Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn đường APK-15 và nguyên lý hoạt động của mạng trung tần, tách sóng APY của hệ thống

cho người điều khiển ở các giai đoạn bay như thực hiện xuyên mây, cất và hạ cánh trong mọi điều kiện thời tiết, ngày cũng như đêm. Như chúng ta đã biết, ngày nay cùng với sự phát triển của ngành kỹ thuật hàng không, hàng loạt các loại máy bay hiện đại được thiết kế và chế tạo. Các hệ thống vô tuyến điện dẫn đường đóng góp phần rất quan trọng trong việc nâng cao và phát huy tính năng sẵn có của máy bay. Sở dĩ máy bay có khả năng hoạt động được trong mọi điều kiện của thời tiết trên mọi địa hình phức tạp ở bất cứ thời gian nào, đặc biệt là khả năng bay theo địa hình phần lớn đều dựa vào khả năng làm việc và độ tin cậy của các hệ thống vô tuyến điện dẫn đường hàng không. Với nhiệm vụ đồ án được giao là: "Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn đường APK-15 và nguyên lý hoạt động của mạng trung tần, tách sóng APY của hệ thống". Chương I Khái quát chung về APK-15 và hệ thống dẫn đường góc. I.Khái quát chung về APK-15. 1.Công dụng. La bàn tự động định hướng APK-15 được trang bị trên các loại máy bay phản lực và cánh quạt để dẫn máy bay theo đài chuẩn mặt đất và giải quyết các nhiệm vụ dẫn đường sau. - Giúp máy bay, bay xa đài hoặc về hướng đài nhờ bộ chỉ thị góc. - Liên tục đo góc kẹp KYP, góc hướng đến đài phát. - Giúp máy bay hạ cánh theo hệ thống OCP. - Thu và nghe các tín hiệu đài phát trong giải tần số từ 150 1799,5KHZ. 2. Các kỹ năng kỹ chiến thuật cơ bản. - Dải tần công tác: 150 1799,5KHZ. - Độ nhạy máy thu ở chế độ thoại Tlf không kém hơn ở khoảng tần số 150 200KHz, và không kém hơn ở trong khoảng tần số 150 1799,5KHz. - Tỷ số: Tín/tạp = 2/1. - Độ chính xác đặt tần số: . - Độ nhạy định hướng khi góc sai lệch và dao động kim chỉ thị không kém hơn (đối với phương án chính) và không kém hơn đối với phương án đơn giản. - Thời gian điều chỉnh đài: 4s - Tốc độ quay tự động (Tốc độ chỉ thị trung bình) Không nhỏ hơn - Cự ly công tác với đài PAP-3P: + Khi bay ở độ cao 10000m không nhỏ hơn 340km. + Khi bay ở độ cao 1000m không nhỏ hơn 180km. - Điều kiện làm việc: + Nhiệt độ làm việc (đối với anten khung từ ). + Độ ẩm cho phép khoảng khi nhiệt độ là . - Dòng tiêu thụ ở điện xoay chiều 36V- 400Hz không kém hơn 1A, ở điên áp xoay chiều 27V không kém hơn 2A. 3. Các chế độ công tác. Đài APK-15 có 3 chế độ công tác sau: - Chế độ tự động định hướng “KOM-PAC”. - Chế độ “ANTEN”. - Chế độ “PAM KA”. Chế độ “KOM-PAC” là chế độ làm việc cơ bản của đài. Trong chế độ này APK-15 tự động xác định góc giữa hướng máy bay với hướng góc đài phát (góc kẹp KYP). Tín hiệu thu được truyền tới tai người sử dụng qua bộ tai nghe mắc trực tiếp ở cựa ra của đài. Chế độ “ANTEN” dùng anten dây để thu và nghe tín hiệu đài phát. Nếu đài phát làm việc ở chế độ đẳng biên thì quá trình thu tiến hành theo chế độ báo . Chế độ “PAMKA” là chế độ dự bị: Đài dùng một anten khung để thu tín hiệu. Khi cần có thể quay độc lập bộ tìm của Gônômét để xác định góc phương vị của đài. Chế độ này có thể dùng khi mức nhiễu tạp quá cao. II. Khái quát chung về hệ thống dẫn đường góc. Các thiết bị trên máy bay hoặc ở trên mặt đất dùng để đo góc giữa hướng bay và một hướng xác định nào đó (hướng đến kinh tuyến bắc đi qua tâm của máy bay hoặc hướng đến đài phát ) gọi là hệ thống dẫn đường góc vô tuyến điện. Hệ thống dẫn đường có thể phân ra các loại sau đây: - Hệ thống đài định hướng ở mặt đất. Hệ thống này có thể giúp cho máy bay xác định được vị trí của mình bằng phương pháp liên lạc hai chiều: Hỏi – Trả lời. - Hệ thống la bàn vô tuyến điện. Hệ thống này dùng để kiển tra đường bay, dẫn máy bay về sân bay hoặc đến điểm quy định. Để định hướng được bằng sóng vô tuyến điện người