Структурная схема ДВРП с коммутацией каналов
Структурная схема ДВРП с коммутацией каналов приведена на рис. 9.
Пеленгатор имеет три основных режима работы: дежурный приём, пеленгование, совмещенный с режимом балансировки и определение стороны пеленга.
Д е ж у р н ы й п р и е м. В этом режиме задействуется только вертикальная антенна А. Сигнал с неё через входной коммутатор SA1 поступает в супергетеродинные приёмные каналы с двухступенчатым преобразованием частоты. Раздельные части каналов состоят из усилителей высокой частоты (УВЧ), первых смесителей (СМ1), усилителей промежуточной частоты первой ступени (УПЧ1), вторых смесителей (СМ2) и усилителей промежуточной частоты второй ступени (УПЧ2). Гетеродины обеих ступеней преобразования (Г1 и Г2) у приёмных каналов общие. Пройдя по приёмным каналам, сигнал подается в блок слухового контроля (БСК), где детектируется, усиливается по низкой частоте и прослушивается в динамике (Д). Для обработки немодулированных сигналов применяется специальный третий гетеродин (Г3). Данный режим используется для выхода на требуемый источник радиоизлучения. Настройка на нужную частоту производится рукояткой (Н), которая изменяет параметры входных контуров УВЧ и первого гетеродина (Г1).
П е л е н г о в а н и е. В этом режиме используются только сигналы рамочных антенн, которые при помощи входного и выходного коммутаторов (SA1 и SA2) поочерёдно меняются путями (приёмными каналами) прохождении до пластин ЭЛТ. Коммутация каналов происходит с частотой 15 Гц. Этот процесс осуществляется по командам блока управления коммутацией (БУК). Для улучшения прослушивания принимаемого сигнала коммутацию временно можно отключить нажатием кнопки (КО). Как известно, процесс пеленгования совмещен с балансировкой каналов. Балансировка по усилению происходит в каскадах УПЧ1 при помощи рукоятки (БУ), по фазе – во втором гетеродине (Г2) при помощи рукоятки (БФ).
|
|
|
|
Рис. 9. Схема ДВРП с коммутацией каналов
О п р е д е л е н и е с т о р о н ы п е л е н г а. В этом режиме используются все антенны. Сигнал вертикальной антенны проходит через верхний приёмный канал и подаётся на модулятор ЭЛТ (электрод, управляющий яркостью засветки луча). Второй приёмный канал используется для поочерёдного пропуска сигналов рамочных антенн, которые подаются на соответствующие отклоняющие пластины. Такое подключение обеспечивает появление на экране ЭЛТ двух взаимноперпендикулярных линий. Фазу сигнала вертикальной антенны подбирают таким образом, чтобы ЭЛТ запиралась в те полупериоды прохождения сигналов от рамок, когда луч двигается в направлении, противоположном направлению на пеленгуемую станцию. При такой работе на экране ЭЛТ высвечивается квадрант, в котором находится пеленгуемая радиостанция.
|
|
|
Типы современных радиопеленгаторов
В табл. 1 приведены типы современных отечественных и зарубежных радиопеленгаторов.
Таблица 1
Типы радиопеленгаторов
| Модель | Фирма,страна | Вид | Диапазон, кГц |
| SFP–7000 | C.Plath,, ФРГ | Визуальный | 70 – 3999 |
| DDF–278 TWIN–C | –"– | Автоматический | –"– |
| Debeg 4110 | Debeg GmbH, ФРГ | –"– | 50 – 4500 |
| GR–2672 | SAIT Elect., Бельгия | Визуальный | 180 – 550, 1600 – 3800 |
| TD–C 318 | Skipper,Норвегия | –"– | 200 – 13500 |
| TD–A 1310 | Taiyo Musen Сo, Норвегия | Автоматический | 200 – 7999 |
| Рыбка | Россия | Слуховой | 255 – 535, 1605 – 3800 |
| Румб | –"– | Визуальный | –"– |
| TD–C 338 MKII | Taiyo Simad,Норвегия | Автоматический | 200 – 17999 |
| TD–L 1100 | –"– | –"– | 1600 – 4500 |
| TD–L 1550 | –"– | –"– | 121.5 МГц и 156 – 174 Мгц |
Радиомаяки
Радиомаяки – это радиостанции, предназначенные для определения местоположения судов. Радиомаяки – самые распространенные средства радионавигационного оборудования судоходства. Они имеют строго фиксированные и нанесенные на навигационные карты местоположения. В зависимости от диаграммы направленности излучения различают круговые, створные и секторные радиомаяки.
