книги из ГПНТБ / Константинов П.А. Авиационная радиосвязь

тель, подключенный к секциям ступенчатого потенциометра.

К этим же секциям подключены соответствующие контакты сле­ дящего переключателя. На потенциометр подано напряжение от незаземленного источника, благодаря чему заземление даю­ щим переключателем какой-либо секции ступенчатого потенцио­ метра, кроме той, к которой в данный момент подключен дви­ жок следящего переключателя, вызывает на входе усилителя появление тока определенного направления. Фаза выходного напряжения усилителя так согласована с направлением тока на его входе, чтобы вращение двигателя М, поворачивающего пе­ реключатель СП, было направлено в сторону согласования си­ стемы. Следящий переключатель механически сопряжен с эле­ ментом настройки.

Данная система обладает следующими особенностями;

а) Система обеспечивает реверсирование электродвигателя и осуществляет вращение оси элемента настройки по кратчай­ шему пути, т. е. в сторону меньшего угла согласования.

б) При использовании на следящем переключателе широких ■секторных контактов система позволяет осуществить •поиск в пределах сектора без нарушения ее согласования. Поиск бо­ лее точного положения элемента настройки в пределах сектора производится с помощью какой-либо другой системы.

Кроме рассмотренных следящих систем, для плавного изме­ нения угловых положений элемента настройки применяется сельсинная следящая система. В простейшем случае она состо­ ит из сельсин-датчика, усилительного устройства, электрическо­ го привода и сельсин-приемника. Сельсин-датчик механически связан со шкалой настройки и органом управления. Сельсинприемник механически связан с осью элемента настройки, кото­ рая изменяет свое положение с помощью электропривода. Точ­ ность установки элемента настройки в этом случае определяется погрешностью в передаче угла поворота сельсинами. Для целей настройки авиационных радиостанций применяют сельсины, ра­ ботающие в трансформаторном режиме и имеющие угловые ошибки в пределах от + 0 ,7 5 .до +2,5°. Погрешность передачи угла может быть уменьшена применением редукторов, связы­ вающих оси сельсинов с осями органа управления и элемента настройки. Однако в этом случае увеличивается время наст­ ройки.

Для того, чтобы система имела относительно небольшое вре­ мя настройки и достаточно высокую точность установки элемен­ та настройки, применяют две пары сельсинов. Одна пара обес­ печивает грубую, но быструю настройку, а другая — точную настройку. В схему такой системы вводится селекторный син­ хронизирующий каскад, который выключает из работы систему точных сельсинов на время отработки грубой системы.

510

Системы АДН с предварительной настройкой

Система АДН с предварительной настройкой обеспечивает быструю автоматическую дистанционную настройку радиостан­ ции на несколько частот, заранее выбранных и установленных вручную.

Предварительная настройка системы заключается в том, что с помощью таблиц и приборов вручную на каждом канале ус­ танавливаются органы настройки радиостанции в положения, соответствующие заданной частоте связи. Эти положения фик­ сируются, т. е. запоминаются с помощью специальных механиз­ мов. Таким образом, рассматриваемая система АДН имеет ме­ ханические запоминающие устройства. Запоминающее устрой­ ство механически или электрически связывается с элементом настройки. В случае механической связи запоминающего уст­ ройства с элементом настройки система имеет еще исполнитель­ ный механизм, который обеспечивает передачу движения от дви­ гателя к запоминающему устройству.

По своему конструктивному выполнению исполнительные механизмы разделяются на линеечные и рычажные [9]. В ли­ неечном механизме установка запоминающего устройства в нуле­ вое положение производится путем перемещения линейки вы­ бранного канала из одного крайнего положения в другое, а в рычажном механизме — путем западания носика рычага в паз установочной шайбы запоминающего устройства.

Основными элементами рычажного механизма (рис. 10.17) являются: установочная шайба 1, подготовительная шайба 2, рычаг 3. Для настройки каждого канала имеется свой комплект из этих элементов. Набор установочных шайб на общей оси 6 совместо с механизмом фиксации образуют запоминающее уст­ ройство. Набор подготовительных шайб, жестко укрепленных на общей оси 4, образует подготовительный валик. Шайбы 2 на оси 4 размещены таким образом, йто их вырезы 5 сдвинуты по окружности на равные углы и не совпадают друг с другом. Этим исключается возможность одновременной настройки двух и бо­ лее каналов.

