Примечание. Блок настройки радиосистем RTU -4220 обеспечивает централизованное управление системами радиосвязи и радионавигации самолета с отображением этой информации на дисплее МФПУ.

Дата: 2025-06-15; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

4.3 Бортовые радиостанции

4.3.1 Требования ИКАО к техническим характеристикам радиостанций

В таблице 4.2 приведены требования ИКАО и основные технические характеристики наиболее применяемых в гражданской авиации бортовых радиостанций [2].

Таблица 4.2 – Основные характеристики бортовых радиостанций

Примечание. Класс излучения – это совокупность характеристик излучения [4]. Класс излучения описывается тремя символами:

– первый символ характеризует тип модуляции основной несущей (амплитудная и ее разновидности, частотная, фазовая и др.);

– второй символ характеризует сигнал, модулирующий основную несущую (аналоговый, цифровой);

– третий символ - тип передаваемой информации (телефония, телеграфия, передача данных).

Так, например, излучение амплитудно-модулированных речевых сигналов относится к классу А3Е, а однополосных сигналов - к классу J3E.

В соответствии с требованиями ИКАО [2, 3], основным режимом работы радиостанций ОВЧ диапазона остается режим амплитудной модуляции (АМ) с двумя боковыми полосами (класс излучения А3Е), а радиостанций ВЧ диапазона – однополосной модуляции (ОМ) с верхней боковой полосой (класс излучения J3Е). Но, так как на некоторых самолетах еще эксплуатируются радиостанции ВЧ диапазона старого образца, с режимом АМ, то современная промышленность вынуждена производить радиостанции ВЧ диапазона и с режимом однополосной модуляции и режимом амплитудной модуляции. Например, в радиостанции «Арлекин-ДЕ» предусмотрен класс излучения АЗЕ/НЗЕ, т.е. прием речевых сигналов с двухполосной амплитудной модуляцией, а передача – с однополосной модуляцией и полной несущей (см. §2.2, режим ОМн).

Сетка частот современных радиостанций должна быть 8,33 кГц. Разрешается также применение радиостанций с сеткой частот 25 кГц.

Радиостанции должны обеспечивать также прием и передачу данных. В современных радиостанциях применяется пока класс излучения J 2 D – прием и передача сигналов от системы автоматизированного обмена данных методом амплитудной модуляции фазо- или частотно - манипулированными колебаниями поднесущей частоты.

4.3.2 Функциональное построение бортовой радиостанции

Функциональное построение бортовых радиостанций во многом определяется назначением, диапазоном частот, режимами работы (классами излучения), особенностями системы встроенного контроля проверки работоспособности, элементной базой и пр. Но обязательными элементами современной бортовой радиостанции являются: приемо-передающая антенна, антенный коммутатор АК, передатчик ПРД, приемник ПРМ, синтезатор частоты СЧ, пульт дистанционного управления ПДУ, встроенная система контроля ВСК. На рис. 4.1 приведена функциональная схема типовой радиостанции, состоящая из названных элементов.

При нажатии на кнопку «РАДИО», напряжение питания («корпус» через нижние контакты кнопки) поступает на запуск передатчика ПРД и на подключение антенны в антенном коммутаторе АК. На рис. 4.1 коммутатор изображен как переключающее устройство с двумя положениями. Коммутатор представляет собой электронную схему (рис. 4.4) [12]. Основными элементами схемы являются два полупроводниковых диода D 1 и D 2. Поступающее напряжение питания открывает диоды. В этом случае, высокочастотный сигнал с выхода передатчика беспрепятственно проходит через первый открытый диод на антенну, второй же открытый диод шунтирует вход приемника ПРМ, что исключает возможность попадания сигнала с выхода передатчика на вход приемника. При отжатой кнопке «РАДИО», питающее напряжение снимается, диоды закрываются, и сигнал с антенны поступает на вход приемника.

Рис. 4.1 Функциональная схема радиостанции

Сигналы речевых сообщений с выхода микрофона поступают на вход передатчика через верхние контакты кнопки «РАДИО». Критерием исправности передатчика является прослушивание в телефонах своей передачи. С этой целью, в канале передатчика установлен детектор самопрослушивания Дс/пр, с выхода которого сигнал речевого сообщения поступает на оконечный усилитель приемника, и далее, после усиления, на телефоны гарнитуры.

Синтезатор частот СЧ является источником опорных высокостабильных колебаний. В передатчике колебания синтезатора СЧ используются в качестве колебаний генератора высокой частоты (ГВЧ) (рис. 2.1), а в приемнике - в качестве колебаний гетеродина (Г) (рис. 2.4). Выбор опорных частот в синтезаторе осуществляется с помощью системы дистанционной настройки, в соответствии с частотой, выставляемой на пульте ПДУ.

Пульт ПДУ предназначен для дистанционного управления радиостанцией. С помощью органов управления, расположенных на лицевой панели пульта, можно осуществлять выбор режима работы (класс излучения), оперативный контроль работоспособности, установку рабочей частоты, регулировку громкости и др. В комплектации некоторых радиостанций ПДУ может отсутствовать. В этом случае, управление может осуществляться, например, с пульта МФПУ блока настройки радиосистем RTU -4220.

