Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы радиолокации и радионавигации. Учебное пособие.pdf
Бортовое оборудование РСБН
»
71
ПРМ СИАД ИА
ПРМ
θ
ВИКО
Д
«35», «36»,
«ЗИ» (180), «РОНИ»
АФС ПРД ИД
АДРМ
f
1
Ω
WA1
f
f
1
2
WA2 WA3 WA4
РД
ВП
«ОД»
«ЗИ»
(180),
«РОНИ»
f
f
1
3
«ЗД»
«ОНИ»
f
2
f
1
f
2
WA5
«35», «3 6»,
«ЗИ» (180), «РОНИ
123
ПВА ИНА РПДУ РПРМУ ИКО
Рис. 2.2. Структурная схема взаимодействия наземного и бортового оборудования УДРНС
в ненаправленном режиме работы АДРМ
Для решения возложенных на радиомаяк задач в нём имеются три канала: дальномерный канал (ДК); азимутальный канал (АК); индикаторный
канал (ИК).
Рассмотрим работу данных каналов на примере аппаратуры РСБН-4Н.
Дальномерный канал работает по принципу запрос-ответ и реализует
импульсный (временной) метод определения дальности. Дальность Д
определяется на борту ЛА по вре
мени запаздывания τ3 ответных сигналов
«Ответ дальности» («ОД») относительно момента посылки запросных
сигналов «Запрос дальности» («ЗД») (рис. 2.3):
()
Д
2
где t
– время задержки сигнала «ОД» в тракте ретранслятора АДРМ, ко-
зад
,
tC−τ=
зад3
торое для всенаправленного (ненаправленного) режима работы составляет
183,4 мкс.
При определении дальности в бортовом оборудовании ЛА схема измерения дальности (СИД) выдаёт запускающие импульсы с определённой
частотой повторения (∼
30 Гц), которые запускают ПРД. Бортовой пере-
датчик через АФС излучает пары радиоимпульсов кода запроса дальности «ЗД» на частоте запроса f
с кодовыми интервалами (t
3
код ЗД
).
Временное расстояние между радиоимпульсами в каждой паре задается шифратором, входящим в ПРД. Момент излучения сигнала «ЗД»
фиксируется СИД.
Радиосигналы «ЗД» принимаются всенаправленной приёмной антенной WA4 дальномерного канала АДРМ и подаются в РПРМУ. После усиления, фильтрации и детектирования в РПРМУ, декодирования, последующего кодирования в ИНА и преобразования в радиоимпульсы в РПДУ
эти сигналы ретранслируют
рез антенну WA3 на частоте ответа f
ся обратно на ЛА с третьего выхода РПДУ че-
в виде сигналов «ОД».
2
Ответный сигнал, излучаемый наземным дальномерным радиомаяком,
также имеет двухимпульсную кодовую посылку с интервалами (t
код ОД
).
Рис. 2.3. Кодированные сигналы «Ответ дальности» и «Запрос дальности»
72
Принятые бортовой АФС ответные радиосигналы наземного АДРМ
Θ
поступают в ПРМ, где преобразуются, декодируются и затем подаются
на СИД, в которой производится автоматическое измерение временного
– t
сдвига (τ
), как правило, цифровым методом. Напряжение (или кодо-
3
зад
вое слово), соответствующее измеренному временному интервалу, подаётся в индикатор дальности (ИД), где преобразуется в показания наклонной дальности от ЛА до АДРМ.
Таким образом, наземное оборудование дальномерного канала работает как ретранслятор, формируя сигнал «Ответ дальности» на каждый
поступающий сигнал «Запрос дальности». Импульсный характе
р дальномерных сигналов позволяет дальномерному радиомаяку работать одновременно с несколькими запросчиками. Применение различных частот и
кодов для сигналов «ЗД» и «ОД» повышает помехоустойчивость к сигналам «ЗД» других ЛА и предотвращает запуск дальномерного радиомаяка
собственными сигналами, отражёнными от местных предметов.
