Изучение принципа действия и функциональной схемы автоматических радиокомпасов

Методические указания

Ситуационные задачи

Задача 4.1. Что произойдет, синаптических окончаниях клеток Реншоу спинального моторного центра вместо глицина стал бы выделяться глутамат? Обоснуйте свой ответ.

Задача 4.2. Физиолог в опытах на собаках изучал двигательные рефлексы. По правилам экспериментальной работы животным за сутки до опыта пища не дается, вода не ограничивается. Однажды по халатности лаборанта в опыт попали накормленные животные. К удивлению физиолога в ответ на раздражение афферентного нерва задней конечности у собак возникло не сокращение мышц конечности, а акт дефекации. Какой новый принцип работы головного мозга был открыт в этих опытах, и как объяснить результат приведенного опыта?

К лабораторной работе

Казань, 2010 г.

1. Принцип действия

Автоматический радиокомпас (АРК) представляет собой бортовой автоматический радиопеленгатор, с помощью которого определяется направление на приводные (ПРС) и широковещательные радиостанции. С помощью АРК измеряется курсовой угол радиостанции (КУР) - угол в горизонтальной плоскости между направлением продольной оси ВС и направлением на ПРС. КУР отсчитывается по часовой стрелке.

АРК работают в диапазоне частот 150...2000 кГц и предназначены для решения задач самолетовождения и посадки. В настоящее время они применяются как самостоятельно, так и в составе бортовых навигационных комплексов в качестве резервного радионавигационного средства.

Для определения направления на пеленгуемую радиостанцию необходима направленная антенна. В АРК для этого используется рамочная антенна (РА). Ее диаграмма направленности (рис.1) после нормировки может быть записана в виде:

,

где q - угол, отсчитываемый от перпендикуляра к рамке. Положительными считаются углы, отсчитываемые относительно перпендикуляра к рамке по часовой стрелке. Диаграмма направленности антенны имеет два минимума – при углах, равных 0 и 180⁰.

Для электромагнитного поля

; (1)

напряжение с рамочной антенны будет иметь вид:

. (2)

Амплитуда прини-маемого сигнала одинакова для направлений, симметрич-ных относительно пер-пендикуляра к рамке. Фазы же сигналов для данных направлений противоп-оложны и фаза может принимать два значения: или 0, или π (знаки "+" и "−" на рис.1) (Рис.2 эпюра1).

При угле q = 0 U_P = 0, а при q = π/2 U_P = U_PMAX.

При определении направления по методу минимума рамка разво-рачивается в положение минимального принимаемого сигнала, т.е. определяется значение угла Θ (КУР).

Для создания устройства, автоматически разворачивающего рамку в направлении пеленгуемой радиостанции, необходимо сформировать сигнал, амплитуда которого определяет величину отклонения рамки (угол Θ), а фаза – направление отклонения.

Кажется, что в чистом виде сигнал с рамочной антенны вполне подходит для этих целей, а именно: амплитуда сигнала определяет величину угла отклонения перпендикуляра к рамке относительно радиостанции, а фаза сторону отклонения перпендикуляра к рамке относительно пеленгуемой радиостанции. Но проблема в том, что в месте приема невозможно однозначно определить фазу сигнала с рамки. Нет точки отсчета. Поэтому в качестве опорного сигнала используют сигнал ненаправленной антенны (ННА), фаза которого не зависит от направления приема:

.

Фаза этого сигнала синфазна электромагнитному полю (1) и принимается равной нулю. Однако, между сигналами рамочной и ненаправленной антенн имеется сдвиг 90⁰. Потому для устранения 90⁰ фазового сдвига сигнал РА или ННА сдвигают на 90⁰, используя фазосдвигающую цепь. Пусть сдвигается сигнал ННА (Рис.2 эпюра 4). В этом случае имеем:

.

Поскольку радиокомпас автоматический, то в нем должны быть предусмотрены устройства осуществляющие поворот рамки в направлении пеленгуемой радиостанции и вращение стрелки указателя курса. Для этих целей широко используются электродвигатели переменного тока. Поэтому управляющий сигнал формируется на низкой частоте. Для этого в АРК имеется местный генератор звуковой частоты (ЗГ) с частотой Ω ≈100…200 Гц (Рис. 2).

Сигналы РА и ЗГ поступают на балансный модулятор (БМ). Балансный модулятор осуществляет амплитудную модуляцию с подавлением несущей и может рассматриваться как устройство перемножения сигналов рамки и ЗГ: . В этом случае на выходе БМ действует сигнал (рис. 2 эпюра 3):

.

Суммирующее устройство осуществляет сложение сигналов ННА и сигнала с выхода БМ и на вход приемника поступает напряжение (рис. 2 эпюра 5):

, где .

Видно, что на вход приемника поступает амплитудно-модулированный сигнал на частоте пеленгуемой радиостанции. Частота модуляции несущей ωt определяется частотой ЗГ. Причем, фаза огибающей зависит от стороны положения пеленгуемой радиостанции относительно перпендикуляра к рамке. Если ПРС находится справа от перпендикуляра к рамке, т.е 0<Θ<180⁰, то m(Θ)>0 и огибающая модулированного сигнала синфазна напряжению ЗГ.

Если же ПРС находится слева от перпендикуляра к рамке, т.е. -180⁰<Θ<0, то m(Θ)<0 и огибающая АМ-сигнала противофазна напряжению ЗГ.

После усиления сигнала в приемнике на выходе амплитудного детектора выделяется огибающая АМ-сигнала (рис 2 эпюра 6):

U_НЧ= U_НЧ0m(Θ)SinΩt.

Видно, что в НЧ сигнале с частотой ЗГ в его фазе (знак m(Θ)) заложена информация о стороне отклонения перпендикуляра к рамке относительно пеленгуемой радиостанции, а в его амплитуде – величина угла отклонения. Это напряжение является напряжением рассогласования, которое подается на схему привода рамки. Привод рамки и стрелки указателя КУР выполняются на двигателях переменного тока. Двигатель имеет две обмотки: обмотку возбуждения и управляющую обмотку. На обмотку возбуждения подается сигнал с ЗГ, а на управляющую обмотку усиленный сигнал с выхода детектора. Если фаза сигнала детектора 0, то вал двигателя вращается, например, по часовой стрелки и перпендикуляр к рамке поворачивается в направлении пеленгуемой радиостанции. Если же фаза сигнала π, то вал двигателя вращается против часовой стрелке и опять таки перпендикуляр к рамке поворачивается в направлении пеленгуемой радиостанции. Вращение двигателя и, соответственно, рамки прекращается, когда перпендикуляр к рамке направлен на пеленгуемую радиостанцию, так как в этом случае сигнал на управляющей обмотке двигателя будет равен нулю, на указателе будет отображаться курсовой угол радиостанции.

Такие АРК являются радиокомпасами с внутренней амплитудной модуляцией и относятся к АРК замкнутого типа.

Дата добавления: 2015-05-09