Принцип действия и структура сигналов канала посадки СП-50

Радиомаячная система посадки метрового диапазона СП-50 предназначена для осуществления захода самолетов на посадку и обеспечения посадки. Система обеспечивает формирование в пространстве плоскостей курса и глиссады, пересечение которых определяет положение линии планирования. Плоскости формируются независимыми друг от друга каналами, курсовым и глиссадным, основу которых составляют курсовой (КРМ) и глиссадный (ГРМ) радиомаяки.

Курсовой канал. Курсовой радиомаяк служит для задания вертикальной плоскости посадочного курса ЛА. Курсовые радиомаяки системы СП-50 задают плоскость по минимуму коэффициента амплитудной модуляции. Эти маяки создают в пространстве высокочастотное амплитудно-модулированное электромагнитное поле с переменным, зависящим от направления в горизонтальной плоскости, коэффициентом модуляции. На направлении посадочного курса модуляция сигналов отсутствует. При отклонении от этого направления в определенных пределах коэффициент модуляции возрастает с увеличением бокового отклонения. Отклонению в различные стороны от посадочного курса соответствуют различные знаки коэффициента амплитудной модуляции. Таким образом, на самолете можно судить о его положении относительно плоскости посадочного курса по значению и знаку коэффициента амплитудной модуляции.

Принцип работы КРМ основан на использовании направленных свойств антенной системы маяка, которая состоит (в эквивалентном представлении) из трех антенн. Одна из этих антенн (А₁) расположена на продолжении оси ВПП и называется центральной. Две другие антенны (А₂, А₃) размещены слева и справа от оси ВПП на общем перпендикуляре к ней и на одинаковых расстояниях от оси. Эти антенны называются боковыми. Все три антенны одинаковы и формируют в горизонтальной плоскости диаграммы направленности . Максимумы диаграмм направленности всех трех антенн ориентированы в направлении посадочного курса.

Все три антенны запитываются от одного генератора высокой частоты током несущей частоты .

Центральная антенна запитывается немодулированным током с амплитудой

В результате излучения энергии в пространство центральная антенна создает электромагнитное поле, которое определяется формой тока, поступающего в антенну, и диаграммой направленности. В цепи центральной антенны обеспечивается сдвиг питающего тока на 90. Напряженность электрического поля центральной антенны в произвольной токе пространства

(1.35)

где – амплитудное значение напряженности электрического поля, пропорциональное току ;  – угол отклонения точки от максимума диаграммы направленности.

Боковые антенны А₂ и А₃ связаны с балансным модулятором и запитываются в противофазе. Токи и имеют одинаковую амплитуду и выражаются следующим образом

;

.

Поскольку две боковые антенны запитываются током одинаковой формы, они образуют антенную систему с иными направленными свойствами. Антенная система, состоящая из двух ненаправленных разнесенных противофазно запитанных антенн, обладает многолепестковой диаграммой направленности, в которой максимумы чередуются с минимумами, а число лепестков в каждой четверти плоскости равно отношению расстояния между антеннами d к длине волны . Такая диаграмма направленности определяется выражением

. (1.36)

Диаграмма направленности для отношения показана на рис.1.16.

Рис. 1.16. Диаграмма направленности двух ненаправленных

противофазных разнесенных антенн

В направлении перпендикуляра к базе антенной системы (соосно с продольной осью ВПП) , тогда как каждая антенна в этом направлении излучает максимум сигнала. Объясняется это тем, что в указанном направлении сигналы боковых антенн находятся в противофазе и взаимно компенсируются. При переходе через направление минимального излучения знак диаграммы направленности изменяется, что означает изменение фазы излучаемого сигнала на 180. Кроме того, фаза сигнала, излучаемого совместно двумя антеннами, отличается на 90 от фазы токов, которым запитываются антенны.

Так как каждая боковая антенна КРМ является направленной, то диаграмма направленности двух боковых антенн равна произведению диаграммы направленности отдельной боковой антенны на диаграмму направленности двух ненаправленных антенн, расположенных так же, как и боковые антенны

. (1.37)

Напряженность электрического поля боковых антенн КРМ в произвольной точке пространства

, (1.38)

где – амплитуда напряженности электрического поля, излучаемого одной боковой антенной, пропорциональная току ; коэффициент 2 показывает удвоение амплитуды в направлении максимумов в результате сложения полей двух антенн;  – частота балансной модуляции.

