Размещено на http://www.allbest.ru/

АО Академия гражданской авиации

Авиационный колледж

Отчет по практике

на тему: Характеристика методов радиоуглометрии

Содержание

1. Общая характеристика методов радиоуглометрии

2. Фазовый метод углометрии

3. Амплитудные методы углометрии

4. Временной метод углометрии

1. Общая характеристика методов радиоуглометрии

Для измерения угловых координат подвижных объектов в радионавигации используют методы радиопеленгования, под которым понимается процесс определения направления на источник радиоизлучения с помощью радиотехнических средств. Сравнение полученного таким образом направления с некоторым исходным, принятым за начало отсчета, позволяет определить угловое положение объекта.

Совокупность вопросов, связанных с радиопеленгованием и задачами определения угловых координат, объединяется в рамках теории и техники радиоуглометрии, использующей, в частности, методы радиопеленгации. Рассмотрим основные из этих вопросов.

Как известно, направление движения радиоволны, распространяющейся прямолинейно в однородной среде, характеризуется вектором р (вектором Пойтинга), расположенным перпендикулярно к векторам напряженности электрического Е и магнитного поля Н.

Точки пространства, имеющие одинаковую фазу электрического поля радиоволны, образуют поверхность, называемую фронтом волны; причем вектор р расположен перпендикулярно к фронту волны в каждой точке . При распространении радиоволны в свободном пространстве ее фронт сферический; на больших удалениях от передающей антенны участок фронта волны можно считать плоским.

Ориентацию вектора электрического поля волны относительно плоскости распространения (т. е. плоскости, перпендикулярной к поверхности земли и содержащей направление распространения волны) характеризуют поляризацией.

Различают линейную и эллиптическую поляризацию радиоволн.

Линейная поляризация наблюдается в виде нормальной и аномальной поляризаций. Нормальная, или вертикальная, поляризация соответствует вертикальному расположению вектора электрического поля в плоскости распространения. углометричный поляризационный радиотехнический

В случае аномальной поляризации вектор электрического поля составляет определенный угол с вертикальной плоскостью, содержащей направление распространения. Частным случаем аномальной поляризации является горизонтальная поляризация, когда вектор Е горизонтален, а вектор Н вертикален. Характерной особенностью любой линейной поляризации является то, что электрическое поле можно разложить на две составляющие поля -- вертикальную и горизонтальную, совпадающие по фазе.

2. Фазовый метод углометрии

Рассмотрим радиопеленгование объекта фазовым методом в одной плоскости при использовании двух идентичных ненаправленных антенн А1 и А2 разнесенных на расстояние d.

Если принять за начало отсчета фаз сигналов центр базы антенной системы, то э. д. с, индуктируемые в антеннах электромагнитным полем излучателя, описываются с учетом выражения в следующем виде:

еА\ = Ет hx exp [/ (co01 + ndk~l sin в)]; 1 „

еА2 = Ет hx exp [/ (ю01-- ndk~x sin 0)], J '

где Ет -- амплитуда напряженности электромагнитного поля в центре антенной системы;

hi -- действующая высота каждой из ненаправленных антенн;

8 -- пеленг излучателя относительно перпендикуляра к середине базы антенны.

Хотя рассмотренный многошкальный фазовый метод пеленгации и обладает весьма высокой точностью, однако он не обеспечивает угловое разрешение, так как несколько объектов, расположенных на различных направлениях, создадут в антеннах результирующий сигнал, соответствующий некоторому усредненному (ложному) направлению.

Для раздельного измерения пеленгов объектов следует использовать антенны с достаточно узкими амплитудными характеристиками направленности,

В фазовых пеленгационных системах, использующих импульсные сигналы, их сравнение и обработка выполнимы за время приема каждого импульса, ввиду чего подобные пеленгаторы (также и амплитудные) получили название моноимпульсных.

Особенностью моноимпульсных (многоканальных) пеленгаторов, использующих параллельное сравнение фаз (амплитуд) сигналов (полученных с помощью независимых каналов), является высокая помехозащищенность и, следовательно, перспективность использования для радиопеленгации.

Фазовые угломерные (радиопеленгационные) системы подразделяют на две основные группы: системы с непосредственным измерением разности фаз сигналов от неподвижных антенн (на несущей частоте или частоте модуляции) и системы, основанные на эффекте Доплера, т. е. использующие пространственно-временную модуляцию разности фаз сигналов двух антенн, одна из которых вращается относительно неподвижной другой.

Можно подразделять фазовые угломерные системы (как и другие типы угломерных РНС) по числу независимых каналов преобразования и обработки сигналов (одноканальные, двух- канальные, многоканальные -- моноимпульсные), по степени автоматизации измерений (автоматические, полуавтоматические), по способу индикации и т. д.

Рассмотрим несколько примеров, характеризующих принципы построения фазовых угломерных систем.

Фазовые радиопеленгаторы с непосредственным измерением разности фаз. Примером подобных систем может служить радиоинтерферометр антенная система которого работает в режиме непрерывного излучения и состоит из четырех идентичных разнесенных антенн, ориентированных в направлениях «север -- юг» и «запад -- восток».