ta có thể dùng các phương pháp sau: - Phương pháp biên độ: + Phương pháp biên độ cực đại. + Phương pháp biên độ cực tiểu . + Phương pháp so sánh biên độ. - Phương pháp định hướng theo pha. + Phương pháp quay anten có hướng. + Phương pháp quay anten vô hướng. Để có cơ sở cho quá trình khảo sát đài la bàn tự động định hướng APK-15. Sau đây ta đi sâu nghiên cứu các loại anten dùng trong hệ thống dẫn đường góc. Anten hướng trong hệ thống dẫn đường góc có công dụng biến đổi những tín hiệu của đài phát vô hướng thành tín hiệu đưa vào máy thu mang được lượng thông tin về góc độ, phương hướng của đài phát. Anten khung. Anten khung có đặc tính hướng không thay đổi trong một giải tần rộng nên được sử dụng rộng rãi trong các la bàn định hướng trên không. Anten khung là anten kín gồm nhiều vồng dây quấn hình chữ nhật liên tiếp nhau. Để tăng biên độ tín hiệu người ta thường quấn trên lõi phe rít a. Tín hiệu trên anten khung theo quan điểm điện trường. A B C D 3 3’ 2 2’ 1 1’ O Hình 1 b h Giả sử có một khung dây đặt thẳng đứng và vuông góc với mặt phẳng nằm ngang và có thể quay được theo trục thẳng đứng. - Giả sử có tia sóng “S” gây ra cường độ điện trường tại O là: E(t) = E0.Sinwt Hướng tới của “S” hợp với mặt phẳng anten khung một góc q. - Chiếu anten khung xuống mặt phẳng nằm ngang. Ta có: (1,1’), (2,2’), (3,3’) vuông góc với “S” đi qua 3 điểm. Theo tính chất của sóng điện từ cho phép ta suy ra những mặt phẳng đi qua các đường thẳng trên thể hiện là những mặt phẳng đồng pha của sóng điện từ. Giả sử tại điểm O góc pha của sóng điện từ bằng 0 ( góc ) như vậy sóng điện từ gây ra trên thanh CD và AB có giá trị sau: Do cách mắc ta có: Ta đã biết sóng điện từ có góc dịch pha tương đương với việc sóng điện từ di chuyển được một đoạn là . Vậy khi góc dịch pha được một lượng là thì sóng điện từ di chuyển được một đoạn đường là OM nên ta có: Vậy: Ta đặt : Nên ta được: (1) Nhận xét: Biên độ điện áp lấy ra trên Anten khung bao giờ cũng lệch với cường độ điện trường tại điểm đặt Anten khung một góc 900. Do đài APK thường làm việc với sóng có và Anten khung có b<10cm nên: . Từ đó suy ra. Xét khi (2) Nhìn vào biểu thức (2) ta thấy phụ thuộc vào b, mà do Anten khung bố trí ở trên máy bay nên không thể tăng b lên được nên ta phải dung phương pháp cuốn nhiều vòng dây vì vậy ta có: q =1800 q = 900 q = 2700 Hình 2 q = 00 Vẽ biểu diễn quan hệ và trong hệ tọa độ cực ta thấy giản đồ hướng của Anten khung có hình số 8 ( hình 2 ). b. Tín hiệu trên Anten khung theo quan điểm từ trường. H1 HT H2 A B 0 S Hình 3 q Giả sử có một tia sáng S, tia này là nằm ngang và hợp với mặt phẳng Anten khung một góc q . Nó gây ra tại điểm O một cường đồ điện trường có giá trị: E0 = Em.Sin. Theo lý thuyết trường điện từ đã chứng minh được tại O cũng tồn tại một từ trường có giá trị là: H0 = Hm.Sin. Hai véc tơ này vuông góc với nhau. Cả hai mặt phẳng chữa hai véc tơ trên cũng vuông góc với tia sóng S . Ta phân tích H0 thành hai thành phần: - Thành phần H2 nằm trong mặt phẳng Anten khung. - Thành phần H1 vuông góc với mặt phẳng Anten khung. Với: H1 = H0.Cosq = Hm.Cosq.Sin. Chính H1 là từ trường xuyên qua khung dây, là nguyên nhân gây ra suất điện động cảm ứng trên khung dây. Ta có: Mà: Trong đó: : Là độ từ thẩm của môi trường. S : Là diện tích của khung dây. Từ và ta có: Nhận xét: Từ biểu thức ta thấy điện áp lấy ra trên Anten khung tỷ lệ với hàm , tức là nó cũng lệch một góc 900 so với cường độ điện trường. Điện áp ra còn tỷ lệ với hệ số do vậy để tăng biên độ điện áp ra người ta thường quấn khung dây trên lõi pherít. 