2.6. Арк разомкнутой схемы

О сновным недостатком АРК с гониометром следует считать наличие механических подвижных элементов в схеме (подвижная РА, искательная катушка гониометра, двигатель отработки и т.д.). АРК, построенные по разомкнутой схеме определения КУР, не имеют механических подвижных деталей и свободны от этого недостатка.

В таком АРК используется блок из двух неподвижных взаимно перпендикулярных рамок (продольной Р₁ и поперечной Р₂) (Рис. 5), сигналы на выходах которых:

,

. .

Эти сигналы усиливаются в каналах рамочных антенн (Усилитель Р₁ и Усилитель Р₂) и модулируются в балансных модуляторах (БМ1 и БМ2) соответственно квадратурными опорными сигналами генератора низкой частоты (ГНЧ) с частотой Ω ≈100…200 Гц:

U_ЗГ1 = U₀cos t ,

U_ЗГ2 = U₀sin t ,

где  =2F, F  частота ГНЧ.

При этом образуются сигналы биений:

U_БМ1 = U_БМ0 sin cost sint ;

U_БМ2 = U_БМ0cos sint sint .

Эти сигналы объединяются в суммирующем устройстве 1 и при идентичности рамочных каналов, образуют суммарный сигнал

U_С1 = U_С10 [sin cost + cos sint] sint = U_С10 sin(t + ) sint .

Данный сигнал подается на устройство сложения 2, где складывается с сигналом ННА, сдвинутым по фазе на 90⁰. При этом образуется информационный амплитудно-модули-рованный сигнал вида

U = U₀ [1 + sin(t+ )] sin_t ,

где   фаза огибающей амплитудной модуляции.

Низкочастотная огибающая информационного сигнала выделяется амплитудным детектором и имеет вид:

U_НЧ= U_НЧ0Sin(Ωt+Θ).

Отсюда следует, что информация о стороне и величине отклонения содержится в фазе НЧ сигнала. Для выделения этой информации в измерителе КУР этот сигнал сравнивается по фазе с опорным сигналом, формируемым ГНЧ. Знак разности фаз этих сигналов соответствует стороне отклонения пеленгуемой радиостанции относительно строительной оси ЛА. Величина же отклонения определяется величиной разности фаз. Эту информацию обычно выделяют аналого-цифровым преобразователем или обрабатывают в микроконтроллере и значение КУР подают на стрелочный или цифровой индикатор.

Точность арк

Точность и, следовательно, область возможного применения АРК определяется условиями распространения радиоволн, режимом полета и характеристиками самой системы. Высокая точность радиокомпасов – 2…3⁰ достигается при их использовании обычно в пределах радиолинии радионавигационная точка – самолет. Максимальная дальность около 400 км в нормальных условиях.

Аномальные условия распространения радиоволн приводят к эффектам, получившим названия береговой, горный и ночной.

Береговой эффект или береговая рефракция возникает при распространении радиоволн через береговую черту моря. При острых углах между радиолинией и береговой чертой возможны ошибки до 5⁰. Однако, явление рефракции наблюдается лишь вблизи земли до высот несколько длин вол и быстро исчезает при удалении от границы суша – море.

Горный эффект носит местный характер и связан с интерференцией прямой радиоволны и волны отраженной от гор. Искажения заметны при небольших превышениях над горами и при расположении самолета между радиостанцией и отражающим рельефом.

Ночной эффект (поляризационная ошибка). В целом АРК работает с использованием поверхностных волн. С наступлением темноты средние волны отражаются от ионосферы. При отражении линейно-поляризованной радиоволны от ионосферы происходит изменение угла поляризации. В общем случае отраженная волна оказывается поляризованной по эллипсу. Наклон плоскости поляризации и соотношение полуосей могут изменяться во времени.

