Научная статья на тему 'Погрешности фазовых измерений азимутальной системы vor'

Погрешности фазовых измерений азимутальной системы vor Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
409
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Щербинин А. А., Мусонов В. М.

Информативным параметром азимутальной системы VOR является фазовый сдвиг между напряжениями опорной и переменной фазы на частоте 30 Гц. Рассмотрены амплитудно-фазовая, низкочастотная и высокочастотная погрешности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Погрешности фазовых измерений азимутальной системы vor»

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

УДК 621.396.932.1

А. А. Щербинин Научный руководитель - В. М. Мусонов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ПОГРЕШНОСТИ ФАЗОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ АЗИМУТАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ VOR

Информативным параметром азимутальной системы VOR является фазовый сдвиг между напряжениями опорной и переменной фазы на частоте 30 Гц. Рассмотрены амплитудно-фазовая, низкочастотная и высокочастотная погрешности.

Полное выражение для погрешности местоопреде-ления азимутально-дальномерной системы имеет вид

Абсолютная погрешность измерения дальности (2gd) в обычных условиях эксплуатации обычно не превышает 0,4... 0,5 км. Точность измерения азимута определяется погрешностью ба и зависит от дальности D0 до радиомаяка. В системе VOR/DME азимутальная погрешность является определяющей при определении навигационных параметров воздушных судов, поэтому зачастую выражение для полной погрешности местоопределения приводят в упрощенном виде

с = £?<j<v (2)

В частности, при ба = 1° и дальности D0 = 1 км получим с & &еи, Таким образом, для повышения точности местоопределения ВС требуется повышение точности измерения азимутальной (фазовой) составляющей навигационных параметров.

Погрешности измерения разности фаз фазометри-ческой аппаратуры обстоятельно исследованы российскими специалистами [1; 2] Они определяются рядом общих метрологических факторов и специфических, присущих конкретной фазометрической аппаратуре.

В бортовом измерителе азимута Курс-МП70 [3] используется измеритель фазы компенсационного типа, в котором применяются электромеханические фазовращатели. Погрешность индикации канала VOR (2б) составляет 1о. Альтернативным вариантом такому измерителю может служить электронный фазометр с аналоговым, или цифровым выходом. Метод электронного измерения азимута нашел применение в зарубежной радиостанции ближней связи Icom IC-A23, которая помимо функций радиосвязи имеет функцию навигации азимутального канала VOR. Некоторые варианты построения электронных измерителей разности фаз рассмотрены в [4, 5]. Из них наиболее широкое распространение получили цифровые фазометры с промежуточным преобразованием измеряемой разности фаз во временной интервал. Рассмотрим некоторые погрешности, присущие таким измерителям. К ним относятся амплитудно-фазовая, низкочастотная и высокочастотная погрешности.

Амплитудно-фазовая погрешность, обусловлена смещением уровня перехода через нуль гармонического сигнала. В качестве устройств, фиксирующих

момент перехода через нуль исследуемого сигнала, служат усилители-ограничители (УО) и компараторы напряжения. Фазовая погрешность смещения нуль-перехода напряжения Пвх на ДП : Дф0 = агс5т(Ди/ивх). Аналогичная погрешность смещения при фазе сигнала 180о: Дф180 = - агс8т(Ди/ивх). Фиксируя переходы через нуль гармонического сигнала в положительном и отрицательном направлении, удается скомпенсировать амплитудно-фазовую погрешность.

В общем случае напряжения на входах измерителя разности фаз могут изменяться в достаточно больших пределах. Например, на один вход поступает напряжение Пвх1=10 мВ, а на второй - Пвх2 = 10 В. Прежде, чем подать эти сигналы на компаратор, их нужно привести к одному уровню. Это накладывает высокие требования к фазочастотным характеристикам и идентичности входных УО. Если в одном канале УО фаза сдвигается на величину а во втором на у2, то погрешность составит Ду = у2. Наряду с этим, следует учитывать взаимную связь между каналами через источники питания и электромагнитные поля. С учетом изложенного, амплитудно-фазовая погрешность примет вид

Аф = VI- У2+ к [( Ди1/¿иж; (4)

где ф - значение фазового сдвига между сигналами, а к - коэффициент связи.

Для снижения фазового сдвига следует выполнять УО с идентичными амплитудно-фазовыми характеристиками и стремиться свести к минимуму паразитные связи между ними. Коэффициент связи к должен иметь значения, не превышающие 0,01 % при уровнях входных напряжений, различающихся на 30 дБ.

Низкочастотная погрешность преобразования обусловлена некратностью времени измерения и периода измеряемого сигнала. Для ее минимизации требуется, чтобы время измерения равнялось целому числу периодов сигнала N. Учитывая, что за время измерения должно поступать количество счетных импульсов, равное п = 36-10", то в приборе следует использовать генератор с ФАПЧ, частота которого подстраивается под измерительный интервал, обеспечивающий требуемое значение п.

Высокочастотная погрешность связана с дискретным характером преобразования временного интервала в цифровой код. При плавном изменении разности фаз показания цифрового прибора меняются дискретно в пределах единицы младшего разряда. Как было отмечено, в фазометрах с времяимпульсным преобра-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

зованием измерение проводится за некоторое, целое число периодов измеряемого сигнала N. В двухполу-периодном фазометре за время измерения преобразуются в цифровой код 2 N временных интервалов с периодом следования, равным удвоенной частоте входного сигнала. При этом среднеквадратическое значение высокочастотной погрешности составит [1]

■ Л4 VгЙШ

где пп - общее число импульсов в «пачке»; а 9 - время измерения.

Как показали расчеты данную погрешность при правильном выборе частоты квантования можно снизить до 0,01о.

Библиографические ссылки

1. Смирнов. П. Т. Цифровые фазометры. Л. : Энергия, 1974. 144 с.

2. Чмых М. К. Цифровая фазометрия. М. : Радио и связь, 1993. 184 с.

3. Авиационная радионавигация : справочник / А. А. Сосновский, И. А. Хаймович, Э. А. Лутин, И. Б. Максимов ; под ред. А. А. Сосновского. М. : Транспорт, 1990. 264 с.

4. Мусонов В. М., Чижиков В. А. Электрорадио-измерения ; СибГА У. Красноярск, 2005, 256 с.

5. Мусонов В. М., Щербинин А. А. Разработка стенда фазоизмерителя азимутального канала VOR // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы V Науч.-практ. конф. творческой молодежи ; СибГАУ. Красноярск, 2011.

© Щербинин А. А., 2012

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.