НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙУНІВЕРСИТЕТ
Інститут Аеронавігації
Кафедра Авіоніки/>
Реферат
з дисципліни «ОАРРР»
На тему: «Всенаправлений азимутальний радіомаяк VOR-4000»
Київ – 2011
Всенаправленийазимутальний радіомаяк VOR-4000
Всенаправленийазимутальний радіомаяк VOR-4000 за своїми характеристиками відповідає вимогамІСАО, висунутим до АРМ РСБН, які використовуються в цивільній авіації.
Принцип роботирадіомаяка VOR-4000 заснований на фазовому методі вимірювання навігаційногопараметра. РадіомаякVOR-4000 формує та випромінює ВЧ модульовані коливання вдіапазоні МХ. Інформація про навігаційний параметр визначається фазовимиспіввідношеннями сигналів модуляції частотою 30 Гц опорного та азимутального.
У бортовомуобладнанні значення азимута визначається вимірюванням різниці фаз сигналівчастотою 30 Гц. На борту ПС крім значення азимута, визначається тавідбивається наявність відхилення ПС від лінії курсу з одночасною індикацієюнапрямку польоту відносно тoчки розташування радіомаяка («На»-«Від»). Урадіомаяку VOR‑4000 передбачена можливість передачі на борт мовноїінформації та сигналів розпізнавання радіомаяка. Радіомаяки VOR-4000 можназастосовувати як автономно, так і разом з радіомаяками DME створюючи РСБН типуVOR/DME.
В основу побудовирадіомаяка VOR-4000 покладена уніфікована апаратура типу SYSTEM-4000, якарозроблена фірмою SEL (Німеччина).
В апаратуріSYSTEM-4000 використовується цифро-аналоговий принцип формування моделюючих НЧсигналів, а також побудова трактів контролю та керування із застосуванняммікропроцесорів (типу 8085), які з додаванням блоків пам’яті створюютьміні-ЕОМ. Влаштована апаратура контролю забезпечує автоматичну перевіркуроботоздатності з реєстрацією значень відхилення контрольованих параметрів відвстановлених норм, пошук та визначення відмов з формуванням відповіднихсигналів керування. Результати контролю відбиваються на двох букво-цифровихдисплеях на 16 знаків, які дозволяють оператору працювати з комп’ютером вдіалоговому режимі. Доступ оператора до системи здійснюється через клавіатуру.За допомогою клавіатури до комп’ютера вноситься спеціальний пароль, що виключаєнесанкціонований доступ до системи (рис. 1).
Рис.1 />
Рис. 1
Обираючивідповідне програмне забезпечення, на базі SYSTEM-4000 можна створити наземніазимутальні радіомаяки типу VOR, DVOR, а також курсові та глісадні радіомаякисистем посадки діапазону МХ типу ILS.
До радіомаякаVOR-4000 входять два комплекти передавальної апаратури з влаштованими системамиконтролю, керування та електроживлення, які розміщені на загальному стояку(стояк ПРД); резервне джерело електроживлення (акумуляторна батарея напругою48 В); антенно-фідерна система; система дистанційного контролю такерування.
Обладнаннярадіомаяка VOR-4000 розміщують в будівлі (або в спеціальному будинку-укритті).Антенну систему встановлюють на даху будинку-укриття, який одночасно виконуєроль антенної противаги. Антенна система з’єднується з апаратурою радіомаякакабелями. При двох контрольних антенах до комплекту радіомаяка додаютьдодаткові кабелі для з’єднання з другою контрольною антеною (Рис. 2).
/>
Рис. 2 — Схема розміщення апаратурирадіомаяка VOR-4000
Основнітехнічні характеристики радіомаяка VOR-4000
Точністьвимірювання азимута, не гірш…1,5
Діапазон частот,МГц… .108…112
Рознесеннячастот, кГц……50
Стабільністьчастоти,%…. 0,01
Рівеньгармонічних складових….Не більше 2·10-5
Частотамодуляції, Гц… ..30 ±0.01 %
Частотапіднесучої, Гц… ..9960±0,1%
Глибина АМ,%……30±1
Індекс ЧМ… ..16±0.1
Частота сигналурозпізнавання, Гц….1020±0,01%
Діапазон частотмовного сигналу, Гц….300…3000
Вихіднапотужність передавача, Вт….50Потужність споживання по колузмінної напруги 230 В, ВА:
для ПРД 100Вт… ..3450
для ПРД 50 Вт… ..2300
Потужністьспоживання по колу постійної напруги, Вт:
для ПРД 100Вт… ..700
для ПРД 50 Вт… ..540
Умови роботи уприміщенні:
температураповітря, град.… .10…+50
відноснавологість:
при температурідо плюс 35°С, %…… Не більше 95
при температурівище плюс 35° C, %….Не менше 60
Умови роботипоза приміщенням:
температураповітря, град… .-40…+70
відноснавологість, %….100
Вітровенавантаження, км/г….До 160
Резервування
(ПРД, монітор, електроживлення), %… 100
Індикаціяпараметрів та програмних значень — букво-цифрова (на дисплеї з полем даних 2слова по 16 знаків).