В нормальном режиме радиокомпас принимает вертикально поляризо­ванную радиоволну и диаграмма направленности рамки описывается функцией (10.1). Однако из-за наличия горизонтально расположенных элементов рамки (верхние и нижние проводники обмотки) на нее при аномальных условиях распространения радиоволн воздействует поле с горизон­тальной поляризацией. В этих условиях может наблюдаться искажение диаграммы направленности и возникновение ошибки пеленгации. При этом колебания стрелки указателя курсового угла могут достигать нескольких десятков градусов.

Повышение точности в таких условиях достигается за счет уменьшения дальности использования АРК в 2…3 раза меньше номинальной.

Антенным эффектом называют дополнительный ненаправленный прием направленной антенны. Ос­новной причиной его возникновения является несимметрия направлен­ной антенны. При этом положение минимумов диаграммы направленности не меняется, но сами минимумы в этом случае становятся «размытыми». Снижение крутизны в области отсчета угла в конечном счете увеличивает ошибку АРК. Уровень ненаправленного приема может достигать 5—20%.

Режим полета сказывается на точности АРК в виде креновой по­грешности, обусловленной отклонением от вертикали оси вращения рамки. Низкая направленность рамочной антенны снижает чувствительность пеленгации к крену. При крене 15° креновая погрешность не превышает 1°.

Радиодевиация. Значительные ошибки возможны из-за влияния окружающих переизлучателей.

Отклонение отсчета радикомпаса ОРК от значения курсового угла радиостанции КУР:

ΔР = КУР – ОРК

за счет действия вторичных полей называется радиодевиацией.

Переизлучать могут: антенны самолетных радиостанций, различные выступающие части и фюзеляж.

В общем случае функцию, определяющую зависимость радиодевиации от показаний АРК можно представить в виде:

, к = 1, 2, 3 …

Для различных видов переизлучения характерны определенные значения коэффициентов и . Так антенно-подобные переизлучатели приводят в рамочных АРК к появлению коэффициентов полукруговой радиодевиации и .

Контуроподобные переизлучатели дают коэффициенты четвертной и и октальной радиодевиации и . Причем характер радиодевиации зависит от длины волны. Следует отметить, что теоретически рассчитать значения радиодевиации с практически приемлемой точностью не удается. Поэтому график радиодевиации получают пеленгованием выносного передатчика при установке самолета с бортовым радиопеленгатором на девиационном круге.

Поворачивая девиационный круг, определяют радиодевиацию для различных значений ОРК и строят график.

Анализируя график радиодевиации, можно установить причины, вызывающие её. Следовательно, радиодевиацию можно скомпенсировать.

В самолетах основным фактором является переизлучение радиоволн фюзеляжем – контуроподобные переизлучатели. В этом случае радиодевиация ΔР носит четвертной характер и

.

Здесь: Е – напряженность поля принимаемой радиостанции в точке приема;

Е_П – напряженность переизлученного фюзеляжем поля;

Θ – направление на радиостанцию;

α – угловой сдвиг переизлучателя относительно радиостанции.

Бороться с радиодевиацией в АРК можно разными способами. Электрическая компенсация может быть основана на изменении параметров рамочных антенн.

Ранее приводилось соотношение для угла, определяемого в гониометрической антенной системе АРК:

.

Изменяя действующие высоты рамочных антенн, т.е. изменяя соответствующим образом U_Р1МАХ и U_Р2МАХ можно скомпенсировать четвертную радиодевиацию.

Электрическая компенсация радиодевиации широко используется в АРК, использующих микроконтроллеры для обработки сигнала. Используя программное обеспечение, можно свести погрешность измерения КУР, обусловленную радиодевиацией до величины меньшей 0,5 градуса.

Лабораторное задание

1. Изучить назначениеАРК, эпюры сигналов, принцип действия АРК.

2. Изучить функциональные схемы АРК закрытого и открытого типов.

3. Изучить сигналы на входе и внутри АРК.

4. Изучить принцип действия гониометра.

5. Изучить точность АРК.

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

1. Назначение АРК, функциональные схемы.

2. Функциональную схему гониометра.

3. Перечень погрешностей АРК.

4. Сведения о радиодевиации.