Большинство современных радиостанций имеет встроенную систему контроля. Встроенная система контроля ВСК предназначена для автоматической проверки работоспособности радиостанции и отыскания неисправности с точностью до блока, заменяемого в условиях эксплуатации. Проверка работоспособности осуществляется путем подачи на определенные блоки радиостанции специальных тест-сигналов (шумовой сигнал, сигнал звуковой частоты, высокочастотные колебания) и оценки выходных параметров проверяемых блоков.

4.3.3 Назначение и принцип работы синтезатора частоты

Синтезатор частоты предназначен для формирования дискретной сетки частот высокостабильных колебаний.

По построению синтезаторы частоты делятся на синтезаторы прямого синтеза и косвенного синтеза сетки частот [7].

В синтезаторах прямого синтеза реализуются методы деления, умножения и преобразования частоты, с помощью которых из исходных колебаний частоты одного или нескольких кварцевых генераторов формируется множество колебаний (сетка частот). На рис. 4.2 показана идея функционирования синтезатора прямого синтеза с одним кварцевым генератором.

Рис. 4.2 Схема синтезатора Рис.4.3 Схема синтезатора

прямого синтеза сетки частот косвенного синтеза сетки частот

Рассмотрим работу такого синтезатора на примере. Предположим, частота колебания, формируемого кварцевым генератором КГ, составляет 10 кГц и коэффициент деления делителя частоты равен 10. В этом случае, сетка частот составит:

– на выходе умножителя частоты: 1 кГц, 2 кГц,… nf₁, где n - целое число;

– на выходе преобразователя частоты:

при m = 1: 11 кГц, 12 кГц, 19 кГц, … (nf₁ + mf_кг) или 9 кГц, 8 кГц, 7 кГц, …(nf₁ - mf_кг);

при m = 2: 21 кГц, 22 кГц, ... (nf₁ + mf_кг) или 19 кГц, 18 кГц, …(nf₁ - mf_кг).

Для получения необходимой сетки частот применяют несколько кварцевых генераторов, делителей частоты и умножителей, а перебор частот осуществляют в преобразователях частоты. Такой способ применялся в радиостанциях старого образца.

Синтезатор косвенного синтеза сетки частот (рис. 4.3) позволяет сформировать дискретную сетку стабильных частот от одного кварцевого генератора. Частота кварцевого генератора f_оп является образцом для сравнения. Установкой на пульте управления радиостанции рабочей частоты задается коэффициент деления N делителя частоты ДЧ. Тогда на выходе делителя ДЧ значение частоты будет определяться соотношением f_дч = f_уг/N, где f_уг – значение частоты на выходе управляемого генератора УГ. Если f_дч ≠ f_оп, то на выходе схемы сравнения СС формируется постоянное напряжение U_упр., соответствующей полярности, под действием которого, изменяется частота генератора УГ до тех пор, пока не будет обеспечено равенство f_дч = f_оп.

Таким образом, на выходе генератора УГ установится частота в соответствии с частотой, набранной на пульте ПДУ.

4.3.4 Особенности построения структурных схем бортовых радиостанций

В гражданской авиации в качестве радиостанций ОВЧ диапазона в основном применяются МВ радиостанции «БАКЛАН», «ОРЛАН-85СТ», а ВЧ диапазона – ДКМВ радиостанция «АРЛЕКИН-ДЕ», «ЯДРО» и ее модификации.

Приемники, как правило, строятся по схеме супергетеродинного типа с двумя или тремя преобразованиями частоты, что обеспечивает высокую чувствительность и избирательность по соседним и зеркальным каналам. В приемниках применяется ручная регулировка громкости, автоматическая регулировка усиления, подавление внутренних шумов приемника и другие регулировки.

Передатчики строятся по классической схеме, с применением амплитудных модуляторов и усилителей мощности.

Для пояснения работы названных регулировок, рассмотрим, в качестве примера, упрощенную структурную схему «ОРЛАН-85СТ» (рис. 4.4), а работу встроенной системы контроля и работу радиостанции в режиме однополосной модуляции на примере радиостанции «ЯДРО-1Г1» (рис. 4.5).

Упрощенная структурная схема «ОРЛАН-85СТ»

В приведенной схеме приемник имеет два преобразования по частоте (СМ1 и СМ2). Источником гетеродинных частот является синтезатор частоты СЧ. С выхода амплитудного детектора АД низкочастотный сигнал речевого сообщения проходит через электронный ключ ЭКл, управляемый схемой подавления шумов, на усилители низкой частоты УНЧ. К выходу АД также подключены схема АРУ, схема подавления шумов и широкополосный усилитель ШП УНЧ.

С помощью регулировочного сопротивления R _р, указанного на схеме, производится ручная регулировка громкости (РРГ). Ручная регулировка громкости позволяет изменять громкость прослушиваемых сообщений.