В азимутальном канале РСБН применяется импульсный (временной)
метод оп
ределения азимута, т.е. информация об азимуте ЛА относительно
радиомаяка заложена во времени между моментом прихода сигнала «Начало отсчёта» и «Азимутальным импульсом». В состав канала входят наземная и бортовая аппаратура.
Наземная аппаратура формирует сигналы «Начало отсчёта» и «Азимутальный сигнал» (АС), которые затем излучаются в пространство.
Для этого в ра
из ненаправленной антенны опорных сигналов WA2 с ДНА F
щающейся азимутальной антенны WA1 с ДНА F
вращается со скоростью 100 мин
Следовательно, период вращения антенны Т
диомаяке имеется специальная антенная система, состоящая
(Θ) и вра-
1
(Θ) (рис. 2.4), которая
= 0,6 с.
вр
2
–1
(Fвр = 1,66 Гц или Ωвр = 600 град/с).
Сигналом «Начало отсчёта» является сигнал, сформированный в момент прохождения азимутальной антенной северного направления истинного меридиана. Для его формирования на борту ЛА наземный РМ излучает через всенаправленную
антенну WA2 на частоте f
опорные сигналы в виде двух
1
(Θ)
F
2
С
и
Fвр=1,66 Гц
серий, представляющих собой
двухимпульсные кодовые посылки «35» и «36». За один
оборот азимутальной антенны
количество кодовых посылок
каждой серии соответственно
равно 35 и 36. Таким образом,
кодовые посылки «36» излу-
чаются через
360
30
°=°10
, а по-
)
F
1
АДРМ
Рис. 2.4. Диаграммы направленности
ненаправленной антенны опорных сигналов
и вращающейся азимутальной антенны
73
сылки «35» – через
360
35
°
2
⎛
=
⎞
10
°
⎜
⎝
угла поворота азимутальной антенны.
⎟
7
⎠
В момент прохождения осью (минимумом) ДН азимутальной антенны направления на север происходит совпадение одного из импульсов (декодированной) серии «35» с одним из импульсов (декодированной) серии «36»
(рис. 2.5). Это совпадение называют «Северное совпадение» (СС). Момент совпадения опорных декодированных видеоимпульсов «35» и «
36»
не зависит от углового положения ЛА относительно АДРМ, фиксируется
в бортовом оборудовании ЛА и принимается за начало отсчёта.
Серии опорных сигналов «35» и «36» снимаются с датчиков, расположенных в колонне привода азимутальной антенны (рис. 2.5) и через
шифратор опорных сигналов (ШОС) поступают в передатчик (ПРД)
опорного сигнала. В передатчике эти видеоимпульсы преобразуются в
очастотные радиосигналы, которые с его выхода подаются во все-
высок
направленную антенну опорных сигналов и излучаются в пространство.
Принимаемые на борту ЛА опорные сигналы «35» и «36» через АФС
поступают в ПРМ, где они усиливаются, детектируются, декодируются
и в виде одиночных импульсов подаются на СИАД. В схеме измерения
азимута определяется СС (рис. 2.6) и за
пускается счётчик азимута. Остановка этого счётчика осуществляется азимутальным импульсом, который
получается следующим образом.
С выхода ПРД азимутального непрерывного сигнала во вращаю-
щуюся антенну WA1 подаются непрерывные немодулированные колеба-
f
ния частоты
, которые излучаются в пространство. Вращаясь, антенна,
1
имеющая двухлепестковую ДН, последовательно облучает ЛА. За время
облучения ЛА в ПРМ бортового оборудования поступает азимутальный
74
Рис. 2.5. Структурная схема азимутального канала РСБН-4
Рис. 2.6. Принцип формирования сигналов «Северное совпадение»
и «Азимутальный импульс»
радиосигнал, который преобразуется и детектируется, образуя двугорбый
видеоимпульс (рис. 2.6). Этот видеоимпульс называется азимутальным
сигналом (АС). Для повышения точности измерение интервала времени
производят не по АС, а по азимутальному импульсу (АИ), который соответствует той точке на заднем фронте первого импульса АС, где крутизна
огибающей максимальна. Формирование азимутального импульса в ПРМ
осуществляется по спаду п
ервого лепестка азимутального сигнала и привязывается к уровню 0,5 его амплитуды (рис. 2.6). Азимутальный импульс
оказывается сдвинутым (опережает) относительно минимума азимутального сигнала на 1° (∼1,67 мс). Затем этот импульс подаётся в схему изме-
рения азимута, где производится компенсация указанного сдвига и остановка счётчика азимута. Результат счёта поступает в индикатор азимута.
