Режим работы «компас»

В режиме «КОМПАС» радиокомпас работает как автоматический пеленгатор радиостанций. Пеленгование радиостанций путем приема их сигналов на рамочную направленную антенну приводит к двузначности определения КУР. Для получения однозначности в режиме «КОМПАС» осуществляются одновременный прием на рамку и на ненаправленную антенну. Выходной сигнал ненаправленной антенны остается неизменным по амплитуде и по фазе при любых углах прихода радиоволны в горизонтальной плоскости, что позволяет использовать такую антенну в качестве источника опорного сигнала. Путем сравнения фазы сигнала рамки с фазой опорного сигнала удается определить направление, в котором нужно вращать рамку, чтобы привести ее в положение нулевого приема.

Векторная диаграмма сигналов с рамочной и ненаправленной антенны приведена на Рис. 3. Видно, что эти сигналы сдвинуты по фазе на 90°. Аналитически выражения для сигналов имеют вид:

Сигнал сдвигается по фазе на 90° и складывается с. При выравнивании амплитудсуммарный сигнал принимает вид:

Диаграмма направленности такой комбинированной антенны имеет форму кардиоиды (см. Рис. 4а). Очевидно, что при изменении фазы сигнала одной из антенн на противоположную, ориентация кардиоиды в пространстве изменится на 180° (см. Рис. 4б).

а) б)

4. Образование диаграммы направленности в виде кардиоиды

Структурная схема радиокомпаса приведена на Рис. 5, а временные диаграммы напряжений в указанных точках структурной схемы изображены на Рис. 6. На последнем рисунок представлены формы напряжений для трех угловых положений источника сигнала относительно направления, перпендикулярного плоскости рамки: слева, на перпендикуляре, справа.

5. Структурная схема типового автоматического радиокомпаса

Напряжение с выхода рамки , у которого фаза зависит от направления отклонения нормали к рамке от направления на радиостанцию, после выделения из множества входных сигналов и усиления поступает на коммутатор фазы сигнала рамки. Коммутатор управляется сигналом частотой 30–135 Гц от генератора и изменяет фазу сигнала на противоположную (сдвиг на 180 град.) на одной половине периода низкочастотного сигнала, оставляя фазу неизменной на другой (см. диаграммы Рис. 6). Коммутированное напряжение рамкии напряжение ненаправленной антенныскладываются на входе приемника, в результате чего получается напряжение той же частоты, но амплитудно-манипулированное с частотой коммутирующего сигнала. При этом фаза огибающей, в зависимости от фазы напряжения рамки, совпадает или противоположна фазе напряжения генератора низкой частоты. Следовательно, фазовые соотношения высокочастотных сигналов, несущие информацию о стороне отклонения рамки, оказалась перенесенными на низкочастотный сигнал.

Манипулированный сигнал проходит через приемник обычным образом, а затем из него выделяется огибающая и передается в систему автоматического управления рамкой. Здесь на фазовый детектор подается опорный низкочастотный сигнал и огибающая. Положительное или отрицательное напряжение с выхода детектора приводит к вращению двигателя рамки в соответствующую сторону до равносигнального направления, когда при переключении направления кардиоиды в пространстве изменения уровня сигнала (манипуляции сигнала) не будет. При этом фазовые соотношения на входе детектора и, соответственно, полярность постоянного напряжения для двигателя выполняются для правой и левой полуплоскостей (или секторов углов 0–180° и 180–360°). Тем самым устраняется двузначность равносигнального направления; автомат сам выбирает одно из двух направлений при любом угле α.

Угловое положение рамочной антенны, точнее, угловое положение направления нулевого приема, передается на индикатор угла следящей системой, в качестве которой используются обычно сельсинная передача. В состав сельсинной передачи входят два сельсина, один из которых называется датчиком, другой приемником. Построение сельсинов одинаковое, каждый из них является трехфазной электрической машиной, имеющей ротор и статор. Трехфазные статорные обмотки сельсинов соединены между собой по схеме ”звезда без нулевого привода”. Однофазные роторные обмотки соединены параллельно и запитываются от внешнего источника.

6. Временные диаграммы напряжений в основных цепях схемы

Система работает таким образом, что она находится в устойчивом состоянии только при одинаковых угловых положениях обоих роторов относительно статоров. Любой поворот ротора одного из сельсинов отрабатывается вторым. Схема включения сельсинов приведена на Рис. 7.

7. Схема сельсинной индикаторной системы.