Сигналы, излучаемые центральной антенной (1.35) и боковыми антеннами КРМ (1.38) в пространстве суммируются и напряженность результирующего электрического поля

. (1.39)

Суммарная диаграмма направленности центральной и боковых антенн представлена на рис. 1.17. На рисунке также показан знак угла отклонения ЛА от минимума диаграммы направленности боковых антенн.

Из выражения (1.39) следует, что амплитуда результирующего колебания

изменяется с частотой модуляции . Таким образом, результирующее колебание, называемое рабочим сигналом, является амплитудно-модулированным. Коэффициент модуляции этого сигнала

. (1.40)

Рис. 1.17. Диаграмма направленности центральной и боковых антенн КРМ
Выражение (1.40) показывает, что коэффициент модуляции зависит от направления и определяется соотношением амплитуд токов, питающих боковые и центральную антенны. Зависимость коэффициента от направления определяется отношением . С учетом выражения (1.37)

. (1.41)

Из полученного выражения можно сделать вывод, что коэффициент модуляции рабочего сигнала принимает нулевое значение в направлении посадочного курса. Это значит, что в данном направлении результирующее поле не модулировано. При отклонении от посадочного курса в некоторых пределах коэффициент m_С увеличивается тем больше, чем больше угловое отклонение. При переходе через курс посадки знак m_С изменяется на обратный, что означает изменение фазы огибающей амплитудно-модулированного колебания на 180. Изменение величины и знака коэффициента модуляции при отклонении ЛА от посадочного курса показано на рис.1.18.

Рис. 1.18. Зависимость коэффициента модуляции от направления

Геометрическое место точек в любой горизонтальной плоскости, где коэффициент модуляции рабочего сигнала равен нулю, называется курсовой линией.

Рабочий сигнал формируется всеми тремя антеннами. Огибающая рабочего сигнала называется рабочим напряжением, или переменно-фазным напряжением, в связи с тем, что его начальная фаза изменяется на 180 при изменении стороны отклонения относительно курсовой линии.

На ЛА для определения его положения относительно посадочного курса (курсовой линии) необходимо измерять амплитуду и фазу рабочего напряжения, т.е. значение и знак коэффициента модуляции. Фаза электромагнитных колебаний зависит от момента включения радиомаяка и расстояния между самолетом и маяком, поэтому для измерения фазы рабочего напряжения на ЛА необходимо иметь опорное напряжение частоты модуляции , фаза которого не зависит от направления. В существующих курсовых радиомаяках для передачи на борт ЛА опорного напряжения колебания несущей частоты, излучаемые центральной антенной А₁, подвергают дополнительной амплитудной модуляции поднесущими колебаниями. Частота поднесущих колебаний равна _П. В свою очередь, поднесущие колебания модулируются по частоте колебаниями с частотой . Поднесущая частота выбирается значительно большей, чем частота модуляции, и значительно меньшей, чем несущая частота

.

Центральная антенна запитывается током

, (1.42)

где – коэффициент амплитудной модуляции колебаний несущей частоты колебаниями поднесущей частоты ; – девиация колебаний поднесущей частоты.

Суммарное поле в точке приема, с учетом (1.39) и (1.40), можно представить выражением

(1.43)

Спектральный состав суммарного сигнала (рис. 1.19) обеспечивает четкое разделение на самолете рабочего и опорного сигналов.

Рис. 1.19. Спектр суммарного сигнала КРМ

По обе стороны от спектральной линии несущей частоты ω₀ расположены линии боковых частот амплитудно-модулированного колебания, отстоящие от нее на величину частоты модуляции . Высота этих линий определяется коэффициентом модуляции и, следовательно, зависит от направления. На направлении курса посадки эти спектральные линии исчезают (m=0). Указанные линии спектра образуют спектр рабочего сигнала. По обе стороны от линии несущей частоты расположены также две линии боковых частот второго амплитудно-модулированного колебания с частотой модуляции . Вокруг каждой из этих боковых частот и расположены спектральные линии боковых частот частотной модуляции колебания поднесущей частоты с частотой . Эти линии отстоят от частот , и друг от друга на частоту модуляции и занимают широкую полосу частот:

,

где – девиация поднесущей частоты.