Зная вре
рость вращения Ω
мя между поступлениями импульсов СС и АИ Δ
азимутальной антенны, можно определить азимут θ
в
летательного аппарата, т.е.
θ = Ωвр Δ
.
t
A
t и ско-
A
Для повышения помехоустойчивости азимутального канала сигналы,
сформированные в нём, кодируются двухимпульсным кодом.
Сигнал «Северное совпадение» кодируется трёхимпульсным кодом,
состоящим из кода опорного «35» и кода опорного «36».
Канал индикации предназначен для определения на РСБН и на командно-диспетчерском пункте (КДП) координат ЛА, работающих с данным
РМ. Канал индикации работает по принципу запрос-от
вет.
Для запроса в канале индикации используется последовательность
импульсов «180», которая излучается ненаправленной передающей ан-
75
тенной дальномерного канала радиомаяка WA3 на частоте f2 (рис. 2.2),
и формируется с помощью датчика (Д «180») (рис. 2.7), установленного
на колонне привода азимутальной направленной антенны. С датчика через
каждые 2° поворота азимутальной направленной антенны снимаются
импульсы, которые поступают на запуск развёртки ИКО и в шифратор
сигналов «180» (Ш «180»). В шифраторе сигналы «180» кодируются трёхимпульсным кодом и поступают на запуск передатчика дальномерного
канала (ПРД ДК). Излучён
ные антенной сигналы называются сигналами
«Запрос индикации» («ЗИ») для бортовой аппаратуры. Таким образом, за
один оборот антенны излучается 180 сигналов ЗИ. Эти же сигналы совместно с опорными сигналами «35» и «36» принимаются антенной ВИКО
(на рис. 2.7 ВИКО не показан).
Декодированные сигналы ЗИ используются в ВИКО для запуска раз-
вёртки (импу
льсы синхронизации). Декодированные опорные сигналы
«35» и «36» используются для запуска круговой развёртки ВИКО.
Принятые бортовым приёмником (ПРМ) сигналы «Запрос индикации» декодируются в дешифраторе (ДШ) и поступают на схему выделения (СВ), куда подаётся также азимутальный импульс (АИ). В момент совпадения ЗИ и АИ формируется сигнал «Ответ наземной индикации» (ОНИ).
ота совпадения ОНИ равна частоте вращения азимутальной антенны.
Част
Выделенный сигнал поступает на шифратор передатчика для формирования сигнала ОНИ в виде трёхимпульсной кодовой посылки. Сформированный сигнал ОНИ запускает передатчик и излучается антенной.
В РСБН-4Н сигнал ЗИ используется одновременно и для опознавания РМ на борту ЛА. С этой целью в ши
фраторе сигналов ЗИ предусмотрена возможность передачи позывных РМ с помощью формирования дополнительного четвёртого импульса и его манипуляции. Сигнал позывных снимается с датчика позывных.
76
Рис. 2.7. Структурная схема канала индикации
На РМ сигналы ОНИ принимаются приёмником дальномерного канала (ПРМ ДК), декодируются в дешифраторе (ДШ ОНИ) и поступают
на ИКО, а также на шифратор ретрансляции (ШР).
Развёртка ИКО запускается одновременно с излучением ЗИ, поэтому
на его экране появляется яркая отметка на одной из дискретных линий
развёртки, соответствующей азимуту ЛА. Расстояние от начала раз
вёртки
до этой отметки пропорционально дальности ЛА.
В шифраторе сигналы ОНИ снова кодируются трёхимпульсным кодом ретрансляции, поступают на запуск передатчика дальномерного канала и излучаются антенной. Излучённые антенной сигналы называются
сигналами «Ретрансляция ответа наземной индикации» («РОНИ»). Сигнал
РОНИ принимается приёмным устройством ВИКО, декодируется и используется для формирования отметки ЛА на ИКО.
