поверхности на результаты измерений. Вес отдельной станции равен 10 кг, потребляемая мощность составляет 32 Вт.

Дальномер GET-A1 («Варидист»), выпускаемый в Венгерской Народной Республике, может работать как в десяти-, так и в трех­ сантиметровом диапазоне. Все масштабные частоты стабилизированы кварцем с частотой 10 МГц. Станции взаимозаменяемы, приемо-пе- редающий блок с антенной можно поднимать на мачту высотой до 15 м. Отсчеты снимаются с цифрового счетчика. Прибор смонти­ рован на транзисторах с применением печатного монтажа. Модель GET-A2 снабжена более мощным клистроном, вследствие чего дальность увеличена до 50 км. В два раза уменьшен вес выносного приемо-передающего блока; длина соединительного кабеля увели­ чена до 20 м.

Совершенным по уровню автоматизации является 'трехсанти­ метровый радиодальномер «Дистомат» (ДІ-50), выпускаемый фирмой Вильд (Швейцария). Процесс измерения состоит в последовательном переключении программного переключателя на блоках управления обеих станций. Расстояние, среднее из 20 наблюдений, приведенное к средним метеорологическим условиям (N = 320), отсчитывается до сантиметров по табло цифрового счетчика. Процесс измерения одним приемом занимает меньше одной минуты. Для ослабления влияния подстилающей поверхности в течение 10 с делаются допол­ нительные отсчеты на других несущих частотах. Разрешение неодно­ значности достигается в пределах 20 км. Передающий блок можно

снижения точности и дальности действия. Станции взаимозаменяемы и работают синхронно как в отношении несущих, так и измеритель­ ных частот. Несущие частоты 10,2—10,5 ГГц, масштабные — 13,5— 15,0 МГц. Электрическая часть прибора выполнена в виде печатной схемы на полупроводниках. Дальность действия до 150 км.

Трехсантиметровый радиодальномер «Дистаметр», модель 3 (ФРГ) с взаимозаменяемыми станциями, собранными на транзисторах, отличается от других систем наличием антенного разделительного

191

а в случае необходимости измерять линии в прямом и обратном направлениях. Вес отделяемого приемо-передатчика равен 9,5 кг, а индикаторного блока — 14 кг. Каждая станция потребляет не более 80 Вт. Частота несущих колебаний изменяется в пределах 8,6—8,9 ГГц; основная масштабная частота равна 10 МГц. Ориен­ тирование антенной системы и перестройка частоты клистронных

генераторов производится с помощью дистанционного управления, осуществляемого с индикаторного блока.

Блок-схема дальномера «Луч» изображена на рис.98, где узлы одной станции показаны в режиме ведущей, а другой — в режиме ве­ домой. Колебания разностной частоты 1 кГц с выхода амплитудного детектора ведомой станции подаются на генератор поднесущейчастоты 83 кГц, которые затем выделяются на ведомой станции с помощью двух частотных детекторов. Синусоидальные сигналы разностной частоты на ведущей станции сравниваются компенсационным спосо­ бом с применением нуль-индикатора. При использовании на ведомой

,Многолетний опыт показал, что в массовых работах точность

радиодальномерных измерений не ниже 1 : 100 000, а при соблюдении

і подстилающей поверхности на результаты измерений и резко умень­ шить зависимость поправки прибора от длины волны несущего колебания. Восьмимиллиметровые радиодальномеры по точности

194

и расположенную в 2,5—4 м от нее, поступают отраженные от по­ верхности Земли радиоимпульсы и часть энергии зондирующих

импульсов. Прямой и отраженный радиоимпульсы с приемной антенны поступают на смеситель, на который одновременно подаются гармонические колебания гетеродина с частотой 380 МГц. Так как контур смесителя настроен на частоту 60 МГц, то радиоимпульсы на его выходе появляются только в моменты прихода прямых или отраженных импульсов, имеющих частоту 440 МГц. Радиоимпульсы с разностной частотой заполнения 60 МГц усиливаются шестика-

196

скадным усилителем промежуточной частоты, преобразуются в ви­ деоимпульсы отрицательной полярности с помощью амплитудного детектора, усиливаются видеоусилителем и после задержки на 0,05—0,10 мкс поступают на индикаторный блок. Эпюры напряжений при прохождении сигнала через узлы радиоприемника схематично (без соблюдения соотношения частот и временных интервалов) показаны на рис. 100.