На приемной стороне обеспечивается выделение рабочего и опорного напряжения, определение значения коэффициента модуляции m_C и разности фаз полученных напряжений.

Рассмотрим работу курсового канала системы посадки СП-50 на примере его упрощенной структурной схемы (рис. 1.20).

Рис. 1.20. Структурная схема канала курса СП-50
Центральная антенна А₁ связана с генератором высокой частоты (ГВЧ) и запитывается немодулированным высокочастотным током. В фазовращателе (ФВ2) обеспечивается сдвиг по фазе 90. Боковые антенны А₂ и А₃ связаны с балансным модулятором (БМ) и запитываются в противофазе балансно-модулированными колебаниями с частотой модуляции 60 Гц. Фазовый сдвиг 180 обеспечивает фазовращатель (ФВ1) стоящий в цепи питания антенны А₃. Регулятор тока (РТ) предназначен для установки амплитуд токов питающих боковые антенны. Тремя антеннами радиомаяка формируется и излучается рабочий сигнал, огибающая которого показывает величину отклонения ЛА от курсовой линии.

Опорный сигнал формируется с помощью контрольно-измерительного прибора (КИП), частотного модулятора (ЧМ), генератора поднесущей частоты (ГПЧ), амплитудного модулятора (АМ), генератора ГВЧ и центральной антенны А₁. КИП, устанавливаемый в стороне от оси ВПП, принимает рабочий сигнал маяка и детектирует его. Полученное таким образом рабочее напряжение используется в качестве опорного. Формирование опорного напряжения в маяке с помощью бокового КИП обеспечивает правильную фазировку опорного сигнала. Опорное напряжение всегда совпадает по фазе с рабочим, выделенным боковым прибором КИП. Таким образом, независимо от начальных условий, возникающих в процессе включения радиомаяка, опорное и рабочее напряжения совпадают по фазе с одной определенной стороны от курсовой линии и находятся в противофазе с другой стороны. Опорное напряжение управляет модулятором ЧМ, который изменяет с частотой 60 Гц частоту колебаний ГПЧ 10000 Гц. Таким образом, в законе изменения поднесущей частоты заложено опорное напряжение. Частотно-модулированные колебания поднесущей частоты с помощью модулятора АМ изменяют амплитуду колебаний ГВЧ, которые излучаются центральной антенной. Образованный таким образом сигнал является опорным, фаза сигнала не зависит от направления приема.

Формируемые маяком рабочий и опорный сигналы суммируются в пространстве и образуют общий сигнал маяка. Этот сигнал (высокочастотный, промодулированный по амплитуде колебаниями двух частот: низкой 60 Гц (рабочее напряжение) и поднесущей 10000 Гц, которая в свою очередь промодулирована по частоте опорным напряжением 60 Гц), принимается бортовым оборудованием самолета.

Временные диаграммы сигналов в характерных точках бортового оборудования системы посадки показаны на рис. 1.21.

Рис. 1.21. Временные диаграммы сигналов в характерных точках

бортового оборудования системы СП-50

В зависимости от углового положения ЛА относительно курсовой линии (рис. 1.17) изменяется фаза и амплитуда рабочего напряжения, а следовательно, фаза модулирующего сигнала и глубина модуляции (1). В приемнике осуществляется детектирование сигнала и на его выходе выделяется огибающая суммарного сигнала (2). Огибающая амплитудно-модулированного сигнала поступает одновременно на каналы постоянной и переменной фазы. Огибающая представляет собой сумму напряжения переменной фазы частоты 60 Гц и частотно-модулированного колебания поднесущей частоты 10000 Гц, частота модуляции которого также равна 60 Гц. В канале опорного напряжения с помощью полосового Ф2 настроенного на частоту поднесущей частоты выделяется частотно-модулированное колебание (3). После усиления и симметричного ограничения в УО напряжение подается на частотный детектор (ЧД), на выходе которого выделяется напряжение модуляции, т.е. опорное напряжение 60 Гц (4).
В канале рабочего напряжения из сложного низкочастотного напряжения при помощи фильтра Ф1 выделяется напряжение переменной фазы 60 Гц (5). Таким образом, в бортовом оборудовании применяется частотная селекция сигналов (рис. 1.22).