Доузагальненої структурної схеми радіомаяка VOR-4000 (рис.3) входять такіапаратні функціональні групи:
· апаратура формування сигналів згенераторами ВЧ та модулюючих сигналів, трактом підсилення та антеннимрозподілювачем сигналів ПРД;
· апаратураконтролю та керування радіомаяком з центральним процесором, монітором, блокомклавіатури та дисплея, системою дистанційного контролю та керування;
· апаратураелектроживлення;
· антеннасистема.
Один з подвоєнихкомплектів основного обладнання радіомаяка використовується в робочому режимі,другий ‑ знаходиться в резерві. Функціональна схема одного комплектурадіомаяка наведена на рис.5.10.
Генератор ВЧсигналів (збуджувач) формує несучу частоту ПРД радіомаяка в діапазоні частот108…112 МГц. У радіомаяку VOR‑4000 формування азимутального йопорного сигналів здійснюється АМ несучої частоти у відповідних каскадахпідсилювального тракту двома напругами частотою 30 Гц (зсунутих за фазою на 90°), напругою піднесучоїчастоти 9960 Гц й напругою розпізнавання 1020 Гц від генераторів модулюючихсигналів.
/>
Рис. 3 — Структурна схема радіомаяка VOR-4000
радіомаяказимут сигнал частота
/>
Рис. 4 — Функціональна схема одного комплектурадіомаяка VOR-4000
В апаратуріконтролю та керування функціональна група монітора разом з контрольною антеною АК(з одним або з двома вібраторами) складає тракт зовнішнього контролюрадіомаяка. Сигнали від контрольної антени через підсилювач з регульованим закомандами клавіатури коефіцієнтом підсилення обробляються в блоці монітора. Тутже ВЧ сигнали детектуються та подаються на схеми вимірювання азимута, глибинимодуляції частотами 30 та 9960 Гц, девіації частоти піднесучої та кодурозпізнавання. Блок монітора взаємодіє з блоком центрального процесора, девикористовуються субблоки пам’яті та пристрої обробки сигналу монітора.Значення допусків на контрольовані параметри встановлюються за командамиклавіатури. Влаштована контрольна апаратура разом з блоком центрального процесоразабезпечує оперативну перевірку роботоздатності радіомаяка, регулюванняпараметрів, пошук та визначення відмов.
Основні функціїцентрального процесора (з додатковим блоком пам’яті):
· обчисленнята встановлення номінальних значень параметрів радіомаяка;
· обробкасигналів зовнішнього та влаштованого контролю й за необхідністю перемиканняробочого комплекту на резервний або вимкнення радіомаяка; забезпеченнядіагностики з глибиною до рівня зйомних плат;
· забезпеченнязв’язків з блоком клавіатури та дисплея.
З клавіатуривводяться такі команди:
· викликпрограм та підпрограм;
· встановленняномінальних значень та регулювання параметрів радіомаяка, значеньексплуатаційних та попереджувальних допусків на контрольовані параметри;
· запитданих для індикації на дисплеї.
На дисплей можевиводитися:
· інформаціяпро технічний стан радіомаяка;
· результатиконтрольних та діагностичних операцій;
· командита підтвердження введених даних, а також результати проведених корекцій.
Поле данихдисплея становить два рядки по 16 знаків у кожному. Розподіл сигналів робочого комплектуПРД по вібраторах антенної системи та увімкнення еквівалента антени (антенногонавантаження) до виходу резервного ПРД здійснюється блоком розподіленнясигналів, з якого частина ВЧ сигналів знімається та після попередньої обробкипередається у тракт контролю радіомаяка.
Антенна системаПРД радіомаяка складається з двох схрещених вібраторів для випромінюванняазимутального сигналу та двох всенаправлених вібраторів для випромінюванняопорного сигналу. Живлення вібраторів іде через кабельні трансформатори, якісиметрують та узгоджують ВЧ кола. Як противагу антені використовують металевийлист діаметром 5 м, який встановлений на даху будинку-укриття. Вінзабезпечує рівномірність ДН антенної системи в прямовисній площині.
Для забезпеченняелектроживленням блоків, вузлів (плат) апаратури в радіомаяку VOR-4000напругами плюс 28, плюс 15 та плюс 5 В застосовують перетворювачі, на входияких подається постійна напруга плюс 54 В.
Телекеруваннята телесигналізація радіомаяка VOR-4000 забезпечується системою дистанційногоконтролю та керування (СДКК). Блок СДКК, який розміщений на КДП, з’єднується запаратурою радіомаяка двопровідною лінією через модем і адаптер зовнішньогоінтерфейсу.
Апаратураформування сигналів контролюта керування
РадіомаякVOR-4000 формує та випромінює складну сукупність сигналів азимутального,опорного та розпізнавання (рис.5.11). Крім того, в радіомаяку передбаченаможливість передачі на борт ПС мовного сигналу.
В технічнійдокументації до радіомаяка VOR-4000 азимутальні та опорні сигнали позначенівідповідно “сигнали бокових частот” і “сигнали несучої частоти”, чимпідкреслено відсутність у випромінюваному азимутальному сигналі несучої частотита наявність повного спектра частот в опорному сигналі.
