CC BY
22
УДК 621.37
ОДИН ИЗ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
В. Ю. Томас, Д. А. Бойко Научный руководитель - И. И. Потапов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: Thomas.Viktor@iCloud.com
Приведены общие сведения о радионавигационных системах. Рассмотрены принцип работы импулъсно-фазовых радионавигационных систем, методы и особенности формирования сигналов.
Ключевые слова: импулъсно-фазовая радионавигационная система, радиопередающее устройство, радиоимпульс, радионавигационный сигнал.
ONE OF THE METHODS OF FORMING SIGNALS OF RADIO-TRANSMITTING DEVICES OF RADIO NAVIGATION SYSTEMS
V. Y. Thomas, D. A. Boyko Scientific Supervisor - I. I. Potapov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Thomas.Viktor@iCloud.com
General information about radio navigation systems is provided. The principle of operation of pulse-phase radio navigation systems, methods andfeatures of signal formation are considered.
Keywords: pulse-phase radio navigation system, radio transmitting device, radio pulse, radio navigation signal.
В настоящее время достаточно широко используются радионавигационные системы длинноволнового диапазона.
Одним из видов таких систем являются импульсно-фазовые радионавигационные системы (ИФРНС).
Принцип работы ИФРНС основан на измерении разностей времен прихода радиоимпульсов, излучаемых цепью передающих станций, размещенных в точках с известными координатами и синхронизированных между собой по моментам излучения [1].
В цепь ИФРНС входит от трех до пяти передающих станций, одна из которых является ведущей, а остальные - ведомыми. Все станции, принадлежащие к одной цепи, излучают пакеты радиоимпульсов строго определенной формы с начальной фазой, меняющейся на 180 градусов в соответствии с кодами, принятыми для ведущей и ведомых станций. Количество радиоимпульсов в пакете, как правило, не превышает 10, период их следования составляет 1 мс и поддерживается с точностью 50 не. Станции, входящие в одну цепь ИФРНС, излучают пакеты радиоимпульсов с определенным периодом повторения, который может устанавливаться в интервале от 40 до 100 мс с дискретностью 10 мкс. Центральная
Секция «Электронная техника и технологии»
частота спектра радиоимпульса в пакете составляет 100 кГц, при этом не менее 99 % энергии радиоимпульса сосредоточено в полосе 20 кГц (от 90 до 110 кГц) [1].
Особенности и требования в части формирования сигналов передающих станций определяются стандартом ИФРНС (ГОСТ Р 53168-2008) [2].
В используемом в настоящее время оборудовании формирование радиоимпульсов происходит за счет применения электронно-вакуумных и газоразрядных приборов в радиопередающем устройстве (РПдУ). Формируемый такими приборами импульс возбуждения воздействует на выходную колебательную систему РПдУ, тем самым формируя радиоимпульсы в антенной системе РПдУ [3].
Формирование заданной огибающей радиоимпульса с требуемой точностью, осуществляется подбором параметров формирующей системы и импульса возбуждения в схеме РПдУ, при условии, что параметры нагрузки остаются неизменными.
Одной из проблем использования данного метода формирования сигналов ИФРНС существует проблема генерирования большого значения мощности импульса возбуждения. Даже при сравнительно небольшом значении средней мощности выходного радионавигационного импульса, пиковая мощность импульса возбуждения должна превышать её в десятки раз. Это условие существенно усложняет стабилизацию характеристик огибающей и фазы высокочастотного заполнения радионавигационного сигнала [4].
Перспективным методом, упрощающим реализацию формирования параметров излучаемых навигационных сигналов, является метод формирования импульса тока заданной формы, путем сложения выходных напряжений варьируемого по определенному правилу количества генераторных ячеек (ГЯ) [4]. При этом каждая из ГЯ, работающая в ключевом режиме, будет формировать часть напряжений колебаний прямоугольной знакопеременной формы типа «меандр».
Этот метод может быть реализован следующим способом: все ГЯ имеют одинаковое выходное напряжение, регулирование (стабилизация) параметров радионавигационного сигнала будет осуществляться изменением количества ГЯ, то есть включением в работу дополнительных ГЯ или, наоборот, исключением из процесса формирования выходного напряжения использовавшихся до этого ГЯ. Для этого, необходимо в определенный момент времени использовать такое количество ГЯ, суммарное напряжение на выходе которых обеспечивало необходимое напряжение для получения ступеней, формирующих огибающую сигнала ИФРНС.
Данный метод достаточно эффективен, так как при выходе из строя отдельных ГЯ, РПдУ будет сохранять свою работоспособность, но имеющиеся проблемы, возникающие при формировании радионавигационного сигнала, предлагается решить другим методом формирования.
Используя метод дефазирования (Ширекса) [5], формирование заданной огибающей радиоимпульса осуществляется путем изменения длительности импульса выходного сигнала.
Реализация происходит следующим образом: сигнал, поступающий на вход РПдУ, преобразуется в два сигнала с переменными фазами, которые затем усиливаются и складываются.
Переменчивость фаз объясняется введением изменяемого фазового сдвига между гармоническими сигналами, подаваемыми на входы ключевых транзисторных генераторов.
За счет смещения по фазе двух сигналов относительно друг друга на величину от 0° до 180°, будет происходить изменение длительности выходного радиоимпульса.
Применение такого подхода для формирования сигнала РПдУ, основанного на методе дефазирования (Ширекса), позволит решить проблему стабилизации выходного сигнала и обеспечит высокий КПД.
Библиографические ссылки
1. Кинкулькин И. Е., Рубцов В. Д., Фабрик М. А. / Фазовый метод определения координат. - М.: Сов. Радио, 1979. - 280 с.
2. ГОСТ Р 53168-2008. Система радионавигации «Чайка». Сигналы передающих станций.
Технические требования. - М.: Стандартинформ, 2009. - 21 с.
3. Шахгильдян В. В., Козырев В. Б., Ляховкин А. А. и др. / Радиопередающие устройства:
учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 2003. - 560с.
4. Сороцкий В. А., Царев В. М. Методы формирования сигналов в радиопередающих устройствах перспективных навигационных систем // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление - 2013. - № 1. - С. 25-32.
5. Иванюшкин Р. Ю. Исследование и разработка высокочастотного тракта СЧ / передатчика, построенного по методу дефазирования: дис. канд. тех. Наук. - М., 2001. 173 с.
© Томас В. Ю., Бойко Д. А., 2020