Рис. 1.22. Частотная селекция сигналов

Рабочее и опорное напряжения поступают на фазовый детектор ФД. Этот детектор вырабатывает постоянное напряжение (6), значение которого пропорционально амплитуде рабочего напряжения, а полярность – положительная, если рабочее и опорное напряжения совпадают по фазе, и отрицательная, если они находятся в противофазе. Выходное напряжение ФД подается на вертикальную планку прибора системы посадки и вызывает ее отклонение (7). Прибор показывает положение ЛА (точка) относительно курсовой линии (планка).

Формирование опорного напряжения в радиомаяке с помощью КИП позволяет решить задачу контроля работоспособности системы на борту самолета. При исчезновении рабочего сигнала вследствие какой-либо неисправности отсутствует и опорный сигнал, так как на частотный модулятор радиомаяка не поступает управляющее напряжение переменной фазы. Следовательно, по одному только опорному сигналу можно контролировать работоспособность КРМ. При наличии опорного сигнала, в канале постоянной фазы формируется напряжение «Готовность курса» (Гот. К), свидетельствующее о работоспособности канала курса.

В маяках канала курса системы СП-50 используются антенны типа волновой канал, обладающие довольно широкой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости (примерно 80). На характер искажения линии курса значительное влияние оказывают различные местные предметы (МП), находящиеся в секторе излучения маяка. При отсутствии таких предметов курсовая линия является прямой линией, так как в горизонтальной плоскости электромагнитные волны распространяются прямолинейно. Любой предмет, находящийся в зоне действия маяка, воспринимает его электромагнитные колебания и создает собственное электромагнитное поле – поле вторичного излучения. Это поле складывается с полем маяка и в результате линия курса оказывается искривленной (рис. 1.23).

Рис. 1.23. Искривление курсовой линии
Характер искажения линии курса зависит от диаграммы вторичного излучения , интенсивности этого излучения и от расположения местных предметов относительно маяка. В различных точках пространства изменяются соотношения фаз между полем маяка и полем вторичного излучения из-за изменения разности хода прямой и переизлученной волны. Коэффициент модуляции равен нулю в тех точках пространства, в которых происходит полная компенсация поля боковых антенн маяка и всех вторичных полей боковых частот модуляции. Это происходит в тех точках, где фазы сигналов прямой и переизлученной волн отличаются на 180, а их амплитуды одинаковы. Для КРМ систем типа СП-50 наиболее опасно вторичное поле излучения колебаний боковых частот модуляции, так как именно это поле задает курсовую линию. Поскольку используются антенны с широкими диаграммами направленности, в зону действия боковых антенн попадает довольно много местных предметов и искривления курсовой линии получаются значительными. Для устранения этого недостатка в радиомаяках применяется антенна параболического типа (рис. 1.24).

Рис. 1.24. Антенна параболического типа
Эта антенна состоит из параболического неподвижного отражателя (1) и трех облучателей (2), размещенных в фокусе отражателя. Параболический отражатель выполнен в виде проволочной сетки из горизонтальных проводов, натянутых на вертикальные стойки, расположенные по профилю параболы. Высота отражателя 3,9 м. Расстояние между горизонтальными проводами 15 см. Облучатели имеют вид антенн типа волновой канал небольшого размера и выполняют функцию трех отдельных антенн. Формирование ДНА осуществляется параболическим отражателем путем фокусирования энергии, поступившей от каждого облучателя, в направлении ВПП. Диаграмма направленности такой антенны относительно узкая (30-36) и искривления курсовой линии существенно уменьшены.

Для контроля за положением курсовой линии применяются контрольно измерительные приборы, один из которых расположен на оси ВПП между маяком и полосой, другой с противоположной стороны ВПП. Для повышения надежности в КРМ применяется 100%-ное резервирование всей аппаратуры за исключением антенны.

Курсовые радиомаяки системы СП-50 работают на 6 или 20 фиксированных частотах в диапазоне 108,1…111,9 МГц.