2. Anten tổng hợp. Mục đích chế tạo để loại trừ tính đa trị trong giản đồ hướng của Anten khung. Tín hiệu thu được trên Anten dây và trên Anten khung có giá trị: Ta biểu diễn tín hiệu trên Anten dây EA(t) bằng một véc tơ có độ dài EA. Véc tơ này quay với vận tốc góc theo chiều ngược kim đồng hồ. Tương tự, ta cũng biểu diễn tín hiệu lấy ra trên Anten dây bằng một véc tơ có độ dài EPmax. Véc tơ này quay với vận tốc ngược chiều với kim đồng hồ. Hai véc tơ này lệch nhau một góc . Ta hình dung mặt giấy cũng quay với vận tốc nhưng thuận chiều kim đồng hồ. Ta biểu diễn hai véc tơ này trên một mặt phẳng quay với vận tốc góc thì ta được hình 4. 0 Hình 4 Từ hình vẽ ta có: Nếu ta đặt: và thì biểu thức trên ta có thể viết: - Ta xét trường hợp tín hiệu trên Anten khung đồng pha với tín hiệu Anten vô hướng, tức là góc . Thay giá trị vào ta được: Giản đồ hướng của Anten tổng hợp Giản đồ hướng của Anten khung Giản đồ hướng của Anten dây Hướng 1800 Hướng 2700 Hướng 900 Hướng 00 Hình 5a: Giản đồ hướng của An ten tổng hợp khi chọn A=1 và . Nếu ta chọn A=1 thì . Vậy ta có giản đồ hướng của Anten tổng hợp như hình 5a. Giản đồ hướng của Anten tổng hợp Giản đồ hướng của Anten khung Giản đồ hướng của Anten dây Hướng 1800 Hướng 2700 Hướng 900 Hướng 00 Hình 5b: Giản đồ hướng của An ten tổng hợp khi chọn A=1 và - Ta xét trường hợp tín hiệu trên Anten khung ngược pha với tín hiệu Anten vô hướng, tức là góc : A=1, lúc này thay vào ta được . Khi đó ta có giản đồ hướng Anten tổng hợp như hình 6. Nhận xét: Giản đồ hướng của Anten tổng hợp có cực tiểu vuông góc với hướng cực tiểu của Anten khung nên khi quay Anten khung hướng cực tiểu của Anten tổng hợp cũng quay, do vậy ta xác định hướng đến mục tiêu. Điều kiện để khi ta cộng giản đồ hướng của Anten dây với giản đồ hướng của Anten khung cho ta giản đồ hướng của Anten tổng hợp là có hình trái tim: Là điều kiện về pha: Có thể chọn hoặc tức là tín hiệu Anten khung và Anten dây phải đồng pha hoặc ngược pha với nhau. Theo tính toán trên khi thu hai tín hiệu này pha của chúng lệch nhau 900 nên để đảm bảo điều kiện trên ta phải dịch pha tín hiệu Anten khung đi 900. Điện kiện về biên độ: Biên độ tín hiệu trên Anten khung và Anten dây phải bằng nhau. Trên thực tế thì tín hiệu trên Anten khung nhỏ hơn rất nhiều so với tín hiệu trên Anten dây vì vây ta phải đưa tín hiệu của Anten khung qua rất nhiều tầng khuyếch đại trước khi đưa vào mạch cộng. 3. Phương pháp quay giản đồ hướng của Anten . Để xác định hướng được bằng sóng vô tuyến điện, phần lớn người ta phải quay Anten mới xác định được hướng. Để thực hiện điều này người ta có hai cách: a.Dùng cơ học. Dùng động cơ có điều khiển, có cơ cấu truyền động đến Anten khung. Khi có lệch quay thì động cơ sẽ chạy và kéo theo Anten khung quay. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, độ tin cậy cao nhưng ngược lại thì việc bố trí Anten sao cho vừa thu được sóng lại vừa quay là khó khăn và xuất hiện quán tính khi quay. S q 1 2 1' 2' H2 Hn H1 HT q a Ura Hình 6: Nguyên lý làm việc của Gônômét b. Dùng Gônômét. Dùng Gônômét để thay thế cho việc quay Anten khung mà giản đồ hướng của Anten vẫn có thể quay được. Sơ đồ nguyên lý của Gônômét thể hiện trên hình 6. Anten khung gồm hai cuộn dây cố định đặt vuông góc với nhau ( cuộn 1 và 2) và đặt ở vị trí thoáng có thể thu được sóng điện từ. Gônômét cũng có hai cuộn dây đặt vuông góc với nhau và đặt cố định (1' và 2'). Hai cuộn này được nối với nhau theo từng cặp như hình vẽ. Ngoài ra ở Gônômét còn có cuộn thứ ba có thể quay một cách tương đối với hai cuộn tìm nên gọi là cuộn rôto của hai cuộn trên. Nguyên lý làm việc: Giả sử có một tia sóng điện từ tác động vào anten khung, khi tia sóng S hợp với cuộn 1 của anten khung một góc q thì suất điện động trên cuộn 1 là: Vì cuộn 1 nối với cuộn 1' nên gây ra ở cuộn 1' một dòng điện là: Dòng điện I1 tạo ra từ trường H1 vuông góc với cuộn dây và có giá trị: Hiện tượng trên cũng xảy ra như ở cuộn 2 và 2'. Do đó ta có: Tại