3. Амплитудный метод углометрии

При амплитудном методе углометрии напряжения отдельных антенн разнесенной антенной системы комбинируются таким образом (до подачи на вход приемника), чтобы амплитуда несущей частоты либо глубина амплитудной модуляции результирующего напряжения являлась функцией пеленга. При этом измеряют фазовые соотношения между сигналами, принимаемыми разнесенными антеннами, преобразуя фазовые сдвиги сигналов антенн в амплитудную зависимость от угла прихода радиоволны. Фазовые сдвиги при использовании фазового метода пеленгации, как уже было показано, сохраняются неизменными до подачи на выходное измерительное устройство (фазометр).

Углы в амплитудных системах пеленгации находят путем измерения с помощью приемоиндикатора амплитуды или параметров амплитудной модуляции сигналов антенных устройств. При этом различают три варианта амплитудного метода углометрии: по минимуму, по максимуму амплитуды принимаемых (излучаемых) сигналов, а также путем сравнения амплитуд сигналов, принимаемых (излучаемых) различными антеннами с пересекающимися диаграммами направленности.

Метод минимума.

Рассмотрим амплитудную пеленгацию по минимуму принимаемых (излучаемых) сигналов на примере разнесенной антенной системы состоящей из двух ненаправленных вертикальных вибраторов Ai и Л2, включенных противофазно. Если антенная система располагается в электрическом поле излучателя с нормально поляризованной волной, то э.д.с, наводимые в каждом из вибраторов, также описываются соотношением. Разностный сигнал на выходе антенны является периодической функцией пеленга.

Выражения определяют характер диаграммы направленности антенной системы в горизонтальной плоскости, т. е. зависимость амплитуды разностного сигнала от пеленга 0. Анализируя, в частности, соотношение можно сделать следующие выводы: диаграмма направленности антенной системы из двух разнесенных вертикальных вибраторов (включенных противофазно) при приеме нормально поляризованной волны имеет вид косинусоиды, которая в полярных координатах изображается в виде «восьмерки», ориентированной в горизонтальной плоскости (рис. 3.14, г). В направлениях 0 = 90° и 9 == 270° приема (или излучения) нет; максимумы диаграммы направленности (ДНА) находятся в направлениях 0° и 180°; фаза э. д. с, наводимой в антенной системе пеленгуемой радиостанцией, изменяется на 180° при переходе через минимальное значение теоретически равное нулю).

Указанные свойства ДНА рассмотренной системы используются для определения пеленга на излучатель по минимуму амплитуды разностного сигнала, фиксируемого при повороте антенной системы. Для определения стороны отклонения излучателя от направления нулевого приема (т. е. ликвидации двузначности оценки радиопеленга) используется противофазность измеряемых сигналов при переходе их амплитуды через минимальное значение. По мере увеличения относительного размера базы антенной системы ее ДНА постепенно теряет форму «восьмерки» (рис. 3.14, г), а при значениях dl% = 1 становится многолепестковой, что приводит к многозначности отсчета пеленга, хотя при этом и повышается крутизна

Метод максимума.

Реализуя метод, следует отыскивать максимальное значение амплитуды результирующего сигнала на выходе антенной системы. Поэтому, например, сигналы разнесенной пары вертикальных вибраторов следует просуммировать, т. е. включить их синфазно.

В настоящее время для решения задач ближней навигации и посадки ЛА применяется большое количество разнообразных типов амплитудных радиопеленгаторов и радиомаяков.

Основной признак их классификации -- метод радиопеленгования, положенный в основу их построения. В связи с этим различают радиопеленгаторы и радиомаяки с определением и заданием направлений по минимуму, максимуму и сравнению амплитуд сигналов (либо глубин их модуляции низкочастотными огибающими).

Существуют и другие признаки классификации амплитудных радиопеленгаторов и радиомаяков.

Радиопеленгаторы, например, подразделяют также по числу приемных каналов, используемых для переработки и выделения угломерной информации (одноканальные, двухканальные, многоканальные), по типу используемой антенной системы (рамочные, с разнесенными вертикальными вибраторами и др.), по диапазону радиоволн (средневолновые, коротковолновые, ультракоротковолновые), по месту установки (наземные -- стационарные и подвижные, бортовые), по степени автоматизации измерения и отсчета пеленга (автоматические, полаувтоматические, неавтоматические) и др.

Могут также быть учтены признаки (в том числе размеры обслуживаемого пространства), приведенные в разделе. Иногда, подрадразделяя радиомаяки (в частности, используемые в системах посадки), указывают тип формируемых и излучаемых сигналов (радиомаяк с излучением амплитудно-модулированных, балансное модулированных колебаний, радиомаяки с «опорным напряжением», «опорным нулем» и др.).

Поскольку не представляется возможным рассмотреть принципы построения всех вариантов реализации амплитудных угломерных РНС, основное внимание в настоящем разделе уделим характеристике принципов построения радиопеленгаторов и радиомаяков, использующих в качестве метода пеленгации метод сравнения амплитуд сигналов.