Электрическая схема системы АДН с помощью электродви­ гателей обеспечивает движение элементов механизма в следую­ щей последовательности: после установки дающего переключа­

западания носика рычага в вырез шайбы 2 выбранного канала подготовительный валик останавливается и тем самым подго­ тавливает соответствующий рычаг для установки в нулевое по­ ложение установочной шайбы этого же канала; после останов­ ки валика 2 (рис. 10.17,6) начинает вращаться запоминающее устройство, при этом другой носик рычага скользит по устано­

511

жение запоминающего устройства и заканчивается автоматиче­ ская настройка радиостанции (рис. 10.17,в).

Характерной особенностью рассмотренных механизмов на­ стройки является механическое соединение всех запоминающих устройств с осями элементов настройки и, следовательно, необ­ ходимость размещения механизмов непосредственно в передат­ чике и в приемнике. Это обстоятельство накладывает жесткие условия на компоновку всех каскадов радиостанции, увеличи­ вает ее вес и габариты.

Рис. 10.17. Принцип работы рычажного ме­ ханизма

В последнее время нашла применение система АДН, в кото­ рой ось запоминающего устройства имеет электрическую связь с осью элемента настройки, а установочный механизм, как та­ ковой, отсутствует. Наличие электрической связи позволило за­ поминающее устройство вынести в пульт управления радиостан­ ции и улучшить компоновку элементов в приемопередатчике.

Запоминающее устройство такой системы АДН представляет собой дающий переключатель барабанного типа (рис. 10.14). Однако он отличается тем, что в каждом ряду имеется полный набор штифтов с фиксирующим механизмом. Штифты могут занимать два положения: утопленное в тело барабана или вы­ двинутое на некоторую постоянную длину. Каждый ряд таких штифтов представляет собой один канал настройки. Во время предварительной настройки данного канала часть штифтов со­ ответствующего этому каналу ряда утапливается, а часть вы-

. двигается в соответствии с комбинацией замыкания на корпус

.512

управляющих проводов данного номера волны, после чего по­ ложение штифтов фиксируется. Аналогично производится наст­ ройка на остальных рядах-каналах. При предварительной наст­ ройке каналов на другие значения волн штифты расфикснруются, устанавливаются в соответствии с новой комбинацией и вновь фиксируются.

Электрическая связь между элементом настройки и запоми­ нающим устройством обеспечивается контактной следящей си­ стемой с малым числом проводов.

Рассмотрение характеристик и работы различных механиз­ мов и запомийающих устройств приводит к следующему выводу:

1. Наименьшее число каналов перестройки (6—8) обеспечи­ вает линеечный механизм.

2. Наибольшее число каналов (20—40) обеспечивает за­ поминающее устройство барабанного типа. При этом время предварительной настройки такой системы АДН существенно меньше систем с другими типами запоминающих устройств.

обеспечена рычажным механизмом.'Однако в этом случае резко возрастают вес и габариты механизма.

Системы АДН без предварительной настройки

Системы АДН без предварительной настройки обеспечива­ ют быструю автоматическую дистанционную настройку радио­ станции на любую волну. Подача команд на перестройку радио­ станции осуществляется оператором путем набора на пульте управления цифр требуемого номера волны или значения ча­ стоты связи.

Система АДН без предварительной настройки строится на принципе декадного набора волн оператором. Поэтому она представляет собой совокупность частных систем АДН, каждая из которых обеспечивает установку элементов настройки на не­ большое число постоянно зафиксированных положений, необхо­ димых для набора цифр одного разряда номера волны. Некото­ рые частные системы обеспечивают плавную настройку в срав­ нительно небольшом диапазоне изменения элемента настройки. Это обстоятельство учитывается при построении общей блоксхемы радиостанции. При построении схемы образования ди­ скретной сетки частот используется декадный принцип форми­ рования рабочей частоты. Метод стабилизации частоты, в дан­ ном случае, влияет лишь на выбор электрической схемы каждой из частных систем АДН и на способ связи между ними, когда они должны воздействовать на общий элемент настройки.

Частные системы АДН строятся на основе применения раз­ личных следящих систем, систем автоматической настройки и подстройки контуров, систем АПЧ.

Принцип работы системы АДН без предварительной настрой­ ки рассмотрим на примере радиостанции, в которой применяет­ ся автоматическая подстройка частоты плавного генератора по датчику опорных частот (рис. 10.18).