Gônômét có thể tổng hợp hai véc tơ thành véc tơ HT và xác định góc hợp bởi véc tơ HT với thành phần nằm ngang của Gônômét, đó là góc q. Vậy khi xác định véc tơ HT ta xác định hướng mục tiêu, nhưng chưa chỉ rõ được việc quay rôto của Gônômét có thể được thay thế việc quay anten khung, do vậy phải tính điện áp ra của rôto. Cuộn rôto của Gônômét có mặt phẳng hợp với Gônômét một góc a, muốn tìm điện áp lấy ra trên rôto ta phải phân tích véc tơ HT thành hai thành phần. Một thành phần vuông góc với cuộn dây rôto và một thành phần song song với cuộn dây rôto. Ta tính Hn: Trong tam giác vuông OHnHT ta có góc nhọn HT bằng tổng góc q và góc phụ với góc a. Trong đó: - là góc hướng đến nguồn phát. - là góc hợp bởi cuộn rôto và cuộn stato thứ nhất. Theo hệ thức lượng trong tam giác vuông ta có: Từ thông xuyên qua cuộn dây rôto được tính bằng biểu thức: Trong đó: - là hệ số từ thẩm của môi trường. - S là diện tích bề mặt của cuộn rôto. - Hn là thành phần từ thông vuông góc với cuộn rôto. Thay giá trị Hn vào biểu thức từ thông xuyên qua cuộn dây ta có: Theo định luật cảm ứng điện từ trên cuộn dây rôto xuất hiện một suất điện động được tính bằng biểu thức: Căn cứ vào biểu thức trên ta thấy tín hiệu trên Gônômét đồng pha với tín hiệu lấy trên anten dây. Trong biểu thức của uRa có tham số góc q, do vậy tín hiệu đầu ra cũng phụ thuộc vào góc hướng đến mục tiêu. Bằng cách quay rôto để a bằng góc hướng q thì biên độ tín hiệu lấy trên rôto của Gônômét sao cho biên độ điện áp ra là lớn nhất thì ta dừng lại, giá trị pha lúc đó chính là giá trị của góc hướng đến mục tiêu. Như vậy trong biểu thức của uRa thì vai trò của a và q là bình đẳng nhau nên ta có thể thay thế việc thay đổi a(quay rôto) cho việc thay đổi q (quay anten khung). Kết quả điện áp ra như nhau. Gônômét thuận lợi hơn cho việc bố trí trên máy bay, chỉ cần đặt phần tử xử lý tín hiệu với khoảng cách cực đại từ Gônômét đến anten khung là Dmax=10m, khi D <10m, phải dùng đường dây giả để cộng vào cho đủ. 4. Độ chính xác, định đường chuẩn trong hệ thống dẫn đường góc. Trong hệ thống dẫn đường vị trí, đường chuẩn là những đường có góc hướng không thay đổi Vị trí chính xác của đường chuẩn là OM ( hình 7). Vì một nguyên nhân nào đó mà vị trí chuyển thành OM', như vây việc xác định góc sẽ sai đi một lượng là Dq và độ dài DMM'=Dl. Đoạn này rất nhỏ ta tính Dl=DSinDq ( coi tam giác OMM' là vuông). Nhưng Dq rất nhỏ nên suy ra SinDqằDq Dl =D. Dq. Nếu thay Dl =d(e): sai số trung bình, bình phương của phép xác định đường chuẩn Dq = d(q), sai số trung bình, bình phương của phép xác định hướng. Đại lượng d(e) của hệ thống dẫn đường góc không phụ thuộc vào hướng đến mục tiêu mà chúng tỷ lệ thuận với cư ly đên mục tiêu và sai số trung bình, bình phương của phép xác định góc hướng q. Nm 0 q Dq D M M' Hình 7 Chương II Nguyên lý làm việc của APK-15 theo sơ đồ chức năng I. Sơ đồ chức năng theo nguyên lý làm việc. Nhiệm vụ. La bàn định hướng APK-15 là thiết bị dẫn đường góc được xây dựng theo phương pháp so sánh biên độ đầu vào với hệ số bám sát ở đầu ra, dựa trên nguyên lý định hướng cực tiểu độ sâu điều chế. Sơ đồ chức năng APK-15 được biểu diễn ở hình II-1. Anten khung có dản đồ hướng hình số 8. khi xác định theo phương pháp cực tiểu, cuộn tìm “K” của Gônômét sẽ quay đến thời điểm tín hiệu thu trên anten khung là nhỏ nhất. Giản đồ hướng của anten khung có 2 điểm cực tiểu đó là 900 và 2700, do đó sẽ gây ra sai số khi định hướng. Để khắc phục người ta mắc thêm anten dây để tạo thành tổng hợp. Việc xử lý tín hiệu thu được thực hiện trên anten tổng hợp với vai trò điều chế cho phép ta nhận được tín hiệu điều chế biên độ, thông tin chứa ban đầu của tín hiệu cao tần đối với việc xác định góc lệch so với hướng thu cực tiểu dùng để thay đổi phương quay của