Антенно-фидерное устройствоРСБН-4Н.

Антенно-фидерная система РСБН-4Н, состоит из:

- четырех всенаправленных антенн,

- одной вращающейся антенны,

- антенны контрольно-выносного пункта и

- системы фидерных соединений.

Вращающаяся антенна установлена на кузове аппаратной;

Антенны радиомаяка размещают так, чтобы избежать затенения вращающейся азимутальной антенной передающих антенн ответчика дальномера и опорных сигналов в рабочем секторе радиомаяка.

Антенна КВП устанавливается на расстоянии 90 м от передающей антенны дальномерных сигналов А1 на углах φ=n·10⁰+37^/ (n=1, 2, … 35), отсчитываемых от точки привязки радиомаяка и истинного северного направления.

Не допускается наличие местных предметов и растительности в секторе 20⁰ от линии, соединяющей ось вращения азимутальной антенны и КВП на удаление 200 м.

Рис.5- Размещение РСБН-4Н на позиции

Не допускается устанавливать КВП в секторе +30⁰, занятом агрегатами питания или трансформаторной подстанцией. Запрещается устанавливать КВП в секторах +20⁰ от направлений на передающие антенны А1, А2 и в секторе +10⁰ противоположном указанным.

Передающая антенна дальномерных сигналов А1 устанавливается в секторе 0 – 90⁰ на удалении от точки привязки 9 – 10 м.

Передающая антенна опорных сигналов А2 устанавливается в секторе 90 – 180⁰ на удалении от точки привязки 20 – 23 м.

Антенны верхних и нижних углов предназначены для приема запросных сигналов и являются линейными решетками, состоящими из кольцевых трехвибраторных излучателей. Диаграмма направленности такой антенны изрезана в вертикальной плоскости и имеет зоны, от которых прием сигналов отсутствует. Для обеспечения уверенного приема запросных сигналов во всей зоне действия маяка диаграмма направленности антенны нижних углов располагается горизонтально, а верхних – под некоторым углом таким образом, чтобы максимумы ДН антенны верхних углов совпадали с минимумом ДН антенны нижних углов (рис. 6).

        2

                                                                                1

Рис. 6. – Формирование ДН антенн дальномерного канала

Приемные антенны работают в непосредственной близости от передающих антенн азимутального и дальномерного каналов. Мощные сигналы от этих антенн могут проникать на вход приемников. Чтобы исключить это проникновение, сигнал с антенны проходит через фильтр нижних частот, который ослабляет сигналы передающих антенн. Диапазон этих сигналов выше рабочего диапазона приемника.

В состав антенно-фидерной системы (АФС) входят: вращающаяся азимутальная антенна; всенаправленная антенна импульсного передатчика азимутального канала; приемная антенна КВП; антенные переключатели; направленные ответвители – ВИ - 001, ВИ-002; вращающийся переход; измерители мощности. Азимутальная антенна формирует в горизонтальной плоскости двухлепестковую ДНА и обеспечивает зону обзора в вертикальной плоскости от 0 до 45⁰ . Антенна выполнена в виде усеченного параболического отражателя и трех щелевых облучателей с коаксиальными питающими фидерами, вращается с частотой 100 об/мин. Антенна опорных сигналов «35» и «36» представляет собой вертикальный ряд из девяти кольцевых излучателей, каждый из которых состоит из трех изогнутых и разнесенных по окружности полуволновых вибраторов и имеет ненаправленную ДНА в горизонтальной плоскости.

КЮА предназначена для установки и контроля нуля азимута с выдачей сигналов УХУДШЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ и АВАРИЯ в систему резервирования и на диспетчерский пункт. КЮА представляет собой систему непрерывного допускового контроля положения датчиков опорных сигналов «35» и «36» относительного углового положения азимутальной вращающейся антенны. В состав КЮА входят: два блока контроля нуля азимута – БК-006; антенна КВП и два приемника КВП - БР-003; блок установки нуля азимута БВ-012.

Система автоматической стабилизации скорости вращения азимутальной антенны (САР) предназначена для обеспечения равномерной частоты вращения азимутальной антенны с точностью не хуже ±0,1 %. САР состоит из блока БВ-004 – выявителя угла; БВ-010 – блока автоматики САР; Эму – электромагнитного усилителя; ТГП - двигателя постоянного тока с тахогенератором, БП-119 – блока питания.

ИНА предназначена для формирования и кодирования сигналов, поступающих с электромагнитных датчиков вращающейся азимутальной антенны, и распределения этих сигналов по соответствующим каналам. В состав ина входят два блока шифратора опорных сигналов «35», «36», СЕВЕР БШ-003.