Этот выбор объясняется не только тем, что принципы построения подобных радиопеленгационных систем носят достаточно общий характер (с точки зрения включения элементов использования других методов и средств пеленгации), то также и тем, что эти системы являются наиболее сложными, высокоточными и перспективными.

4. Временной метод углометрии

Временной (импульсный) метод углометрии основывается на измерении разности времени индуктирования импульсных сигналов в разнесенных антеннах радиопеленгатора. Измерение временного запаздывания несущих колебаний на выходе радиопеленгационных антенн, обладающих малыми базами, технически трудно реализуемо.

Хотя известно применение такого метода для пеленгования атмосферных разрядов на частотах порядка 10 кГц [26], в «чистом» виде временной метод измерения угловых координат широкого применения не нашел. Поэтому временные (импульсные) угломерные системы, широко применяемые в настоящее время, являются, строго говоря, комбинированными амплитудно-временными системами, поскольку в подобных системах создается зависимость между пеленгом объекта относительно радиомаяка и временным интервалом между двумя импульсами, один из которых является опорным (т. е. задающим начальное время отсчета), а второй -- несет информацию об измеряемых угловых координатах. При этом направление на радиомаяк (либо на объект) фиксируется с использованием амплитудных методов пеленгации.

Примерами подобных систем являются угломерные каналы радиотехнических систем ближней навигации (РСБН) и РЛС различного применения.

Исходные данные для изменения азимута задают наземные радиосредства: передатчик азимутальных сигналов АзС и передатчик опорных сигналов ОпС. Передатчик АзС работает в режиме непрерывного излучения и нагружен на направленную антенну, которая имеет в горизонтальной плоскости двухлепестковую диаграмму направленности. Направленная антенна, управляемая от блока управления поворотом антенны БУПА, вращается с угловой скоростью Ј2, облучая поочередно самолеты, расположенные под различными азимутами в зоне действия системы.

Из выражения можно установить следующие общие требования к рассмотренной угломерной системе, обеспечивающие заданную точность:

1) высокая стабильность угловой скорости вращения антенны передатчика АзС;

2) высокая точность схемы измерения азимута;

3) высокая стабильность постоянной задержки азимутального сигнала в тракте бортовой аппаратуры.

Для обеспечения последнего требования в системе предусматривается регулировка t Q к ее постоянному значению (регулировка «нуля азимута»).

В РЛС различного назначения для измерения угловых координат используется вращающаяся ДНА с достаточно узким лепестком и острым максимумом. В этом случае пеленг на объект определяется путем отсчета временного интервала

т = 0T/Q

(относительно исходного времени, принятого за начало отсчета) в момент, когда амплитуда огибающей принимаемого сигнала максимальна (пеленгация методом анализа огибающей). Особенности способов и схем временного измерения угловых координат в РЛС (в том числе, принципы работы следящих измерителей направления) глубоко проанализированы, например, в работах.

Большой интерес представляет решение задачи измерения углового положения самолета с использованием временного метода в современных микроволновых системах посадки MLS со сканирующим лучом и отсчетом времени. Передатчики курсовых и глиссадных радиомаяков MLS излучают смоделированные колебания

СВЧ диапазона. Для обзора пространства (в горизонтальной плоскости, например, в пределах ±60°) используют электронное ступенчатое сканирование остронаправленного излучения, формируемого с помощью фазированной антенной решетки (ФАР). Информация об угловом положении самолета в пределах рабочего сектора радиомаяков MLS кодируется величиной временного интервала между импульсами прямого и обратного хода луча, величина которого является линейной функцией измеряемого пеленга.

Вывод

Прохождение производственной практики является важным элементом учебного процесса по подготовке специалиста в области гражданской авиации (ГА).

Во время её прохождения будущий техник-радист применяет полученные в процессе обучения знания, умения и навыки на практике.

Основными задачами производственной практики являются:

- получение практического опыта работы в качестве техника-радиста.

- улучшение качества профессиональной подготовки.

- воспитания специалиста.

- закрепление полученных знаний по общим и специальным дисциплинам.

- проверка умения студентов пользоваться ВС.

Широкий охват отраслей гражданской авиации (ГА), с которыми мне пришлось сталкиваться на практике, позволил мне лучше усвоить изученный теоретических материалов, полученный на занятиях в Авиационного колледжа.

Я освоил некоторые тонкости гражданской авиации (ГА) на практике, понял, как работают некоторые приборы, которые мне были непонятны, осознал их значимость в практической деятельности.

Практическая деятельность мне помогла научиться самостоятельно решать определенный круг задач, возникающих в ходе работы техника-радиста. В частности, я научился осмотру, ремонту, устранение скрытых дефектов проводки и приборов, устранение неполадок на ВС, и т.д. Я еще раз убедился, что на практике будет востребована основная часть знаний, полученных мной на занятиях. Также большую помощь в решении поставленных задач оказал мой руководитель практики и мировая сеть.

Список литературы

1. Беляевский Л.С., Новиков В.С., Олянюк П.В. Основы радионавигации