cuộn tìm. Độ sâu điều chế xác định bởi góc lệch của cuộn tìm so với hướng cực tiểu, pha của đường bao phụ thuộc vào hướng lệch. Tín hiệu này được so sánh với tín hiệu có pha chuẩn của dao động âm tần, tạo tín hiệu điều khiển quay cuộn tìm về vị trí cực tiểu. Trong quá trình bám sát đó góc quay của cuộn tìm luôn được chỉ thị thành góc kẹp KYP giữa hướng của máy bay với hướng của đài phát từ mặt đất. + Anten khung: Dùng để thu các tín hiệu ngoài không gian. Cấu tạo của Anten khung gồm hai cuộn dây quấn trên lõi pherít, các vòng dây được quấn vuông góc với nhau. Mỗi cuộn dây là một Anten khung riêng biệt có độ cao hiệu dụng 120mm, điểm giữa các cuộn dây được tiếp mát qua màng chắn của dây cáp. Trên lõi pherít có đặt các vòng kiểm tra khả năng làm việt của APK khi dùng máy kiểm tra IPK-3. Anten khung cùng các vòng dây được tẩm phủ bằng keo dính đặc biệt tạo thành một khối. Tín hiệu thu được trên Anten được đưa qua bệ cáp tương đương của Anten để đến những lớp sau. + Bộ tương đương của cáp Anten khung. Dùng để đảm bảo các tham số của cáp Anten khung. Độ dài của chúng đối vơi mỗi loại máy bay khác nhau. Cuộn dây kích từ Gônômét nối với Anten khung nhờ bộ tương đương này. + Gônômét. Nằm giữa cáp Anten khung và thiết bị thu. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Gônômét đã nói ở phần trước. Anten khung cố định và Gônômét có thể quay như Anten khung quay. Tín hiệu lấy ra từ cuộn tìm Gônômét được đưa đến bộ khuyếch đại Anten khung. + Khuếch đại Anten khung. Tín hiệu từ cuộn tìm có giá trị và pha xác định bởi hướng đến đài phát được đưa và bộ điều chế qua các cấp chuyển mạch vào như khuyếch đại dịch pha 900, đảo pha và điều chế cân bằng. Cấp khuyếch đại dùng để khuếch đại thêm tín hiệu của anten khung tới một biên độ đủ lớn. Vì độ cao hiệu dụng của anten khung nhỏ hơn khoảng 100 lần so với độ cao hiệu dung của anten dây. Tín hiệu sau khi khuếch đại được đưa sang mạch đảo pha 900. + Mạch đảo pha 900. Cấu tạo là mạch RC có tác dụng dịch pha tín hiện anten khung đi 900. Phải dịch pha 900 vì điên áp lấy từ cuộn tìm của Gônômét và điện áp lấy từ đầu ra của anten dây lệch pha nhau 900. Ta đã đề cập trong phần chương I đến điều kiện về pha và biên độ của tín hiệu trên anten khung và anten dây để tín hiệu tổng hợp của chúng có giản đồ hướng hình trái tim. Do vây phải nhất thiết có dịch pha 900. Về nguyên tắc ta có thể dịch pha 900 một trong hai tín hiệu trên, nhưng trong APK-15 ta tiến hành dịch pha tín hiệu của anten khung. Tín hiệu sau khi dịch pha được đưa sang mạch đảo pha cân bằng. + Mạch điều chế cân bằng. Mạch này có cấu tạo gồm hai khoá điốt được điều khiển bởi điện áp dao động chuẩn 135Hz. Điện áp dao động chuẩn mở lần lượt các điốt điều chế. Tín hiệu cao tần từ mạch điều chế cân bằng ngược pha nhau tạo bởi mạch đảo pha. Mỗi đầu ra của mạch đảo pha được nối vơi các khoá điốt riêng biệt của mạch điều chế cân bằng. Tín hiệu sau mạch điều chế cân bằng được đưa sang mạch cộng hưởng. + Khối dao động chuẩn. Tạo tín hiệu chuẩn có tần số chuẩn là 135Hz cấp cho mạch điều chế cân bằng, khống chế pha của tín hiệu cao tần từ anten khung, đông thời làm tín hiệu chuẩn so sánh với tín hiệu la bàn sau khối thu riêng từ đó xác định tín hiệu sai lệch tạo điện áp điều khiển môtơ quay cuộn tìm của Gônômét. Làm cơ sở cho việc xác định hướng đài. + Anten dây. Dùng thu về hướng tín hiệu ngoài không gian qua bộ phối hợp anten, tín hiệu này kết hợp với tín hiệu từ anten khung đưa tơi mạch cộng để tạo thành tín hiệu anten tổng hợp. Anten dây không có phương hướng nên sức điện động cẩm ứng thu được trên anten dây ở mọi hướng đều có pha và biên độ như nhau. Tín hiệu của anten dây sau khi qua bộ phối hợp anten được khuyếch đại đến biên độ phù hợp sau đó đưa vào mạch cộng. + Bộ phối hợp