Для определения азимута на борту ЛА достаточно сформировать сигнал начала отсчета в момент прохода азимутальной антенной северного направления. Однако этот сигнал на борту ЛА по каким-то причинам может быть не принят, что приведет к сбою поступающей информации. Чтобы этого не случилось, на борт ЛА передаются опорные сигналы «35», «36», которые один раз за оборот азимутальной антенны совпадают. В момент совпадения азимутальная антенна проходит северное направление. Этот сигнал называется СЕВЕРНЫМ СОВПАДЕНИЕМ и является сигналом начала отсчета азимута.

Для повышения помехоустойчивости и снижения вероятности сбоя в бортовой аппаратуре ЛА имеются свои генераторы опорных «35» и «36», которые синхронизируются сигналами наземного маяка.

Сигналы «35» и «36» формируются в колонне привода азимутальной антенны. На одной оси с антенной находятся диамагнитные диски с магнитными вставками. Количество вставок на окружности диска «35» и «36». Таким образом, за один оборот антенны в магнитных датчиках, связанных с диском, возникнут соответственно 35 и 36 импульсов (рисунок 3.17). По количеству импульсов за один оборот азимутальной антенны названы опорные сигналы.

На диске со 180 вставками располагается еще одна вставка. С датчика, связанного с этой вставкой снимается сигнал, говорящий, что нуль диаграммы направленности азимутальной антенны направлен на север. Этот сигнал называется СЕВЕР. В момент появления этого сигнала импульсы с датчиков «35» и «36» должны совпадать.

Датчики сигналов «35» и «36», «С» располагаются на каретке, которую можно перемещать дистанционно из аппаратной с блока установки нуля азимута БВ-012.

Импульсный канал передатчика нагружен на всенаправленную антенну опорных сигналов, непрерывный канал передатчика нагружен на азимутальную антенну, имеющую двухлепестковую диаграмму направленности. На формирование диаграмм направленности сильное влияние оказывает земная поверхность. Это сказывается в изрезанности зоны излучения.

Для того чтобы характер диаграмм направленности был одинаков, электрические центры антенн устанавливают на одной высоте.

Подключение первого или второго комплекта передатчика к антенне проводится через фидерный переключатель, управляемый с блока БВ-010.

Точность определения азимута на борту ЛА зависит от стабильности скорости вращения азимутальной антенны. С этой целью в аппаратуре маяка имеется система стабилизации скорости вращения азимутальной антенны, которая обеспечивает постоянство скорости с точностью 0,1%. Она включает в себя блок стабилизации привода (БВ-004), блок автоматики и контроля привода (БВ-010), блок питания двигателя и ЭМУ (БП-119), ЭМУ, двигатель постоянного тока с тахогенератором на его оси.

Система автоматической стабилизации скорости вращения азимутальной антенны

    Точность определения координат в значительной степени зависит от частоты вращения азимутальной антенны. Система автоматической стабилизации скорости вращения азимутальной антенны предназначена для обеспечения строго постоянной скорости вращения азимутальной антенны при всех внешних возмущениях.

САР включает в себя колонну привода, состоящую из основного двигателя и исполнительного двигателя постоянного тока с тахогенератором; блок выявителя угла – БВ-004; блок автоматики САР – БВ-010; электромагнитный усилитель – Эму-5П; блок питания – БП-119.

    Номинальная частота вращения азимутальной антенны – 100 об/мин. Для обеспечения равномерной частоты вращения азимутальной антенны с точностью не хуже ±0,1% при всех дестабилизирующих воздействиях применен электромеханический привод с автоматической стабилизацией частоты вращения.

    Для жесткой стабилизации скорости вращения азимутальной антенны радиомаяка применена комбинированная система автоматического регулирования (рис.7.).

В основу работы САР положен метод сравнения опорной частоты и частоты вращения антенны с последующей выработкой сигнала рассогласования.

Рис.7. - Принцип работы САР

Азимутальная антенна, являясь нагрузкой САР через дифференциальный редуктор (Д), получает комбинированное воздействие двух систем – регулируемой и нерегулируемой.

Суммирование этих подсистем осуществляется через дифференциальный редуктор (механическое суммирование). Нерегулируемая система создает главную часть скорости Ω_н, а регулируемая система – оставшуюся часть скорости Ω_р. Скорость вращения азимутальной антенны Ω_аз равна сумме скоростей Ω_н и Ω_р:

Ω_аз = Ω_н + Ω_р

    Регулируемая система является системой с отрицательной обратной связью.