Глиссадный канал. Глиссадные радиомаяки (ГРМ) системы СП-50 предназначены для задания плоскости планирования. ГРМ задают плоскость планирования равносигнальной зоной, образующейся в результате пересечения двух лепестков диаграммы направленности антенной системы маяка. При этом для однозначного определения положения ЛА относительно заданной плоскости планирования сигналы, излучаемые в пределах каждого из двух взаимно пересекающихся лепестков, модулируются по амплитуде различными частотами.

Принцип работы ГРМ основан на использовании направленных свойств антенной системы маяка, которая включает две антенны, подвешенные на различных высотах и от земной поверхности (рис. 1.25). Антенны, верхняя А₁ и нижняя А₂, создают в вертикальной плоскости пересекающиеся диаграммы направленности, которые формируются с участием земной поверхности.

Рис. 1.25. Антенная система глиссадного радиомаяка
Если ненаправленная антенна расположена на некоторой высоте над ровной земной поверхностью, то в любом произвольном направлении в пространстве происходит сложение волны , распространяющейся по прямой линии от антенны А в рассматриваемом направлении, и волны , отраженной от земной поверхности (рис. 1.26).


Рис. 1.26. Формирование ДНА с участием земной поверхности
Если земная поверхность, на которую падает электромагнитная волна, гладкая (высота неровностей мала по сравнению с длинной волны), то происходит зеркальное отражение, при котором отраженный луч лежит в плоскости падающего луча и нормали к отражающей поверхности в точке падения, а угол отражения равен углу падения .

Эффект отражения от земной поверхности можно заменить (для упрощения) действием дополнительной антенны (), расположенной под линией земной поверхности на расстоянии и питаемой в противофазе по отношению к фактической антенне. Если запитать антенну в противофазе по сравнению с антенной А, то она создаст в точке О электромагнитное поле той же величины и фазы, что и отраженное электромагнитное поле, создаваемое антенной А. Таким образом, антенна, расположенная на высоте от земной поверхности, может быть заменена при изучении ее свойств двумя противофазными антеннами, расположенными на одной вертикали к земной поверхности на расстоянии друг от друга; при этом влияние земной поверхности уже не надо учитывать. Диаграмма направленности двух ненаправленных разнесенных противофазных антенн определяется выражением (1.36). Заменив на , а угол на угол в вертикальной плоскости , получим выражение, определяющее ДНА, расположенной на высоте от земной поверхности:

.

Диаграмма является многолепестковой (рис. 1.27).

Рис. 1.27. Диаграмма направленности антенны расположенной над

земной поверхностью

В точках максимумов диаграммы , а в точках минимумов . Направления минимумов и максимумов этой диаграммы направленности можно найти, воспользовавшись формулами

где и т.д.

Одно из направлений минимального излучения, соответствующее , совпадает с горизонтом. Это значит, что первый к земной поверхности лепесток ДНА касается земной поверхности. Положение первого (после горизонтального) направления минимального излучения определится из уравнения

.

При малых углах можно считать т.е.

. (1.44)

Выражение (1.44) определяет также ширину первого от земной поверхности лепестка ДНА. Положение первого максимума ДНА при малых углах определится выражением

.

Форма ДНА зависит от отношения высоты подвеса антенны и длинны волны. При увеличении высоты подвеса первый лепесток ближе прижимается к земной поверхности, ширина лепестков уменьшается, а их число увеличивается. Таким образом, диаграммы направленности антенн и ГРМ, расположенные на высотах h₁ и h₂ будут определяться выражениями

.

Так как высоты подвеса антенн А₁ и А₂ различны, то их диаграммы направленности в вертикальной плоскости пересекаются, а первый лепесток верхней антенны А₁ лежит ниже первого лепестка нижней антенны А₂. Первые от земной поверхности лепестки обеих антенн используются для задания глиссады.

Верхняя антенна А₁ запитывается балансно-модулированными колебаниями несущей частоты  с частотой модуляции ₁. Нижняя антенна А₂ запитывается балансно-модулированными колебаниями с частотой модуляции ₂.

Сигналы, излучаемые верхней и нижней антеннами

где и – амплитуды сигналов, излучаемых верхней и нижней антеннами в направлениях максимумов диаграмм направленности и .