anten. Đây là khối riêng biệt đặt gồm anten dây dùng để phối hợp các tham số anten và cáp với đầu vào của khối thu riêng, Quá trình phối hợp đảm bảo độ cao hiệu dụng có thể thay đổi trong khoảng nhờ mắc thêm tụ khác nhau trong khối anten. + Mạch cộng. Có nhiệm vụ tổng hợp hai tín hiệu thu từ anten khung và anten dây tạo thành tín hiệu của anten tổng hợp. Tín hiệu sau mạch cộng là tín hiệu được điều chế bởi dao động chuẩn 135Hz được đưa sang mạch chọn lọc tập trung. Đây là tín hiện điều biên. + Mạch chọn lọc tập trung. Dùng để cân bằng hệ số truyền tín hiệu trong toàn bộ băng tần và kết hợp giữa mạch lọc với trộn tần. Quá trình này đạt được là do mắc các va ly cáp có điện dung biến đổi từ làm phần tử liên hệ. Tín hiệu sau mạch lọc tập trung được đưa sang mạch trộn tần. + Mạch trộn tần. Làm nhiêm vụ trộn hai tín hiệu. Tín hiệu từ anten tổng hợp và tín hiệu từ bộ dao động nội đưa lên tạo thành tín hiệu trung tần, tải của mạch trộn tần được măc với đầu vào của khối trung tần và điều khiển tần số sau trộn bằng 500Khz. Tín hiệu sau trộn tần được đưa sang khối trung tần. + Khối trung tần. Làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu trung tần, đảm bảo chọn lọc tín hiệu và đảm bảo độ rộng dải thông cần thiết cho phần thu. Tín hiệu sau trung tần đươc ổn định nhờ mạch tự điều khiển khuyếch đại. Tín hiệu này được đưa sang tách sóng tín hiệu và tách sóng APY. + Khối tách sóng tín hiệu: Tách tín hiệu la bàn đưa tới khối điều khiển và tín hiệu âm tần đưa ra tai nghe. + Khối khuyếch đại âm tần: khuyếch đại tín hiệu âm tần sau khi tách sóng tín hiệu đưa ra tai nghe để kiểm tra và điều chỉnh. + Mạch khuyếch đại kênh la bàn: dùng để khuyếch đại tín hiệu sai lệch la bàn từ sau tách sóng tín hiệu, đưa đến tạo ra tín hiệu sai lệch la bàn, đưa sang mô tơ điều khiển góc quay cuộn tìm của Gônômét. + Mạch tách sóng APY: nhận tín hiệu trung tần đưa sang tách sóng lấy tín hiệu APY đưa sang mạch tự động điều chỉnh hệ số khuyếch đại APY. + Mạch tự động điều chỉnh hệ số khuyếch đại APY: tạo ra điện áp để ổn định hệ số khuyếch đại cho khối trung tần, đảm bảo mức tín hiệu ra của trung tần luôn ổn định khi tín hiệu đầu vao luôn thay đổi. + Khối mạng tần số: dùng để điều chỉnh khối thu APK-15 đến tần số tín hiệu cần thu và ổn định tần số qua bộ dao động nội tại 3.300 điểm cách nhau 500Hz. Tín hiệu ra của khối mạng tần số được đưa đến điều khiển các va ri cáp và xác định tần số điều chỉnh các khung cao tần và bộ dao động. + Bảng điều khiển: dùng để điều khiển và điều chỉnh tần số của đài từ xa, cũng như việc điều chỉnh các quá trình làm việc của đài. + Mô tơ: dùng để quay cuộn tìm của Gônômét phù hợp với tín hiệu sai lệch. Chiều quay của mô tơ phụ thuộc vào pha của tín hiệu điều khiển từ dao động âm tần đưa đến cuộn điều khiển của mô tơ. Đồng thời với mô tơ quay cuộn tìm cũng kéo theo biến thế Sin- Cosin quay và kim đồng hồ chỉ thị góc quay cũng quay theo và cho ta biết chính xác góc giữa máy bay với hướng đài phát. + Khối nguồn: đảm bảo cung cấp nguồn điện cho toàn bộ đài APK-15, đảm bảo cho đài hoạt động. t t t t t t t t t t t t t t t t t a c b Hình 2-4: Biểu đồ điện áp trong các khối của la bàn vô tuyến điện. Nhánh (+) đang hướng về đài dẫn Hướng đúng về đài dẫn Nhánh (-) đang hướng về đài dẫn 1 2 3 4 5 6 t t 7 t Chiều quay của động cơ II. Nguyên lý làm việc của APK-15 ở chế độ Anten và chế độ PAMKA. Chế độ Anten. Trong chế độ anten, mạch khuyếch đại, anten khung bị ngắt đồng thời tín hiệu anten khung cũng bị ngắt không đưa đến mạch cộng. Nguồn cung cấp cho một tròn các cấp khuyếch đại kênh la bàn nằm trong mạch thấp tần cũng bị ngắt, điều này khiến cho mạch điều khiển kênh la bàn không làm việc. Như vậy APK làm việc như một máy thu với anten dây ở đầu vào và tai nghe đầu ra. Khuyếch