В рассматриваемой радиостанции (рис. 10.18) датчик опор­ ных частот (ДОЧ) построен с учетом декадного принципа фор­ мирования частоты и имеет генераторы грубой, промежуточной и точной сеток частот. Для настройки каждого генератора при­ менена своя частная система АДН, представляющая контакт­ ную следящую систему с малым числом проводов.

Р и с . 10 .18 . С хем а си стем ы А Д Н без предварительной настройки

Дающие переключатели этих систем расположены в пульте управления и образуют так называемое наборное устройство. После установки оператором дающих переключателей сотен ДПС, десятков ДПс и единиц ДПев положения заданного но­ мера волны генераторы ДОЧ с помощью пульс-моторов ПМ и следящих переключателей СПс, СП,ь СПе настроятся на соот­ ветствующие частоты, т. е. в ДОЧ установится опорная ча­ стота. После этого включается в работу система настройки плавного генератора по датчику опорных частот. Система наст­ ройки плавного генератора состоит из трех частных систем: си­ стемы поиска рабочего сектора (поддиапазона), системы поис­ ка частоты в рабочем секторе, системы АПЧ.

Первая система представляет собой контактно-потенциомет­ рическую следящую систему, состоящую из дающих переключа­ телей ДПи ДП2, двигателя М-1, следящего переключателя сек­

514

торов ПС, механически связанного с осью переменного .конден­ сатора плавного генератора. В момент настройки ДОЧ насту­ пает рассогласование в этой системе, поскольку переключатели Д77, и ДП2 связаны соответственно с осями следящих переклю­ чателей СПс и СПй. В результате этого напряжение питания подается через магнитный усилитель МУ-1 на пусковое реле Р. Реле включает в работу двигатель М-1 и электромуфту ЭМ.

Двигатель М-1 с большой скоростью через следящий пере­ ключатель ПС устанавливает ось конденсатора плавного гене­ ратора в рабочий сектор, в котором находится заданная часто­ та связи. После установки сектора снимается напряжение с маг­ нитного усилителя МУ-1, двигатель М-1 останавливается, элек­ тромуфта ЭМ отключает ось переключателя ПС от двигателя М-1 и подключает ее к двигателю М-2, с помощью которого производится поиск частоты в рабочем секторе.

Управление процессом поиска осуществляется с помощью триггерно-мостовой схемы. Поиск производится до тех пор, пока частота плавного генератора не попадет в полосу схватывания системы АПЧ, после чего триггер запирается отрицательным напряжением, поступающим от детектора запирания. В работу вступает третья система настройки—система АПЧ. Напряжение с выхода дискриминатора подается на второй вход магнитного усилителя М-2 и на электронный управляющий элемент плав­ ного генератора. Совместная работа электромеханического и электронного управляющего элемента обеспечивает подстройку частоты плавного генератора к частоте ДОЧ с достаточно высо­ кой точностью. Поскольку ось ротора переменного конденсатора плавного генератора механически связана и сопряжена с осями конденсаторов приемника и передатчика, т.о одновременно про­ исходит настройка остальных каскадов радиостанции. Точная настройка частоты передатчика производится в режиме «пере­ дача» с помощью системы АПЧ по приемнику (гл. X, § 2).

Из рассмотрения схемы рис. 10.18 следует, что настройка плавного генератора, контуров приемника и передатчика доста­ точно сложна. В радиостанциях с интерполяционным методом образования рабочих частот при кварцевой стабилизации схема настройки может быть существенно упрощена. В частности, мо­ жет быть исключена сложная система плавной настройки кон­ туров приемника и передатчика.

Большинство современных авиационных радиостанций долж­ но иметь возможность дистанционной настройки как на любую частоту из всего диапазона частот радиостанции, так и на не­ сколько/частот (10—20), заранее выбранных и зафиксирован­ ных. Это требование выполняется применением смешанной си­ стемы АДН, в которой заложены возможности системы с пред­

варительной настройкой, и системьг без предварительной наст­ ройки.

Смешанная система может быть легко построена, если в ка­ честве запоминающего устройства применить устройство барабан.ного типа. В этом случае схема настройки, находящаяся в приемопередатчике, будет общей, а схема пульта управления будет содержать цепи запоминающего устройства, наборного.' устройства и цепи коммутации этих устройств.