Азимутальнийсигнал (бокових частот) отримують після балансної модуляції (БМ) несучоїчастоти двома сигналами частотою 30 Гц, які відрізняються за фазою на 90°. Два БМ сигналивипромінюються схрещеними вібраторами. Опорний сигнал (несучої) є ВЧ коливаннянесучої частоти, які АМ напругою піднесучої частоти 9960 Гц. Піднесучачастота сигналу у свою чергу ЧМ напругою частотою 30 Гц, фаза якого однакова зфазою НЧ напруги 30 Гц однієї із складових азимутального сигналу. Спектрвипромінюваних сигналів наведений на рис.6. Опорний сигнал випромінюєтьсявсенаправленою антеною.
/>
Рис. 5 — Формування азимутального сигналу радіомаяка VOR-4000: а — діаграма напрямленості антен; б — форма азимутальних сигналівбокових частот
/>
Рис. 6 — Спектр сигналів радіомаяка VOR-4000
Апаратураформування сигналів складається із збуджувача, трьох підсилювачів-модуляторів(Exiter-AF), генератора модулюючих коливань і підсилювачів потужності (рис.7).
Збуджувач формуєвисокостабільний сигнал несучої частоти в діапазоні 108…112 МГц. Крім того,частина сигналу збуджувача використовується в апаратурі контролю та керуваннярадіомаяка як еталонний (опорний) сигнал. Збуджувач налаштовується на частотуробочого каналу заміною зйомного кварцового резонатора. У збуджувачі сигналикварцового генератора підсилюються і через подільники та буферні підсилювачірозподіляються по входах підсилювачів-модуляторів MOD‑110, несучої CSGі бокових частот SB1 іSB2. Для забезпечення сталості амплітудивихідного сигналу в підсилювачі збуджувача застосована схема автоматичногопідсилення сигналів кварцового генератора. З вихідних каскадів збуджувачачастина сигналів знімається для контролю. Вихідні сигнали збуджувачамодулюються за амплітудою трьома підсилювачами MOD-110.
Впідсилювачах MOD-110 формуються азимутальний та опорний сигнали радіомаяка. Вканалі формування опорного сигналу MOD-110 забезпечує АМ несучої частотисигналом розпізнавання радіомаяка та за необхідністю — мовним сигналом. Усі трипідсилювачі зібрані за однаковою схемою.
Високочастотнісигнали подаються на вхід підсилювача надвисокої частоти (НВЧ) черезфазокоректуючі каскади та попередній підсилювач. До НВЧ підсилювача сигналигенератора модулюючих коливань поступають після підсилення у каскаді підсиленняНЧ. У підсилювачі MOD-110 передбачена схема корекції фази ВЧ сигналу зкаскадами підсилення та лінеаризації керуючих напруг, які надходять з блокуССР, а також можливість автоматичного керування підсиленням та полосоюперепускання НЧ підсилювача по сигналах апаратури контролю та керування. Урежимі БМ вмикається схема керування фазоінвертором. Вибір режиму роботи такерування MOD-110 здійснюється за допомогою набору перемикачів (S1-S10). Звиходу НВЧ підсилювача АМ коливання поступають на відповідний підсилювачпотужності. Частина вихідного сигналу підсилювачаMOD-110 знімається дляконтролю. Підсилювачі MOD-110 забезпечують підсилення сигналів до 20 мВт, якщорівень вхідних сигналів становить 10 мВт.
/>
Рис. 7 — Структурна схема апаратури формування сигналів VOR-4000
Побудоваапаратури контролю та керування радіомаяка базується на застосуваннімікропроцесорної техніки з додатковими блоками пам’яті. В радіомаяку VOR-4000використовується два виду контролю: влаштований і зовнішній. Влаштованийконтроль параметрів здійснюється перетворенням вихідних сигналів основнихблоків і вузлів радіомаяка в числовий код та порівнянням їхніх значень іззбережуваними в блоках пам’яті номінальними значеннями параметрівконтрольованих сигналів. Тракт зовнішнього контролю складається з контрольноговібратора і блока монітора. Результати контролю обробляються центральнимапаратурним процесором.
В радіомаяку єможливість встановлювати (регулювати) та відображати на дисплеї значення рядупараметрів радіомаяка:
· потужністьПРД (сигналів несучої та бокової частот);
· глибинумодуляції та фази ВЧ сигналів ПРД;
· напругута струми електроживлення.
Встановленняпотрібних значень параметрів, а також виклик та відбиття їхніх значеньздійснюється з блока клавіатури і дисплея. При цьому на дисплеї відображуютьсяномінальне і поточне значення цих параметрів.
Центральнийпроцесор складається з апаратурного процесора CPU і блока пам’яті МЕМ. Зв’язокцентрального процесора з апаратурою формування сигналів радіомаяка здійснюєтьсяза трьома шинами зв’язку: керування і перевірки ПРД, контролю та зміни станів.
Сполученняпроцесора CPU з блоком клавіатури і дисплея здійснюється через стандартнийінтерфейс.