đại anten Máy thu Khuyếch đại âm tần ACY Hình 2-2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của APK-15 ở chế độ anten như sau: 2. Chế độ PAMKA. Chế độ PAMKA là chế độ phụ, ở chế độ này APK-15 là một máy thu với anten khung ở đầu vào. Khi chuyển sang chế độ PAMKA thì điện áp dao động thấp tần bị ngắt khỏi mạch điều chế cân bằng, lúc này điều chế cân bằng trở thành mạch khuyếch đại tín hiệu anten khung. - Một trong các cấp khuyếch đại kênh la bàn cũng bị ngắt nguồn cung cấp. Ngắt nguồn cung cấp cho khối ACY và ngắt mạch liên hệ với anten dây. Lúc này APK chỉ làm việc từ anten khung đến tai nghe. Sơ đồ làm việc của APK-15 ở chế độ PAMKA (hình 2-3): Khuyếch đại Máy thu cửa ra tai nghe Cửa ra la bàn gdm Gônômét Hình 2-3 Khi ấn nút PAMKA trên bảng điều khiển điện áp 135Hz từ bộ dao động thấp tần rồi vào các cấp đầu ra của mạch điều khiển làm xuất hiện tín hiệu không đổi ở cựa ra APK dồn đến quay liên tục cuộn tìm của Gônômét. Quá trình quay tiếp tục cho đến khi tín hiệu từ bộ dao động thấp tần ngắt khoá đầu ra kênh la bàn. 3. Tính đơn trị và quá trình bù sai của APK-15. a. Tính đơn trị của đài APK-15: Sử dụng anten khung để định hướng, có hai hướng thu "Không" lệch nhau 1800 nên xảy ra hiện tượng có 2 giá trị xác định phương vị nhưng thực chất hai vị trí ấy sẽ có một vị trí bền vững, còn vị trí không bền vững. Pha của điện áp đưa đến cuộn điều khiển của động cơ quay cuộn tìm của Gônômét khi hướng thu "Không" lệch về bên trái và về bên phải so với hướng đài phát ( hướng tín hiệu đến ) là ngược nhau nên làm cho chiều quay của động cơ này cũng ngược nhau. Mỗi quan hệ về pha trong mạch chọn sao cho khi cuộn lệch về bên trái hướng thu "Không" ( hình2-4a ) động cơ sẽ quay theo chiều kim đồng hồ, quay cuộn tìm lệch về hướng bên phải hướng thu "Không" (hình 2-4b). Khi cuộn tìm lệch về hướng thu bên phải "Không" ( hình2-4c). Động cơ sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ, quay cuộn tìm về đúng hướng đài phát ( hướng thu không ). Giả sử cuộn dừng ngẫu nhiên ở vị trí hướng ngược ( Sai lệch 1800 - hình 2-4b). Như vậy xảy ra trường hợp với độ lệch ngẫu nhiên của cuộn tìm ( điều này có thể xảy ra do ảnh hưởng của nhiễu khí quyển ). Nếu như cuộn tìm lệch về phía theo chiều kim đồng hồ, từ biểu đồ điện áp (hình 2-4a) ta thấy động cơ quay theo chiều kim đồng hồ, cuộn tìm về vị trí mới (vị trí định hướng thuận ) chứ không quay cuộn tìm về vị trí cũ ( vị trí định hướng ngược ). Ngược lại nếu cuộn tìm lệch về hướng ngược chiều kim đồng hồ ( hình 2-4c). Sẽ có điện áp điều khiển mô tơ quay, cuộn tìm ngược chiều kim đồng hồ từ vị trí định hướng ngược về vị trí định hướng thuận. Qua xem xét quá trình trên ta thấy: Khi cuộn tìm của Gônômét lệch về bất kỳ hướng nào hệ bám sát cũng sẽ điều khiển quay về đúng hướng thuận. Nên vị trí định hướng thuận là vị trí duy nhất bền vững. Đây chính là tính đơn trị của APK-15. b. Bộ bù trừ sai lệch vô tuyến. Vỏ máy bay tạo nên từ trường thứ cấp khi thu tín hiệu từ đài phát và tạo ra độ sai lệch vô tuyến ( hình2-5 ). Qua thực nghiệm nhận thấy sai số phân biệt theo các hướng khác nhau tương ứng với máy bay có đặc tính là 1/4 nghĩa là sai số bằng "0" ở các góc 900, 1800, và 2700 đối với mỗi loại máy bay khác nhau thì độ sai lệch khác nhau về giá trị dấu. Các sai số trên sẽ được khử nhở các mạch bù. + Mạch bù điện: Xét hình 2-5: H - véc tơ tổng của đài. H1,H2 - véc tơ thành phần tác động lên cuộn dây cuộn ngang và cuộn dọc của anten khung, chúng có giá trị: HP- véc tơ tổng khi tính đến bức xạ thứ cấp của vỏ máy bay. H1 = H.Cos H2 = H.Sin DH1 = k1.H1 DH2 = k2.H2 Trong đó: - DH1, DH2 là sự thay đổi của véc tơ thành phần do trường thứ cấp của vỏ máy bay tạo ra. - k1, k2 là hệ số bức xạ ngược của vỏ máy bay tương ứng với trục ngang và trục