Исследование методов защиты бортовой аппаратуры систем посадки от интермодуляционных помех Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Решетневские чтения. 2013

Схема структурная суммирования сигналов НКА

Инерциальной системой предусматривается определение координат с помощью спутниковых навигационных систем. При отсутствии сигналов ГЛОНАСС и GPS возможно использование сигналов псевдоспутников. После пропадания сигналов псевдоспутников система продолжает определение координат в течение 5 минут, а в течение 60 с система позволяет совершить посадку без сигналов от ПС и НКА, удовлетворяющую по точностным параметрам захода на посадку трем категориям ИКАО. Определение углов крена, тангажа, высоты и вертикальной скорости поддерживается неограниченное время.

Библиографические ссылки

2. Бочкарев В. В., Крыжановский Г. А., Сухих Н. Н. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта / под ред. Г. А. Крыжановского. М. : Транспорт, 1999. 298 с.

References

1. Vovk V. I., Lipin A. V., Saranskij Ju. N. Zonal'naja navigacija: uchebnoe posobie. SPB. : Akademija GA, 2004. 145 s.

2. Bochkarev V. V., Kryzhanovskij G. A., Suhih N. N. Avtomatizirovannoe upravlenie dvizheniem aviacionnogo transporta / pod red. G. A. Kryzhanovskogo. M. : Transport, 1999. 298 s.

1. Вовк В. И., Липин А. В., Саранский Ю. Н. Зональная навигация : учеб. пособие. СПБ. : Академия ГА, 2004. 145 с.

© Акзигитова И. А., Стапуль Е. И., 2013

УДК 620.179

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ СИСТЕМ ПОСАДКИ

ОТ ИНТЕРМОДУЛЯЦИОННЫХ ПОМЕХ

И. В. Алтухов, В. М. Мусонов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: pnk-sibsau@mail.ru

Рассмотрен метод защиты бортовой аппаратуры от интермодуляционных помех системы посадки «Курс МП-70» с помощью колец из магнитомягкого феррита.

Ключевые слова: диапазон, приемник, частота.

Эксплуатация и надежность авиационной техники

THE RESEARCH OF METHODS OF LANDING SYSTEMS BOARD EQUIPMENT PROTECTION FROM INTERMODULATION

I. V. Altukhov, V. M. Musonov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: pnk-sibsau@mail.ru

The article presents a method of on-board equipment protection from IM-landing system COURSE MP-70 intermodulation with rings of soft magnetic ferrite.

Keywords: range of the receiver, frequency.

Бортовое радиоприемное оборудование навигации по системе VOR и бортовое радиоприемное оборудование посадки самолетов по системам ILS и СП работают в диапазоне радиочастот 108,0-117,95 МГц.

Рядом с навигационно-посадочным диапазоном размещен диапазон радиочастот 87,5-107,9 МГц, используемый радиовещательными станциями УКВ-ЧМ.

Согласно требованиям ICAO нежелательные уровни сигналов радиостанций УКВ-ЧМ на входе приемников аппаратуры посадки и аппаратуры навигации нормированы и могут достигать на некоторых аэродромах значений, приведенных в таблице.

Под воздействием этих сигналов в приемниках, если в них не предусмотрена специальная защита, возникает интермодуляционная помеха [1].

Уровни сигналов радиостанций УКВ-ЧМ на входе приемников

Частота МГц Максимальны уровень помехи на входе приемника

мкВ дБм Вт

87,5-102,0 1,26 ■ 106 +15

104,0 0,70 ■ 106 +10

106,0 0,40 ■ 106 +5

107,9 0,07 ■ 106 -10

Интермодуляция - это возникновение помех на выходе устройства при воздействии на его вход двух или более сигналов, частоты которых не совпадают с частотой основного сигнала и приводят к помехам на частоте основного сигнала. В рассмотрении опасна интермодуляционная помеха третьего порядка, представляющая собой комбинацию 2/1 - /2.

В незащищенном приемнике вследствие нелинейности активных элементов в маломощных каскадах высокочастотного тракта возникает множество гармонических составляющих, среди них присутствует и составляющая 2/1 - /2 = 2 107,7 - 107,3 = 108,1 МГц. Частота 108,1 МГц совпадает с частотой основного сигнала посадочного маяка. Это означает, что посадочный канал 108,1 МГц оказался пораженным, и посадка (навигация) самолета становится невозможной.

В случае непринятия специальных мер по защите от помех пораженных каналов посадки и навигации становится много [2].

Динамический диапазон по побочным каналам, блокированию, перекрестным искажениям и интермодуляции при избыточности чувствительности приемного тракта может быть расширен путем снижения

крутизны нагрузочной прямой первого каскада усилителя высокой частоты. Это может быть обеспечено за счет уменьшения нагрузочного (коллекторного, стокового) сопротивления до величины, при которой значение чувствительности сохраняется в требуемых пределах. Так, например, по ТУ чувствительность должна быть не хуже 6 мкВ для изделия «Курс МП-70». Следовательно, имеется возможность снижения крутизны нагрузочной прямой и, следовательно, сопротивления нагрузки до 2,2 раза, за счет чего и может быть обеспечено расширение динамического диапазона [3].

