Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение. высшего профессионального образования

высшего профессионального образования

«Самарский государственный аэрокосмический университет

имени академика С.П. Королева

(национальный исследовательский университет)»

 

 

Лабораторная работа

 

«Автоматический радиокомпас АРК-15»

 

 

Выполнил: студент 343 гр.

Захаров М.В.

Проверил:Никольский Б.А.

 

 

Самара 2012

Цель работы – изучение и экспериментальное исследование принципа действия, устройства и свойств автоматического радиокомпаса АРК-15.

Автоматический радиокомпас устанавливается на борту летательных аппаратов (самолетов, вертолетов) и предназначается для измерения направления на наземные приводные или радиовещательные радиостанции и радиомаяки.

Режимы работы радиокомпаса АРК-15.

1) Режим "Компас" является основным режимом АРК. В этом режиме радиокомпас при настройке его на частоту пеленгуемой радиостанции осуществляет автоматическое пеленгование этой радиостанции.

2) Режим "Антенна" служит для прослушивания и опознавания позывных сигналов радиостанции. В этом режиме прием сигналов осуществляется только ненаправленной антенной.

3) Режим "Рамка" является вспомогательным. В этом режиме прием сигналов происходит только направленной антенной.

 

Принцип действия:

Рисунок 1. Упрощенная функциональная схема

радиокомпаса АРК-15

 

Радиокомпас представляет собой автоматический радиопеленгатор, в котором для пеленгования используется метод сравнения амплитуд (равносигнальный метод). Результирующая характеристика направленности антенной системы имеет вид кардиоиды. При периодической коммутации фазы сигнала одной из антенн на лепестки кардиоиды "перебрасываются", образуя тем самым равносигнальное направление.

пеленгуемая радиостанция излучает тональный сигнал, хотя на самом деле радиостанция излучает модулированные колебания, передает связную или другую информацию. При принятом предположении можно написать для сигнала ненаправленной антенны, определяемого вектором электрического поля :

.

И для сигнала рамки, определяемого вектором магнитного поля :

.

Сигнал, снимаемый с рамочной антенны, имеет сдвиг по фазе относительно фазы электрического поля в центре рамки , а сигнал, снимаемый с открытой антенны, имеет фазу, совпадающую с фазой этого поля. Поэтому напряжения u₁ и u₂ сдвинуты по фазе на . Этот фазовый сдвиг компенсируется в усилителе рамки (фазирующем контуре). Сигнал u_Σ(t), действующий на входе приемника, модулирован по амплитуде. Величина модуля коэффициента амплитудной модуляции этого сигнала:

определяется степенью уклонения направления на пеленгуемую радиостанцию относительно равносигнального направления, а его фаза – стороной уклонения. В направлении пеленга рамочной сигнал исчезает, и сигнал в приемнике становится немодулированным. При возникновении уклонения появляется амплитудная модуляция. При изменении стороны уклонения фаза модуляции изменяется на . Эпюры напряжений в характерных точках радиокомпаса приведены на рисунке 3. На этом рисунке 1 – напряжение от рамки; 2 – опорное напряжение звукового генератора; 3 – напряжение балансного модулятора; 4 – напряжение от открытой антенны; 5 – напряжение на входе приемника; 6 – напряжение на выходе детектора приемника.

Сигнал u_Σ(t) фильтруется и усиливается в приемнике, а затем детектируется амплитудным детектором. Детектор и последующий ФНЧ выделяют огибающую AM, которая представляет собой низкочастотный сигнал частоты Ω. Амплитуда этого сигнала определяется степенью уклонения и в направлении точного пеленга равна нулю. В зависимости от стороны уклонения его фаза либо совпадает с фазой опорного напряжения, либо отличается на .

Рисунок 2. Эпюры напряжений в характерных точках радиокомпаса

 

Продетектированный сигнал и опорное напряжение поступают на фазовый детектор. На выходе фазового детектора возникает постоянное (медленно изменяющееся) напряжение, величина которого определяется уклонением направления на радиостанцию от направления точного пеленга, а полярность – стороной уклонения. Это управляющее напряжение подается на силовой привод рамочной антенны, состоящей из усилителя постоянного тока и реверсивного электрического двигателя (см. рисунок 1). Двигатель устанавливает рамку в положение, в котором управляющее напряжение равно нулю и минимум характеристики направленности рамки сориентирован в направлении пеленгуемой радиостанции.

Автоматический радиокомпас представляет собой замкнутую систему автоматического управления (следящую систему). В динамике эта система осуществляет автоматическое слежение за направлением на выбранную радио радиостанцию. Выбор радиостанции осуществляется путем настройки приемника радиокомпаса на частоту радиостанции. В радиокомпасе АРК-15 в качестве направленной антенны используется система, состоящая из двух взаимно перпендикулярных неподвижных рамок и гониометра. Эта система эквивалентна одной подвижной (вращающейся) рамке. Одна из рамок располагается вдоль строительной оси самолета, другая – перпендикулярно к ней. Гониометр состоит также из двух взаимно перпендикулярных полевых (статорных) обмоток и искательной (роторной) обмотки. Полевые обмотки гониометра запитываются от катушек рамок.

Для вращения искательной обмотки гониометра используется маломощный двухфазный реверсивный двигатель переменного тока. Одна фаза двигателя запитывается опорным напряжением от звукового генератора. Вторая фаза двигателя запитывается усиленным напряжением низкой частоты, снимаемым с детектора приемника

Фазовый детектор в схеме АРК-15 отсутствует. Роль фазового детектора выполняет реверсивный электродвигатель. При изменении фазы выходного напряжения приемника на направление вращения двигателя изменяется на обратное. При нулевом выходном напряжении приемника двигатель, естественно, находится в состоянии покоя.

 

Порядок выполнения работы:

 

1. Режим «Компас»

 

1. f = 1300 кГц

курс = 180°

 

Опорное напряжение

 

Выход с УПЧ

 

Выход с УНЧ

 

 

2. курс = 180+90°

Выход с УПЧ

 

 

Выход с УНЧ

 

3. курс = 180-90°

Выход с УПЧ

 

Выход с УНЧ

 

 

 

2. Измерение времени установления АРК-15

t = 2 с

 

3. ТК АРК-15

 

Выход с УПЧ

 

Выход с УНЧ

 

 

Режим «Антенна»

 

 

Режим «Рамка»

 

градусы

30°

60°

90°

120°

150°

180°

210°

240°

270°

300°

330°

360°

U, В

2,5

12,5