|
|
|
Круговые радиомаяки
Эти маяки в основном используются для обсервации (во всем мире их насчитывается около 1000). Они имеют в своем составе ненаправленную антенну, передатчик, контрольный радиоприёмник и автоматическое устройство управления.
Для удобства пеленгования, как правило, эти радиомаяки объединены в группы (табл. 2). В группу входит не более 6 радиомаяков, работающих колебаниями типа А1А или А2А на одной частоте, но имеющих различные частоты модуляции. Работа групповых радиомаяков проходит в 6–ти минутном цикле, при этом каждый маяк в течение цикла включается один раз на одну минуту. Радиомаякам присваиваются номера, обозначенные римскими цифрами. Эти номера соответствуют минутам цикла, в течение которых данный радиомаяк работает.
Таблица 2
Порядок работы круговых радиомаяков
| Порядковый номер | Минуты часа, с которых начинается работа радиомаяка |
| I II III IV V VI | 00 06 .......... 54 01 07 .......... 55 02 08 .......... 56 03 09 .......... 57 04 10 .......... 58 05 11 .......... 59 |
В течение каждой минуты своей работы радиомаяк передает заданную последовательность сигналов: позывной (2–3 раза), продолжительное тире для пеленгования, позывной (1 раз). Для круговых радиомаяков выделен диапазон частот 280 – 325 кГц. Все необходимые характеристики радиомаяков приводятся в специальной судовой литературе. К таковым относятся: отечественный справочник Радиотехнические средства навигационного оборудования (РТСНО) и международный – Список станций радиоопределения и специальных служб. Перечисленные справочники содержат следующие данные: присвоенный номер (по международному описанию), название, координаты, дальность действия, позывной, частота в кГц, класс излучения, частота модуляции, порядок работы в группе, характер работы в ясную и туманную погоду.
|
|
|
Створные радиомаяки
Створные радиомаяки получили свое название благодаря тому, что выполняют такую же задачу, как и визуальные створы – обеспечение безопасного плавания по заданному направлению.
Чтобы обеспечить плавание по заданному направлению, диаграмма направленности антенной системы такого радиомаяка должна иметь специальную форму. Как правило – это две диаграммы направленности, смещенные в горизонтальной плоскости относительно друг друга. Смещение диаграмм направленности выбирается таким образом, чтобы они (диаграммы) частично перекрывали друг друга (рис. 10а). Зона перекрытия должна располагаться так, чтобы её ось совпадала с заданным направлением движения судов. Передавая определенные сигналы в каждой из диаграмм, в пределах некоторого угла (направления) около оси перекрытия диаграмм будет наблюдаться равенство обоих сигналов (угол a на рис. 10а). Этот угол называется равносигнальной зоной (РСЗ). При уклонении судна от неё начинает преобладать сигнал, излучаемый в одной из диаграмм, т.е. пока судно находится на заданном направлении, сила сигналов равна. Если один из сигналов начинает прослушиваться сильнее, то это означает, что судно сместилось с заданного направления. Сторона смещения определяется по тому, какой из сигналов преобладает. Совмещение диаграмм направленности достигается одним из двух способов: применением двух взаимноперпендикулярных рамочных антенн или совместным использованием рамочной и ненаправленной антенн. В морских створных радиомаяках большее применение получила вторая антенная система, позволяющая получить диаграмму направленности в форме двух взаимонакладывающихся кардиоид. Взаимоналожение диаграмм может быть как одновременным (когда обе диаграммы излучаются одновременно), так и поочерёдным.
Второй способ более прост в техническом исполнении и потому более широко применим. По сути, при этом излучается одна диаграмма направленности, полярность которой изменяется в каждом такте излучения.