В приемнике имеется цепочка отрицательной обратной связи, называемая устройством мгновенного автоматического запирания приемника (МАЗП), которое запирает вход приемника сразу после усиления первого отраженного импульса, пришедшего от ближайшей к самолету точки местности. МАЗП состоит из селектора и ждущего мультивибратора. На селектор подаются видеоимпульсы с моду­ лятора передатчика и (через усилитель импульса подсветки) с ви­ деоусилителя приемника. Зондирующие импульсы с усилителя подсветки поступают на селектор практически одновременно с им­ пульсом модулятора и мультивибратор не срабатывает. Отраженные радиоимпульсы приходят на селектор, когда импульс модулятора еще не поступил и вызывают опрокидывание мультивибратора на время около 15 мкс. Под воздействием импульса с мультивибратора приемник запирается и не пропускает следующие импульсы.

Видеоимпульсы зондирующего и отраженного сигналов посту­ пают на вход блока индикатора, имеющего шкалу высот на экране электронно-лучевой трубки. Напряжение развертки подается на отклоняющие пластины трубки с кварцевого генератора через умножитель (утроитель) частоты. Это сделано для повышения точ­ ности отсчета высоты. Таким образом, частота развертки равна 299 763 Гц. Принимая скорость радиоволн равной 299 763 км/с, найдем, что одному периоду развертки соответствует высота

четком изображении начала выступа развертки можно обеспечить отсчитывание высоты с точностью около 0,5 м.

Видеоимпульсы прямого и отраженного сигналов, имеющие отрицательную полярность, после дополнительного усиления пода­

фронтами зондирующего и отраженного импульсов. Показания индикатора в момент экспонирования местности фотографируются на пленку с помощью фоторегистратора, состоящего из фотоаппарата с фокусным расстоянием 50 мм, двух кассет, осветителя и устройства для синхронизации работы затвора фотоаппарата с затвором аэро­ фотоаппарата. При экспонировании вспыхивает лампочка подсветки

197

часов, показания которых фотографируются одновременно со шкалой индикатора.

Отсчет по шкале индикатора можно производить только в преде­ лах 500 м. Поэтому высоту находят по формуле

# = # 0 + 500ІѴ,

где Н0 — расстояние, отсчитанное по шкале, а N — число полных циклов по 500 м, определяемое по показаниям барометрического высотомера. По приведенной формуле по­ лучается расстояние до ближайшей точки местности. Так как будут облучаться и более удаленные участки, то произойдет искажение формы импульса, уменьшение

крутизны его переднего фронта.

и обеспечил существенное повышение качества работ и значительный экономический эффект.

§ 28. Р А Д И О Г Е О Д Е З И Ч Е С К А Я СИСТЕМА ШОРАН

Радионавигационная система ближнего действия Шоран (США) после ряда экспериментальных работ по измерению длин линий получила с 1949 г. широкое применение при производстве геоде­ зических работ. Тщательно разработанная методика измерений и внесенные в аппаратуру усовершенствования позволили применить систему для развития радиогеодезических сетей, для самолето­ вождения и определения плановых координат точек при аэрофото­ съемке и для решения других геодезических задач по измеренным расстояниям. Большое применение получила система Шоран и ее усовершенствованная модификация — система Хиран — при по-

198

строении межконтинентальных радиогеодезических сетей и при геодезическом соединении островов.

Система Шоран является импульсной дальномерной (круговой) системой с активным ответом. Она состоит из самолетной запросной станции и двух наземных ответных станций. Последние имеют одинаковое устройство и отличаются лишь частотами приемников. Несущая частота в системе 210—320 МГц (длина волны около 1 м). Частота импульсов около 1 кГц, длительность — 0,8 мкс. По­ требляемая мощность запросной станции 30 Вт, ответной — 400 Вт.

Блок-схема

Кдариевый запросной станции Шоран

генератор Ft

Индикатором расстояний служит электронно-лучевая трубка с цен­ тральным электродом и круговой разверткой. При градуировании шкалы принята стандартная величина скорости радиоволн, равная 186219,74 мили/с * (299 689 км/с). Точность отсчета по шкале 0,001 мили (около 1,6 м). Ошибка измерения расстояний системой Шоран 5—10 м.

Кварцевый генератор запросной станции, функциональная схема которой изображена на рис. 102, вырабатывает синусоидальные колебания частоты Fx = 93,109 кГц, которая затем с помощью делителей уменьшается в 10 и 100 раз, принимая значения F2 = = 9,3109 кГц и Fs = 0,93109 кГц. При выбранном значении стан­ дартной скорости одному периоду развертки на частоте Fx соответ­ ствует расстояние в 1 милю; на частоте F2 — десяти милям и Fs —

* Одна английская (сухопутная) м и л я равна 1609,330 м.

199