dọc máy bay. - góc là góc giữa véc tơ từ trường HP và véc tơ từ trường tổng H. Nó tương ứng với sai số gây ra do độ sai lệch vô tuyến. Đối với các máy bay hiện đại k1ằ1, k2@1,5á2. Để khử sai số sai lệch vô tuyến. Hai anten khung được thiết kế khác nhau theo độ cao hiệu dụng, còn khung ngang có sức điện động cảm ứng chung. Những yêu cầu trên chúng ta có thể là được nhờ kích thước hình học của lõi để quấn các vòng dây. Do độ cao hiệu dụng khác nhau nên các sức điện động cảm ứng trong các khung khác nhau, nên đã đưa lượng bù vào giá trị góc của véc tơ từ trường tổng trong Gônômét. Nhờ phương pháp bù điện làm giảm sai số đến giá trị 150á190. Độ sai lệch so với đặc tính 1/4 là sai là sai số dư được khử nhờ bộ bù cơ. + Bộ bù cơ: Nhờ bộ bù cơ ta có thể đưa lượng bù vào chỉ số của kim đồng hồ chỉ thị góc tương ứng với đường cong của sai số dư. Lượng bù vào mạch truyền từ vị trí trục cuộn tìm của Gônômét. Trên rôto của biến áp quay CKT của bộ truyền cảm hệ thống, truyền góc từ xa đến kim đồng hồ chỉ thị. Nguyên lý làm việc và kết cấu bù sai cơ khí của các máy APK với anten khung quay. Kết cấu của Gônômét cho phép xác định góc hướng chia theo vạch cố định, có tính đến bù tổng bằng điện và cơ, đồng thời cho phép xác định giá trị lượng bù tạo riêng bởi bộ cơ. Đài thật Đài ảo j =KPY Hình 2-5 Ghi chú: -góc hướng đài thật -góc hướng đài đo la bàn APK đo được -góc sai lệch la bàn APK c. Truyền góc hướng bay đến đồng hồ chỉ thị APK-15. Để đo góc quay của cuộn tìm Gônômét so với trục dọc máy bay, ta dùng hệ xenxin truyền góc từ xa ( hình2-6 ). Bao gồm động cơ quay cuộn tìm, cuộn tìm của Gônômét và biến thế Sin-Cos. Góc hướng được truyền đến đồng hồ chị thị hướng bay Nhờ hệ thống này sự chỉ thị góc giữa trục dọc máy bay và hướng đài về tuyến dẫn đường được thực hiện một cách đồng bộ và liên tục. Xenxin là loại động cơ đồng bộ đặc biệt có cuộn dây stato ba pha, các cuộn dây stato đấu hình sao. Các rôto của xenxin phát ( động cơ quay cuộn tìm ) và cuộn dây một pha của xenxin thu ( biến thế quay Sin- Cos ) nối song song với nhau. Khi rôto phát quay làm quay từ thông kích từ và làm thay đổi sức điện động trong từng cuộn dây của stato từ cực đại đến 0. Trong chỉ thị hướng bay, sức điện động cảm ứng trong các cuộn dây tương ứng của stato giống nhau về biên độ nên lúc ấy vị trí của rôto là phù hợp. Vì thế trong các cuộn dây stato của xenxin chỉ thị sẽ không có dòng điện và ở trục các xenxin sẽ không có mô men quay. Xenxin phát Xenxin chỉ thị Xenxin chỉ thị Stato xenxin chỉ thị Stato xenxin phát Rôto xenxin phát Rôto xenxin chỉ thị Hình2-6: Hệ xenxin truyền góc chỉ thị hướng Nếu rôto của động cơ M nối với cuộn tìm quay đi một góc thì các cuộn dây có pha tương ứng của xenxin sẽ xuất hiện dòng điện cân bằng kêt hợp với từ thông trên hai cuộn kích từ của Gônômét tạo thành mômen quay. Dưới tác dụng của mômen này các rôto quay đến khi vị trí của chúng phù hợp với vị trí rôto phát mới thôi. Như vậy với sự quay của động cơ M làm cuộn tìm của Gônômét và biến thế Sin- Cos sẽ quay đồng bộ theo. Trục kim đồng hồ gắn với trục của biến thế quay Sin - Cos, nên nhìn vào đồng hồ chỉ thị, người sử dụng sẽ xác định được góc lệch của trục dọc máy bay theo hướng đài phát với độ chính xác của chỉ thị là ± 20. Góc quay của cuộn tìm Gônômét qua bộ bù trừ sai lệch vô tuyến đến rôto xenxin phát. d. Khối thu riêng. Khối thu riêng bao gồm các cấp đưa qua máy thu tín hiệu điều biên với một lần biến tần. Tín hiệu điều chế bởi 135Hz, tạo ra ở đầu vào máy thu trong khung cộng là tải của cấp khuyếch đại đầu vào. Đầu vào của khung cộng gồm tín hiệu thu được trên anten dây và tín hiệu trên anten khung bị điều chế bởi 135Hz. Khối thu riêng bao gồm các mạch: Cao tần, trung tần, âm tần và cửa ra tai nghe. Chương III Nguyê._.