Упрощенная схема реализации такой работы приведена на рис. 10б. В первом такте излучаются телеграфная точка, во втором – тире, управление осуществляется с помощью электронного коммутатора. Если судно находится в пределах РСЗ, то в судовом приёмнике прослушивается непрерывный сигнал, при уклонении от РСЗ в одну сторону будут преобладать точки, в другую – тире.
|
Рис. 10. Створный радиомаяк
Секторные радиомаяки
Секторные радиомаяки используют многолепестковые диаграммы направленности, которые в свою очередь образуются при взаимодействии нескольких ненаправленных антенн. Так, например, две ненаправленные антенны, разнесенные на расстояние
| d=z 2l | (45) |
будут иметь количество лепестков
| k=8z | (46) |
по k/2 с каждой стороны от базовой линии, где l – длина волны излучения, z – число натурального ряда.
|
Рис. 11. Секторный радиомаяк
Направление максимумов лепестков зависит от фазового сдвига токов в антеннах, т.е.
| sin Q = f(j), | (47) |
где Q – угол между направлением максимума оси лепестка и нормали к базовой линии;
j – разность фаз токов в антеннах.
В современных секторных радиомаяках используется система из трёх ненаправленных антенн, находящихся на одной линии, причём две крайние антенны равноудалены от средней – главной. Диаграмма направленности такой системы будет иметь вид сплошной линии, показанной на рис. 11. Если токи в боковых антеннах сдвинуть по фазе на 180°, то диаграмма будет иметь вид пунктира (рис. 11). Если такое переключение фаз токов осуществлять периодически с условием, что при одном их соотношении (соотношении фаз) излучается телеграфная точка, а при другом – тире, то образуются зоны слышимости из точек и тире, а на участках их перекрытия – РСЗ (рис. 11).
Если кроме такого периодического изменения фазы токов на 180°, плавно изменять начальную фазу, относительно которой происходит периодическое изменение, то вся система РСЗ будет плавно поворачиваться, причём к концу поворота сектора точек займут места секторов тире. Т.е. в отличие от створного радиомаяка с фиксированным направлением РСЗ секторный радиомаяк формирует в пространстве веер вращающихся РСЗ.
Таким образом, измерив при вращении РСЗ промежуток времени от начала цикла до момента прохождения оси РСЗ через точку нахождения судна, можно определить линию положения судна. Для измерения промежутка времени служат сами сигналы, излучаемые радиомаяком. Цикл передачи сигналов строго определён, обычно 60 сигналов (точек или тире) передаются за 30 с, за это время происходит полный поворот диаграммы направленности маяка.
Следует отметить, что ввиду множества РСЗ результат определения будет многозначен. Для устранения многозначности необходимо знать, в каком секторе находится судно.
На практике для нахождения пеленга можно использовать следующую формулу:
| (60n+N)c Pt = Nb + arcsin ¾¾¾¾ + Eo, 120df | (48) |
где Pt–истинный пеленг;
Nb–положение нормали к базе (из РТСНО);
n–номер сектора (с карты). Номер сектора отсчитывается от нормали к базе и возрастает в сторону вращения;
N–число подсчитанных сигналов до прохождения РСЗ;
c–скорость распространения волны (300000 км/с);
f–частота излучения;
Eo–ортодромическая поправка.
РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Общие положения
Радионавигационная система (РНС) – это особый радиотехнический комплекс, в основном предназначенный для определения судами своего местоположения. В качестве дополнительных навигационных задач РНС могут рассчитывать путевой угол, скорость, обеспечивать движение по заданному маршруту, информировать судоводителя о дате, времени и т.д.
Особенность такого комплекса заключается в том, что он создаёт в пространстве только ему присущую координатную систему, и определения в ней возможны лишь при наличии на судне специального прибора – приёмоиндикатора этой РНС. Следует заметить, что некоторые РНС (например, среднеорбитальные спутниковые) помимо стандартной координатной сетки (открытой для общего пользования) создают уточнённую. Использование последней защищено либо специальными кодами доступа, либо требует (дифференциальные подсистемы) включения в стандартную схему приёмоиндикатора дополнительных устройств.