Антенны А₁ и А₂ запитываются сигналами разной величины, причем в нижнюю антенну поступает в несколько раз больший сигнал (). Поэтому диаграммы излучения ГРМ (рис. 1.28) неодинаковы, лепестки нижней антенны имеют больший размер.

Прямая линия, проходящая через начало координат и точку пересечения диаграмм излучения, представляет собой равносигнальное направление (РСН), так как на этом направлении амплитуды сигналов, излучаемых антеннами А₁ и А₂, одинаковы. Ближайшее к земле РСН используется в качестве глиссады.

Диаграммы излучения верхней и нижней антенн пересекаются в ряде точек. Любое направление, проходящее через точку пересечения и электрический центр антенной системы, представляет РСН и образует ложные глиссады. Ближайшая к основной глиссаде ложная называется первой ложной глиссадой.

Рис. 1.28. Диаграммы излучения равносигнального ГРМ
Общий суммарный сигнал маяка равен сумме колебаний и

.

Этот сигнал принимается на самолете для определения его положения относительно задаваемой глиссады путем сравнения амплитуд огибающих и сигналов, излучаемых верхней и нижней антеннами. При нахождении самолета точно на РСН, соответствующем углу , амплитуды огибающих

Когда самолет отклоняется от этого направления, амплитуды огибающих различны, и чем больше отклонение, тем больше они отличаются. В равносигнальном маяке создается зависимость отношения амплитуд сигналов от направления в вертикальной плоскости.

Спектральный состав суммарного сигнала, в зависимости от положения самолета относительно РСН, показан на рис. 1.29.

Рис. 1.29. Спектр суммарного сигнала ГРМ
На рисунке видно, что спектральные линии сигналов верхней и нижней антенн занимают различное положение на частотной оси. Это значит, что сигналы разных антенн могут быть выделены на самолете с помощью фильтров.

Рассмотрим работу глиссадного канала системы посадки СП-50 на примере его упрощенной структурной схемы (рис. 1.30).

Рис. 1.30. Структурная схема канала глиссады СП-50
Генератор высокочастотных колебаний формирует сигнал несущей частоты . Через распределительное устройство РУ высокочастотный сигнал поступает в балансные модуляторы БМ1 и БМ2. В модуляторах осуществляется балансная модуляция несущей частоты частотами модуляции ₁ и ₂. Частоты выбираются с целью исключения необходимости перестраивать фильтры бортового оборудования системы посадки метрового диапазона, настроенные на частоты 90 и 150 Гц. Частота огибающей балансно-модулированного колебания в два раза больше частоты модуляции. Формирование удвоенной частоты огибающей показано на рис. 1.31: 1 – модулирующий сигнал; 2 – балансно-модулированные колебания; 3 – сигнал на выходе амплитудного детектора. В связи с удвоением частоты в ГРМ используются частоты модуляции 45 и 75 Гц. Таким образом, верхний (см. рис. 1.28), относительно равносигнальной зоны, лепесток диаграммы направленности обозначается частотой модуляции 75 Гц, нижний – 45 Гц.

Угол наклона задаваемой глиссады первоначально регулируется изменением высот подвеса антенн и уровней излучаемых сигналов. Уровень излучаемого сигнала устанавливается при помощи регулятора тока (РТ1, РТ2). В процессе эксплуатации угол наклона задаваемой глиссады может изменяться. Для контроля за положением глиссады используется контрольно-измерительный прибор (КИП), антенна которого устанавливается перед антенной системой ГРМ на некотором удалении от нее на нужном направлении, проходящем под углом к горизонту. При изменении угла наклона глиссады КИП формирует напряжения управления регуляторами тока. Изменением уровней излучаемых сигналов изменяется угол наклона глиссады. Напряжение на выходе КИП будет присутствовать до тех пор, пока его антенна не будет находиться на равносигнальном направлении.

Рис. 1.31. Характер огибающей балансно-модулированного колебания
Равносигнальные ГРМ с использованием балансно-модулированных колебаний принято характеризовать параметром, называемым разностью глубин модуляции (РГМ). РГМ определяется как отношение разности сигналов верхней и нижней антенн к сумме этих сигналов

.

Поскольку и – функции направления в вертикальной плоскости, РГМ также зависит от направления (рис. 1.32).

