ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОЧАСТОТНОГО ГЛИССАДНОГО КАНАЛА КОМПЛЕКСИРОВАННОЙ НАВИГАЦИОННО-ПОСАДОЧНОЙ АППАРАТУРЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Кондрашов Ярослав Викторович

канд. техн. наук, главный специалист, Учебно-производственное предприятие «Авиа-Радиосервис», г. Москва

Туренко Дарья Николаевна

студент, НАУ, г. Киев

E-mail: daria.turenko@gmail.com

Введение и постановка задачи. При создании бортовой навига­ционно-посадочной аппаратуры (НПА) на основе стандартного обору­дования аналогичного назначения ILS-85, VOR-85 [2], построенного по международным рекомендациям ARINC-710, ARINC-711 аппара­туры, одним из принципиальных, была проблема разработки радиочас­тотных трактов, отвечающих международным требованиям по помехо­устойчивости (ПУ) и электромагнитной совместимости (ЭМС). Основ­ными элементами радиочастотных трактов НПА являются:

• Модуль высокочастотный курсовой (МВЧК)
• Модуль высокочастотный глиссадный (МВЧГ)
• Модуль высокочастотный маркерный (МВЧМ).

В данной работе мы исследуем принцип действия модуля высо­кочастотного глиссадного.

Назначение и основные технические требования.

МВЧГ предназначен для приема, выделения из помех и усиления сигналов наземных глиссадных радиомаяков систем посадки ILS и СП-50.

МВЧГ должен обеспечивать:

• диапазон рабочих частот;
• чувствительность не хуже 6 мкВ
• максимальный уровень входного сигнала не менее 50 мВ;
• входное сопротивление ;
• неравномерность амплитудно-частотной характеристики не более чем 6 дБ при развитии ± 35 кГц относительно установленной частоты;
• относительную чувствительность на каналах побочного приема в диапазоне частот (0,19 ... 1215) МГц при развитии установ­ленной частоты приема не менее чем на ± 150 кГц должна быть не менее 65 дБ;
• изменение уровня выходного НЧ напряжения не должно пре­вышать 3 дБ при изменении уровня выходного ВЧ сигнала от 20 мкВ до 50000 мкВ.

Модуль должен обеспечивать точностные характеристики аппа­ратуры при одновременной подаче на его вход помехи перекрестной модуляции с уровнем 7500 мкВ в полосе частот от 328,6 МГц до 33504 МГц за пределом полосы ±283 кГц, амплитудно-модулиро­ванной с коэффициентом модуляции 30 % частотой 150 Гц, и полезно­го сигнала центрирования с уровнем от мкВ до 7500 мкВ.

Пути решения задачи. Оценка возможности выполнения основных технических требований.

Оценку возможностей выполнения требований по чувствитель­ности МВЧГ проведем по следующей методике. Напряжение шумов на активном сопротивлении ВЧ принимающего тракта определяется по известной формуле:

,                                                                                    (1)

где: К — постоянная Больцмана, К=Дж/к;

Т — абсолютная температура ( Т= К);

R — активное сопротивление;

 — эффективная шумовая полоса принимающего тракта.

Если  берется в килогерцах, то формулу (1) можно переписать в виде:

.

Минимальный входной сигнал, обеспечивающий на входе идеального не шумящего приемника отношение напряжения сигнала Ис/Иш=1, будет равен:

,                                                                    (2)

где:  — сопротивление согласованного входа (Ом);

 — коэффициент, характеризующий зависимость отношения мощностей сигнала и возмущения (Р/Рш)вых. на выходе детектора от отношения (Р/Рш)вх. на его входе.

Значение коэффициента ξ определяется видом модуляции и типом детектора. При приеме амплитудно-частотных сигналов и использования линейного детектора

где: m — коэффициент амплитудной модуляции;

 — эффективная шумовая полоса низкочастотного тракта;

 — эффективная (эф.) шумовая полоса радиотракта;

При расчетах будем считать, что эффективная шумовая полоса радио тракта =70 кГц, эффективная шумовая полоса НЧ тракта =20 кГц.

Значение коэффициента ξ определяем для m=0,8:

Минимальный входной сигнал, обеспечивающий на входе идеального не шумящего приемника глиссадного канала отношение Ис/Иш=1, будет равен:

Для обеспечения требуемой чувствительности 6 мкВ коэффициент шума реального глиссадного приемника не должен превышать 26 дБ. Односигнальная избирательность МВЧГ обеспечивается преселектором.

Односигнальна избирательность определяется выбранным значе­нием промежуточной частоты и характеристиками избирательной сис­темы входного устройства (преселектором).

Ослабление помехи, действующей на частоте побочного канала приема  в одноконтурной преселекторе, настроенном на частоту  можно определить по формуле:

 ,

где:  — обобщенная расстройка;

 — добротность резонансной системи.

Выбор промежуточной частоты (ПЧ) делают таким образом, что­бы ее значение обеспечивало устойчивое усиление в тракте промежу­точной частоты и значительную относительную расстройку помехи по зеркальным каналом.

где: — частота настройки приемника;

 — частота гетеродина;

 — числовые коэффициенты;

Так как отношение полосы частот принимаемых сигналов к сред­ней частоте рабочего диапазона даст величину менее 2 %, применение перестраиваемого по диапазону преселектора нецелесообразно.

В аппаратуре-аналоге ILS-85 преселектор глиссадного приемника выполнен в виде фильтра на спиральных резонансах. Этот фильтр обладает затуханием в полосе пропускания порядка 10 дБ и обеспе­чивает уменьшение возмущения по зеркальному каналу более 80 дБ при значении промежуточной частоты 24,95 МГц.

Анализ комбинационных каналов приема МВЧГ показал, что данное значение промежуточной частоты дает вполне удовлетвори­тельное распределение паразитных каналов приема и может быть рекомендовано для использования.

Исследование восприимчивости аппаратуры-аналога ILS-85 к помехе перекрестной модуляции по глиссадному каналу показали, что УВЧ и смеситель модуля МВЧГ аппаратуры ILS-85 обеспечивают требования по точностным характеристикам глиссадного канала, а поэтому принятые технические решения могут быть приняты за прототип.

Структурная схема модуля ВЧ глиссадного.

Структурная схема МВЧГ изображена на Рис. 1. Особенностью данной схемы является то, что в ней отсутствует фильтр радиочастоты после УВЧ и отсутствует схема управления фильтрами.

Рис.1. Схема электрическая структурная модуля высокочастотного глиссадного

Выводы. Проведенный исследования характеристик модуля вы­сокочастотного глиссадного, что позволило создать соответствующий радиочастотный канал комплексированной навигационно-посадочной аппаратуры [2] для «малых» и «средних» летательных аппаратов.

Список литературы:

1. Кондрашов В. И., Федоренко В. Н. Исследование путей комплексиро­вания унифицированных блоков и модулей бортовой навигационной и посадочной аппаратуры для различных авиационных потребителей // Тех­нология и конструирование в электронной аппаратуре — К.: 2002. — № 1—2.
2. Кондрашов В. И., Федоренко В. Н. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных радиотехнических средств навигации и посадки летатель­ных аппаратов // Технология и конструирование в электронной аппара­туре — К: 2002. - № 1—2.
3. Хаймович Н. А., Иванов П. А., Устроев Ю. Е., Аксамит А. А., Панов Э. А. — бортовые радиоустройства посадки самолетов // Машиностроение. — М.: 1980 — С. 32—78.