Любая РНС состоит из сети радиоизлучателей, используемых в качестве навигационных ориентиров (НО). Замеряя с помощью судового приёмоиндикатора (ПИ) какие–либо характеристики этих ориентиров, можно получить ряд изолиний положения (навигационных параметров, НП). Район пересечения этих изолиний в итоге даст обсервованную позицию судна.
В зависимости от замеряемой характеристики навигационного ориентира различают соответствующие виды навигационных параметров. Так, например, для измеренного расстояния – это будет окружность, для разности расстояний – гипербола, для угла – прямая (при определённых допущениях) и пр. Использование параметров двух первых видов очень широко практикуется в современных РНС. В частности, дальномерные измерения составляют основу спутниковых РНС второго поколения, а разностно-дальномерные – спутниковых систем первого поколения и подавляющего большинства наземных РНС.
Для производства измерений дальности требуется высокая степень временной синхронизации в работе навигационных ориентиров и приёмоиндикатора. Сейчас это достигается применением атомных стандартов частоты.
При разностно-дальномерном способе измеряется разность расстояний до двух навигационных ориентиров. Этому параметру эквивалентно либо время запаздывания высокочастотного импульса одного ориентира относительно другого, либо разность фаз электромагнитных колебаний, пришедших в точку приёма от этих ориентиров. В первом случае требуется чёткая синхронизация излучений ориентиров, во втором – когерентность их работы. При этом первые системы принято называть импульсными, вторые – фазовыми. Широко распространены наземные РНС, использующие комбинацию этих способов замера. Такие системы называются импульсно–фазовыми.
Классификация РНС
В основу классификации РНС положены различные признаки, основными из которых являются следующие.
1. Вариант размещения навигационных ориентиров
1.1. Спутниковые(GPS, ГЛОНАСС, Транзит, Цикада)
1.2. Наземные (Декка, Омега, Лоран–с, Чайка)
2. Вид используемого навигационного параметра (вид создаваемых изолиний)
2.1. Дальномерные (GPS, ГЛОНАСС)
2.2. Разностно-дальномерные (Декка, Омега, Лоран–с, Чайка, Транзит)
2.3. Радиально–скоростные
3. Вид измеряемого радионавигационного параметра
3.1. Угломерные
3.2. Импульсные (временные, Лоран–а)
3.3. Фазовые (Декка, Омега)
3.4. Импульсно–фазовые (Лоран–с, Чайка).
3.5. Частотные (Цикада, Транзит).
4. Диапазон используемых радиоволн
4.1. Сверхдлинноволновые (Омега)
4.2. Длинноволновые (Декка, Лоран–с)
4.3. Средневолновые (Лоран–а)
4.4. Ультракоротковолновые (Все спутниковые РНС)
5. Дальность действия
5.1. Глобальные (Омега, все спутниковые РНС)
5.2. Дальнего радиуса действия (дальней навигации, радиус действия до 1500 миль Лоран–с, Чайка)
5.3. Системы средней дальности (радиус действия до 500 миль, Декка)
5.4. Системы прибрежного плавания (радиус действия до 100 миль, гидрографическая РНС Хайфикс)
Фазовые РНС
При построении фазовых РНС необходимо решить две важные задачи:
1. Обеспечить когерентность излучений НО (постоянство относительного фазового сдвига при условии либо равенства частот, либо их целочисленного соотношения с одной общей для них частотой, называемой базисной) .
2. Обеспечить опознавание и разделение (селекцию) сигналов в бортовых ПИ, приходящих от различных НО.
Когерентность колебаний обеспечивается либо синхронизацией излучения одного НО (ведомого) другим (ведущим), либо применением высокостабильных атомных стандартов частоты на каждом НО.
Решение второй задачи осуществляется двумя путями. В первом случае НО излучают колебания на одной частоте, но в строгой временной последовательности. Во втором – НО излучают колебания различных частот одновременно. В зависимости от этого фазовые РНС соответственно бывают с временной и частотной селекцией сигналов.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 262; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!