Для индивидуально
го опознавания ЛА, работающих с радиомаяком,
пилот нажимает кнопку ОПОЗНАВАНИЕ по команде с земли. В этом
случае в бортовом оборудовании автоматически формируется повторная
посылка ОНИ с задержкой 50 мкс, соответствующая задержке 7,5 км, благодаря чему яркостная отметка этого ЛА на экране ИКО раздваивается.
Информация об азимуте содержится в п
орядковом номере ретранслируемого двухградусного сигнала относительно момента северного совпадения, а о дальности – в величине задержки, которую претерпел рассматриваемый двухградусный сигнал на пути: АДРМ–ЛА–АДРМ.
Для получения отображения положения ЛА на экранах ИКО и ВИКО
в них используются сигналы «35», «36» и «ЗИ». Каждым двухградусным
сигналом «ЗИ» запускается радиальная развёр
тка, а с помощью опорных
сигналов «35» и «36» осуществляется её круговое вращение.
2.1.3. Принципы построения систем РСБН при направленном режиме работы
Направленный режим работы РСБН отличается от всенаправленного
тем, что излучение и приём всех сигналов наземным АДРМ осуществляется только с помощью одной направленной вращающейся антенны WA1,
формирующей две ДН: широкую однолепестковую и остронаправленную
двухлепестковую, причём первая опережает вторую (рис. 2.8).
Ширина первой ДН на уровне 0,5 составляет приблизительно 21°,
а второй – около 13°. По широк
ой ДН осуществляется излучение импульсных радиосигналов «35», «36», «ОД», «ЗИ» и приём сигналов «ЗД»,
«ОНИ» от бортового оборудования. При этом излучение всех радиосигналов
f
в АДРМ происходит на одной из частот
f
а приём – на одной из частот
в диапазоне 728…812,8 МГц. Благодаря
2
в диапазоне 873,6...1000,5 МГц,
1
переходу на одночастотный вид работы отдельно при излучении и приёме
сигналов удалось увеличить количество ЧКК с 88 (всенаправленный режим) до 176 (направленный режим).
77
ВИКО
Ω
78
f
1
f
1
Бортовое оборудование
РСБН
f
«35», «36»,
1
«ЗНИ», «ОД»
«ЗД», « ОНИ»
1WA
2WA 3WA
ДВП РУ
РД
12 3
ПВА ИНА РПРМУ
РПДУ
ИКО
АДРМ
Рис. 2.8. Структурная схема взаимодействия наземного и бортового оборудования УДРНС
в направленном режиме работы АД РМ
В рассматриваемом режиме работы приём и передача всех радиосигналов бортовым оборудованием осуществляется только в момент облучения ЛА направленной вращающейся антенной.
Другим важным отличием направленного режима является замена
излучения непрерывных колебаний через двухлепестковую ДН на излучение радиоимпульсов, следующих с периодом 0,25° (∼
416,67 мкс) угла поворота вращающейся антенны. Принятый на борту азимутальный сигнал
представляет собой пачку одиночных импульсов заполнения, огибающая
которых повторяет форму двухлепестковой ДН. Это позволяет путём временного стробирования импульсов заполнения повысить точность измерения азимута и помехоустойчивость системы в реальных условиях размещения наземного оборудования, когда на борту ЛА вместе с по
лезными
сигналами принимаются сигналы, переотражённые от местных предметов
(помеховые сигналы). Импульсы заполнения служат для выделения огибающей азимутального сигнала.
Кроме рассмотренных отличий для направленного режима характер-
ны следующие особенности:
– излучение трёхимпульсных одноградусных сигналов «ЗИ» вместо
двухградусных;
– излучение шестиимпульсного сигнала «ОНИ» вместо трёх-
импульсного;
– наличие дополнительной направленной антенны связи WA
(рис. 2.8) для обеспечения работы ВИКО;
– излучение и приём импульсных сигналов по одной широкой ДН
вращающейся антенны с последующим разделением трактов передающего и приёмного устройств.