Датчик опорной скорости выдает сигнал, пропорциональный требуемой скорости вращения азимутальной антенны, который постоянно сравнивается с заданной скоростью в устройстве сравнения сигналов (В).

Выходной сигнал устройства сравнения (сигнал рассогласования) равен

ε = Ω₀ - Ω_аз,

где Ω₀ - величина сигнала, пропорциональная скорости вращения азимутальной антенны, равной 100 об/мин (опорный сигнал);

Ω_аз - величина сигнала, пропорциональная скорости вращения азимутальной антенны.

В режиме стабилизации, когда скорость вращения азимутальной антенны равна 100 об/мин, сигнал рассогласования может быть равен нулю или постоянной величине. Сигнал рассогласования после усиления приводит во вращение исполнительный двигатель регулируемой системы МИ-21ФТ. Если асинхронный двигатель нерегулируемой системы придает антенне скорость вращения, равную 100 об/мин, сигнал рассогласования равен нулю и двигатель МИ-21ФТ не вращается.

Если асинхронный двигатель нерегулируемой системы придает антенне скорость вращения больше или меньше 100 об/мин, сигнал рассогласования в этом случае равен какой-то постоянной величине, и двигатель МИ-21ФТ вращается с постоянной скоростью, соответственно уменьшая или увеличивая скорость вращения антенны до 100 об/мин.

Сравнение величин опорного сигнала и сигнала, пропорционального скорости вращения азимутальной антенны, осуществляется в устройстве сравнения при помощи главной отрицательной обратной связи (ГООС).

Структурная схема САР представлена на рисунке 8.

В качестве датчика опорной скорости применен кварцевый задающий генератор (КЗГ), который выдает импульсы со стабильной частотой, равной 30 Гц. Эта частота является опорной для получения скорости вращения азимутальной антенны, равной 100 об/мин.

Для получения сигнала ГООС используются сигналы датчика «36», на выходе которого частота импульсов напряжения, пропорциональна скорости вращения антенны. При скорости вращения азимутальной антенны, равной 100 об/мин, датчик «36» дает частоту 60 Гц. Сигнал с выхода датчика «36» поступает на делитель частоты (ДЧ), где его частота делится на два.

Рис. 8. - Структурная схема САР

Импульсы от КЗГ и от ДЧ поступают на входы выявителя угла (ВУ), в котором происходит выделение фазового угла между импульсами опорной частоты (кварцованной) и частоты с делителя на два, пропорциональной скорости вращения (контролируемая частота).

    Если опорная частота (f₀) равна контролируемой частоте (f_к), то напряжение на выходе ВУ не изменяется по времени, что соответствует скорости вращения азимутальной антенны, равной 100 об/мин.

В случае отклонения скорости вращения антенны от заданной, равной 100 об/мин, напряжение на выходе ВУ начнет изменяться до тех пор, пока частоты f₀ и f_к не станут равными.

    Сигнал рассогласования ε_ά подается на один из входов сумматора Σ усилителя напряжения (Ун).

    Кроме основного регулирующего сигнала, на вход сумматора подается напряжение местной отрицательной обратной связи (МООС) по скорости вращения регулируемого двигателя. МООС по скорости управляемого двигателя вводится для уменьшения инертности и повышения линейной части системы, охваченной этой обратной связью. Напряжение МООС вырабатывается тахогенератором постоянного тока (ТГП), встроенным в двигатель МИ-21ФТ.

    В сумматоре Σ производится сложение всех сигналов, поступающих на его входы. Выходной сигнал сумматора представляет собой управляющий сигнал ε_у, равный алгебраической сумме всех входящих сигналов.

    Управляющий сигнал ε_у поступает на вход усилителя напряжения. Усиленный по напряжению сигнал поступает на электромагнитный усилитель (ЭМУ), где он усиливается по мощности до величины, необходимой для управления исполнительным двигателем (ИД) регулируемой системы. Коэффициент усиления по напряжению всего усилительного канала регулируется резистором, установленным в усилителе напряжения (УН).

    Линейка допускового контроля (ЛДК) блока БВ-010 определяет отклонение скорости вращения азимутальной антенны от заданного значения на ±0,2 % при возникновении ненормальных режимов и выдает сигнал аварии.

    Для уменьшения влияния ветровых нагрузок азимутальной антенны на стабильность работы САР антенна помещена в радиопрозрачное укрытие.

Вывод: При рассмотрении данного вопроса мы изучили устройство, принцип работы, основные параметры, применение антенно-фидерного устройства РСБН-4Н.