Без каких-либо изменений и дополнений принципиальных схем частотная селективность входных цепей изделий «Курс МП-70» может быть повышена, если на высокочастотный кабель надеть кольцо из маг-нитомягкого феррита (рис. 1), то за счет индуктивности Ьк и емкости Ск между кольцом и кабелем будет образован последовательный колебательный контур (рис. 2), характеризующийся резонансными свойствами.

Рис. 1. Кабель с ферритовым кольцом

Рис. 2. Эквивалентная схема участка кабеля с кольцом

Для резонансной длины волны при постоянстве внутреннего диаметра кольца:

хр=,

где d - ширина кольца; цн - магнитная проницаемость феррита; е'' - минимальная часть диэлектрической проницаемости, связана со справочной величиной эффективной проводимости ст.

Марка феррита выбирается с учетом значения частоты радиосигнала. Так, например, для частот до 200 МГц

Решетневскуе чтения. 2013

необходимо применять феррит марки 30ВЧ2 со справочными значениями цн = 25...35 и ст = 1,5106 м-А-1, а для рабочих частот до 350 МГц - феррит марки 5ВЧ1 со справочными значениями цн = 4,7...6,5 и

р = 107 Омм.

Для повышения добротности следует применять два, три, четыре ферритовых кольца, надетых на кабель одно за другим и расположенных на расстоянии (3...4)^ друг от друга. Увеличение количества колец свыше четырех может привести к снижению добротности колебательной системы и потерям мощности полезного сигнала.

Расстояние от кольца до концов кабеля особого значения не имеет. Важно, чтобы кабель имел как можно меньше изгибов и кольца располагались на прямолинейном участке. Это связано с тем, что изгибы кабеля характеризуются внесением реактивностей -индуктивностей и емкостей, что повлияет на резонансную частоту контура, образованного кольцами и кабелем [4].

кш \ \ \

\ \ __

г

Рис. 3. Амплитудно-частотная характеристика фильтра нижних частот

Размеры ферритовых колец и место их установки с целью обеспечения наилучших фильтрующих свойств следует подбирать с небольшим разбросом вокруг значений ё индивидуально для каждого варианта размещения изделий на борту воздушного судна. Кроме того, система из двух ферритовых колец, надетых на кабель, может представлять собой фильтр нижних частот, если одно кольцо имеет индуктивный характер, а второе - емкостный или активный. При этом если ширина ё первого кольца рассчитывается по изложенной выше методике, то ширина второго кольца подбирается опытным путем в пределах (4...5) ё с

тем, чтобы частота среза образовавшегося фильтра была достаточно близка к частоте сигнала (рис. 3). При этом мешающие сигналы с частотами выше частоты полезного сигнала будут отфильтровываться.

Библиографические ссылки

1. Рамсден Д. М. Анализ причин аварий самолетов на этапах захода на посадку и приземления : перевод № 20/77 // Flight international. 1985. Vol. 107. № 3437. Р. 107-112.

2. Бортовые радиоустройства посадки самолетов / И. А. Хаймович, П. А. Иванов, Ю. Е. Устроев и др. М. : Машиностроение, 1980. 382 с.

3. Кондрашов В. И., Федоренко В. Н. Бортовые радиотехнические средства ближней навигации и инструментальной посадки летательных аппаратов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2002. № 1. С. 3-9.

4. Кондрашов В. И., Федоренко В. Н. Анализ влияния частотно-модулированных помех, создаваемых УКВ радиовещательными станциями, на функционирование бортовой навигационно-посадочной аппаратуры // Науч. вестн. Моск. гос. техн. ун-та гражд. авиации. Сер. Радиофизика и радиотехника. 2003. № 62. С. 20-25.

References

1. Ramsden D. M. Analiz prichin avarij samoletov na jetapah zahoda na posadku i prizemlenija [perevod № 20/77] // Flight international. 1985. Vol. 107. № 3437. Р. 107-112.

2. Bortovye radioustrojstva posadki samoletov / I. A. Hajmovich, P. A. Ivanov, Ju. E. Ustroev i dr. M. : Mashinostroenie, 1980. 382 s.

3. Kondrashov V. I., Fedorenko V. N. Bortovye radiotehnicheskie sredstva blizhnej navigacii i instrumental'noj posadki letatel'nyh apparatov // Tehnologija i konstruirovanie v jelektronnoj apparature. 2002. № 1. S. 3-9.

4. Kondrashov V. I., Fedorenko V. N. Analiz vlijanija chastotno-modulirovannyh pomeh, sozdavaemyh UKV radioveshhatel'nymi stancijami na funkcionirovanie bortovoj navigacionno-posadochnoj apparatury // Nauch. vestn. Mosk. gos. tehn. un-ta grazhd. aviacii. 2003. Ser. Radiofizika i radiotehnika. № 62. S. 20-25.

© Алтухов И. В., Мусонов В. М., 2013