За время облучения ЛА широкой ДН вращающейся антенны на его
борту принимаются только одна-две кодовые посылки опорных сигналов
«35» и «36». По временному сдвигу ме
жду принятыми сигналами «35»
и «36» можно непосредственно восстановить всю серию этих сигналов и
момент северного совпадения (СС). Помехоустойчивость такой системы
слабая. Поэтому для повышения помехоустойчивости РСБН по каналу
азимута применяется излучение одноградусных сигналов «ЗИ», а не двухградусных. За время одного облучения ЛА бортовое оборудование принимает 20 – 30 одноградусных сигналов «ЗИ», что позволяет осу
ществить
их обнаружение с высокой вероятностью. А поскольку между одноградусными и опорными сигналами, а также между импульсами заполнения
азимутального сигнала существует жёсткая синхронная связь, то это позволяет довольно точно выставить стробы для приёма сигналов «35», «36»
и импульсов заполнения. Стробирование существенно повышает вероятность правильного обнаружения сигналов «35», «36», импульсов заполнения азимутал
ьного сигнала, улучшает точность восстановления момента
СС и огибающей азимутального сигнала.
79
2
В отличие от всенаправленного режима в данном случае сигналы
«35» и «36» совпадают при повороте минимума (оси симметрии) двухле-
пестковой ДН вращающейся антенны на угол 12,947° (по часовой стрелке)
относительно направления на север. В связи с этим в бортовом оборудовании ЛА азимутальный сигнал подвергается обработке таким образом,
что вначале между двумя отметками на у
ровне 0,5 внутренних фронтов
первого и второго лепестков определяется середина (ось симметрии азимутального сигнала), а потом через 12,947° угла поворота антенны
(∼
21,578 мс) выделяется азимутальный импульс.
Для обеспечения работы ИКО и ВИКО используются одноградусные
сигналы «ЗИ» с чётными порядковыми номерами. Так как излучение и
приём сигналов «ЗИ» и «ОНИ» могут осуществляться только во время облучения ЛА широкой ДН вращающейся антенны, то сигнал «ОНИ» передаётся в ответ на первый чётный сигнал «ЗИ»,
принятый в стробе, и за-
держивается относительно временного положения оси симметрии (минимума) азимутального сигнала на ∼
573,331 мс (∼ 344°). Таким образом, нача-
ло отсчёта положения строба определяется бортовым оборудованием в предыдущий период облучения ЛА азимутальной ДН, а передача сигналов
«ОНИ» происходит в последующий период облучения ЛА опорной ДН.
Для получения развёрток на экране ВИКО используются сигналы,
f
излучаемые вращающейся антенной WA1 на частоте
. Однако из-за того,
1
что направление ЛА, как правило, не совпадает с направлением на ВИКО,
сигнал «ОНИ», принятый вращающейся антенной, ретранслируется на
ВИКО через специальную направленную антенну связи WA2. Эта антенна
при развёртывании АДРМ всегда ориентируется на ВИКО. Для использования этих же сигналов в ИКО, установленного внутри аппаратной, антенна
ИКО размещается так, чтоб
ы обеспечить приём сигналов «РОНИ». Таким
способом осуществляется мгновенная ретрансляция сигнала «ОНИ».
В связи с ограниченным временем обмена информацией между бортовым и наземным оборудованием увеличена частота сигналов «ЗД» до
140 ± 80 Гц (или до 250 Гц) и введён трёхимпульсный код этих сигналов,
что повышает вероятность правильной работы канала дальности. Кроме
того, вр
емя задержки сигнала «ОД» в дальномерном канале АДРМ
уменьшено до 61 мкс.
Работа системы при измерении дальности строится следующим образом. В момент облучения ЛА вращающейся антенной бортовое оборудование излучает серию сигналов «ЗД», которая принимается через широкую ДН этой антенны наземного РМ, через двухканальный вращающийся переход (ДВП) и разделительн
ое устройство (РУ) поступает в
РПРМУ. После усиления, детектирования и декодирования в РПРМУ, кодирования в ИНА и преобразования в радиосигналы в РПДУ вся серия
принятых сигналов в виде сигналов «ОД» с выхода 2 ретранслируется на
80