На рис. 10.19 представлена блок-схема пульта управления смешанной системы настройки для рассмотренной схемы радио­

жение «волны» дистанционная настройка производится с /помо­ щью наборного устройства путем последовательной установки дающих переключателей в положения набираемого номера вол­ ны. Очевидно, время настройки радиостанции с помощью набор­ ного устройства будет несколько большим, чем от запоминаю­ щего устройства.

§ 4. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВИАЦИОННЫХ СВЯЗНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ

Диапазон волн

Диапазон волн является одной из основных характеристик радиостанции и определяется ее назначением.

Для связи на большие расстояния — от сотен километров до 10000— 12000 км — обычно используются короткие волны (X == = 200 ч- 10 м, /= 1 .5 -ч - 30 Мгц). Известно, что короткие вол­ ны проходят через ионизированные слои D и Е и отражаются от слоя F2. Поглощение радиоволн в слоях D и Е зависит от элект­

516

ронной концентрации этих слоев. Поглощение тем меньше, чем меньше электронная концентрация и чем короче волна. Однако для отражения более короткой волны от слоя F2 требуется бо­ лее сильная электронная концентрация этого слоя. Так как сте­ пень электронной концентрации зависит от времени года и су­ ток, наиболее выгодная для связи волна также зависит от вре­ мени года и суток. Для связи в дневные часы чаще используют­ ся волны короче 25 м (так называемые дневные волны), для свя­ зи в ночные часы — волны, лежащие в пределах 35— 120 м (ноч­ ные волны). Волны, лежащие в пределах 25—35 м, являются промежуточными и используются в периоды полуосвещенности.

На основании сказанного для авиационных связных радио­ станций выбирается диапазон 10— 150 м (30—2 Мгц). Такой диапазон не является строго обязательным. Например, для свя­ зи на расстояния до 2000—3000 км минимальная волна диапазо­ на может быть увеличена до 15— 18 м. Такие расстояния пере­ крываются путем однократного отражения радиоволн от слоя F2, поэтому поглощение сравнительно длинных волн в слоях D и Е не будет слишком большим.

Опыт показывает, что на радиолиниях, проходящих через полярные районы, связь на коротких волнах оказывается неус­ тойчивой и подвергается частым нарушениям. Во время сильных ионосферных бурь наблюдается полное прекращение связи на несколько суток.

В этих условиях более устойчивой будет связь на средних волнах (I = 2000 -4- 200 м, / = 150-4- 1500 кгц). Некоторые авиационные связные радиостанции, кроме основного коротко­ волнового диапазона, имеют средневолновый диапазон, который может быть использован для связи в полярных районах.

Следует, однако, отметить, что дальность связи в полярных районах на средних волнах оказывается сравнительно неболь­ шой: при мощности излучения передатчиков 1 кет до ~ 300 км над сушей и до ~ 1000 км над морем [10]. Поэтому использова­ ние средних волн не решает полностью проблему обеспечения связи в полярных районах.

Наиболее высокая устойчивость связи на радиолиниях, про­ ходящих через высокие широты, достигается на длинных вол­ нах. Но применение длинных волн для связи в ВВС и, в особен­ ности, в самолетных радиостанциях осложняется трудностями реализации больших мощностей (что необходимо из-за высоко­ го уровня атмосферных помех) и эффективных антенн. Кроме того, существенным недостатком является узость длинноволно­ вого диапазона, вследствие чего оказывается возможной пере­ дача лишь небольшого числа узкополосных сообщений.

Связь в пределах прямой видимости осуществляется на уль­ тракоротких волнах. В авиационных радиостанциях используют­

517

В соответствии с формулой (9.40) дальность связи между на­ земными пунктами составляет несколько десятков километров, а между самолетами и землей — несколько сотен километров.

Помимо одноканальных радиостанций, для связи между на­ земными пунктами широко используются многоканальные си­ стемы связи как с частотным, так и с временным разделением' каналов. В первом случае используются волны метрового диа­ пазона при сравнительно небольшом коэффициенте перекры­ тия, например, f = 66-4-70 Мгц {\ = 4,55 -4-4,29 м). Во втором случае используются волны дециметрового диапазона, напри­ мер, f = 1550-4- 1750 Мгц (А = 19,4-4-17,1 см).