Рис. 4.4 Структурная схема бортовой МВ радиостанции

Схема АРУ предназначена для стабилизации уровня сигнала на выходе усилителей УПЧ приемника. Необходимость АРУ особенно важна для самолетных радиостанций, когда изменение расстояния между диспетчерской вышкой и самолетом приводит к изменению амплитуды входных сигналов в десятки и даже сотни раз. При этом возможна перегрузка усилителей (переход в режим насыщения) при больших входных сигналах и, соответственно, значительные искажения сигнала речевого сообщения. Поэтому, задача АРУ – изменять усиление приемника в зависимости от уровня входного сигнала: при максимальном уровне система АРУ должна обеспечить минимальный коэффициент усиления радиоканала приемника, и при минимальном уровне - максимальный. Для этого используется выпрямленное напряжение, которое получается в результате выделения и выпрямления выходного напряжения детектора. Амплитуда этого напряжения пропорциональна уровню принимаемого сигнала. Напряжение подается на соответствующие цепи усилительных элементов УПЧ, уменьшая усиление в этих каскадах. На рис. 4.4 в состав схемы АРУ входит фильтр ФАРУ и усилитель постоянного тока УПТ.

Для подавления собственных шумов приемника (во время пауз при радиообмене) применяется схема подавления шумов (схема ПШ). Схема ПШ управляет электронным ключом Э Кл, приводя его в замкнутое или разомкнутое состояние, в зависимости от уровня принимаемого сигнала. При отсутствии сигнала или же при малом его уровне, ключ разомкнут. При разомкнутом состоянии ключа, шумы приемника в телефонах не прослушиваются.

Для оценки уровня принимаемого сигнала, применяется косвенный метод. Метод заключается в определении соотношения сигнал/шум, измеряемого на выходе приемника. Такой метод оценки основан на понятии реальной чувствительности приемника. Как известно (§2.1), реальной чувствительностью называется наименьшее напряжение на входе приемника, при котором соотношение сигнал/шум на выходе приемника равно трем. Следовательно, в зависимости от этого соотношения оценивается напряжение сигнала на входе приемника:

- сигнал/шум > 3, напряжение больше реальной чувствительности;

- сигнал/шум < 3, напряжение меньше реальной чувствительности (сигнал слабый).

Работа схемы ПШ основана на определении соотношения сигнал/шум и, в зависимости от этого соотношения, управления состоянием ключа ЭКл.

Схема ПШ состоит из фильтров шума и сигнала, усилителей постоянного тока УПТ и схемы сравнения СС. Напряжение шума выделяется фильтром высокой частоты Ф шума и преобразуется в постоянное напряжение усилителем постоянного тока УПТ. Напряжение полезного сигнала, соответственно, фильтром низкой частоты Ф сигнала и усилителем УПТ. Сравнение сигнала и шума происходит в схеме сравнения СС. При превышении сигналом уровня шума в три и более раз, с выхода СС поступает напряжение, замыкающее ключ Э Кл. В противном случае, если соотношение сигнал/шум меньше трех, ключ будет разомкнут.

Включается схема ПШ с пульта ПДУ радиостанции.

Недостатком применения схемы ПШ является уменьшение дальности связи на прием. Предположим, что самолет находится на таком удалении от диспетчерской вышки, при котором напряжение на входе приемника меньше реальной чувствительности. В этом случае, ключ Э Кл разомкнут, и в телефонах сигнал не прослушивается. Если же отключить схему ПШ, то ключ Э Кл будет постоянно в замкнутом состоянии и пилот сможет прослушать сообщение диспетчера.

При настройке радиостанции на новую рабочую частоту, схема ПШ должна быть отключена. И только, убедившись в устойчивом приеме сигналов сообщения, схему ПШ можно включить.

По каналам радиостанций возможна также передача данных. В данной схеме, на вход усилителя УНЧ передатчика поступают частотно- или фазоманипулированные колебания поднесущей частоты от аппаратуры организации связи (CMU). В амплитудном модуляторе АМ производится преобразование их в высокочастотные колебания. Соответственно, при приеме, выделение частотно- или фазоманипулированных колебаний осуществляется в широкополосном усилителе ШП УНЧ. С выхода ШП УНЧ сигналы поступают на аппаратуру организации связи (CMU) для последующей обработки и отображения на дисплее МФПУ.

В схеме передатчика, система автоматической регулировки глубины модуляции (АРГМ) предназначена для стабилизации глубины модуляции излучаемых сигналов при изменении громкости передаваемого речевого сообщения. По принципу действия эта система подобна системе АРУ: с ее помощью в зависимости от силы звука изменяется коэффициент усиления УНЧ так, что изменения напряжения сигналов на выходе усилителя УНЧ оказываются значительно меньше входных.

Исправность передатчика проверяется по прослушиванию собственной передачи. С этой целью, в канале передатчика установлен детектор самопрослушивания Дет. с/пр., с выхода которого сигнал речевого сообщения поступает на усилитель УНЧ приемника, и далее, через оконечный УНЧ, на телефоны гарнитуры.

Контроль работоспособности радиостанции осуществляется блоком управления и контроля БУК. Блок контроля БУК контролирует работу радиостанции в автоматическом непрерывном режиме или по команде, поступающей с передней панели приемопередатчика.