Рис. 1.32. Зависимость РГМ от направления вертикальной плоскости
На глиссаде РГМ=0, при увеличении отклонения от глиссады РГМ возрастает, а при переходе через равносигнальное направление знак РГМ изменяется на обратный.

Сигнал ГРМ принимается глиссадной антенной и поступает в бортовое приемное устройство (ПРМ). В приемнике осуществляется селекция сигнала, усиление, преобразование по частоте и детектирование. Детектор ПРМ выделяет огибающую амплитудно-модулированного сигнала маяка. Сигналы ГРМ, как указывалось выше, состоят из суммы двух балансно-модулированных колебаний с частотами 45 и 75 Гц. Поэтому напряжение на выходе амплитудного детектора ПРМ представляет собой низкочастотное напряжение, состоящее из суммы напряжений частот 90 и 150 Гц и частот, кратных 90 и 150 Гц.

Это напряжение поступает на фильтры Ф1 и Ф2, настроенные на частоты 90 и 150 Гц. На их выходах выделяются синусоидальные напряжения частот 90 и 150 Гц соответственно, амплитуды которых пропорциональны колебаниям боковых частот модуляции, излучаемых антеннами ГРМ, т.е.

, где ;

, где .

Эти напряжения выпрямляются в выпрямителях В1 и В2, в результате чего образуются постоянные напряжения, пропорциональные амплитудам напряжений и :

,

где – коэффициент передачи выпрямителей.

Постоянные напряжения и поступают в схему сложения (ССл), где формируется их сумма и разность. Разностное напряжение воздействует на горизонтальную планку индикаторного прибора системы посадки и вызывает ее отклонение. Это напряжение пропорционально разности и, значит, определяется разностью глубины модуляции РГМ (рис. 1.32).

При небольших отклонениях от глиссады разность пропорциональна угловому отклонению от глиссады , следовательно, отклонение планки прибора также пропорционально . Когда самолет находится точно на глиссаде () , и горизонтальная планка прибора системы посадки проходит через центр шкалы. При отклонении самолета от глиссады появляется напряжение , полярность которого зависит от стороны отклонения (, если и , если ), и планка прибора отклоняется от центра на величину, пропорциональную угловому отклонению (рис. 1.33). При больших отклонениях пропорциональность нарушается.

Рис. 1.33. Отклонение глиссадной планки прибора системы посадки
Для исключения зависимости выходного напряжения от дальности до радиомаяка, в приемнике бортового оборудования используют схему автоматической регулировки усиления.

Сумма постоянных напряжений и , полученная в ССл, используется для сигнализации исправности подсистемы ГРМ–ГРП. Если эта подсистема работает нормально и самолет находится в зоне действия глиссадного радиомаяка, то сумма напряжений достигнет порогового значения и на выходе ССл формируется напряжение «Готовность глиссады» (Гот. Г), поступающее на устройства индикации и в бортовые системы.

Формирование диаграммы направленности ГРМ обеспечивается антенно-фидерной системой, состоящей из двух антенн, укрепленных на вертикальной мачте на разных высотах. Высоты антенн выбираются исходя из условий размещения радиомаяка с учетом заданного угла наклона глиссады. Верхняя антенна состоит из двух уголковых излучателей с рефлектором. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости составляет 90. Нижняя антенна представляет излучатель с уголковым рефлектором для сужения диаграммы в вертикальной плоскости. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости составляет 60. Общая высота мачты около 10 м. В некоторых модификациях ГРМ системы СП-50 в качестве передающих применяются щелевые антенны. Малый уровень бокового и заднего излучения щелевых антенн позволил исключить влияние местных предметов и тем самым уменьшить величину искривления линии глиссады.

В радиомаяке предусмотрена частичная автоматическая стабилизация зоны глиссады, изменение положения которой может быть вызвано нестабильностью работы оборудования. Контроль положения глиссады обеспечивает КИП. При изменении угла наклона глиссады прибор формирует управляющее напряжение, которое обеспечивает изменение уровня излучаемых сигналов антенн таким образом, чтобы установить линию глиссады в первоначальное положение.

Глиссадные радиомаяки системы СП-50, в зависимости от модификации, работают на 3 или 20 фиксированных частотах в диапазоне 329…335 МГц.

3. 
   <предыдущая страница | следующая страница>