Для увеличения дальности действия многоканальных систем связи прибегают к ретрансляции сигналов с помощью проме­ жуточных (ретрансляционных) радиостанций. При 20 ретран­ сляциях и высоте антенных мачт 20 м дальность связи в зави­ симости от характера местности может доходить до 700— 1000 км.

Другой способ увеличения дальности связи на УКВ состоит в использовании рассеяния ультракоротких волн в тропосфере или в ионосфере, а также отражения волн от ионизированных следов метеоров. Возможности дальней связи на УКВ и сообра­ жения по выбору волн изложены в § 3, гл. IX.

Наряду с радиотехническими системами связи широкое при­ менение находят оптические системы связи, в которых исполь­ зуются инфракрасные лу.чи (ИКЛ), а также волны видимого света и ультрафиолетовые лучи. Приборы оптической речевой связи (фотофоны), работающие на ИКЛ, использующие некоге­ рентные источники, являются портативными, простыми устрой­ ствами. Основным достоинством связи на ИКЛ является ,ее скрытность, обусловленная возможностью применения острона­ правленного излучения. Дальность действия оптической связи через земную атмосферу ограничена (километры и десятки ки­ лометров) . Хотя эта особенность способствует повышению скрытности связи, она ограничивает область применения опти­ ческих систем связи в ВВС. Системы ИКЛ могут применяться, например, для связи между' самолетами на расстояния до ~ 100 км. Оптические системы на когерентных источниках явля­ ются перспективными для космической связи (гл. IX, § 4).

Управление радиостанциями

Вопрос об управлении авиационными связными радиостан­ циями является чрезвычайно важным. Общее требование за­ ключается в простоте и надежности управления.

Управление радиостанцией может быть местным и дистан­ ционным. При местном управлении такие операции, как вклю­ чение питания радиостанции, переключение с передачи на при­ ем и обратно, переключение с одной рабочей волны на /фугую,

518

передача и прием сообщений, осуществляются в месте располо­ жения самой радиостанции. При дистанционном управлении указанные операции или некоторые из них производятся с вы­ несенного пульта управления, удаленного от радиостанции на некоторое расстояние (от нескольких метров до ~ 10 км).

В авиационных связных радиостанциях в ряде случаев пре­ дусматривается как местное, так и дистанционное управление. Дистанционное управление необходимо в тех случаях, когда радиостанция должна быть удалена от оператора. На самолете эта необходимость может быть вызвана возможностями раз­ мещения радиостанции, на земле — соображениями развертыва­ ния радиостанции и командного пункта, целесообразностью маскировки. Местное управление необходимо в тех случаях, когда оператор при работе радиостанции находится рядом с нею, а также для настройки и проверкирадиостанции техниче­ ским персоналом.

Управление радиостанцией в значительной мере характери­ зуется способами переключения с передачи на прием (и обрат­ но) и с одной рабочей волны на другую.

Способы переключения с передачи на прием (и обратно) могут быть различными, в зависимости оттого, какую связь должна обеспечивать радиостанция: симплексную, дуплексную или полудуплексную. При симплексной связи радиостанции попеременно работают на передачу и на прием. Изменение режи-; ма работы производится специальным переключателем «переда­ ча—прием». При дуплексной связи передача сообщений осуще­ ствляется одновременно в обоих направлениях, поэтому надобт ности в указанном переключателе нет. При полудуплексной связи роль такого переключателя выполняет либо тангента, ли­ бо телеграфный ключ, при нажатии которых антенна подклю­ чается к передатчику, при отжГатии — к приемнику.

Одноканальные авиационные связные радиостанции, в осо­ бенности самолетные, чаще обеспечивают симплексную и полу­ дуплексную связь. В некоторых случаях они комплектуются для дуплексной связи. Многоканальные радиостанции всегда обес­ печивают дуплексную связь.

Рассмотрим способы переключения с одной рабочей волны на другую. Наиболее примитивный способ смены рабочей вол­ ны состоит в ручной перестройке радиостанции оператором с по­ мощью всех органов настройки. В современных условиях такой способ перестройки является непригодным, так как он сильно усложняет работу оператора й требует значительного времени, что недопустимо при больших скоростях полета самолетов.

Современные ультракоротковолновые радиостанции обеспе­ чивают беспоисковое и бесподстроечное вхождение в связь. В этом случае корреспонденты вступают в связь путем выполнен ния простейших операций (нажатие кнопки, поворот переклю­

5 1 9