2.3. Висновки

В цьому розділі розглянуто основні характеристики ПАР, а також детально розглянуті основні види характеристик та їхнє визначення. Також у розділі більш детально розглянуто структурну схему сучасної привідної аеродромної радіостанції, яка дозволяє більш ефективніше та надійніше обслуговувати повітряні судна при заході на посадку. При вивчені принципів побудови ПАР звернув увагу на позитивні та негативні якості тих чи інших варіантів побудови радіостанцій. Наведено головні характеристики та критерії, на основі яких проводиться підбір радіомаяка для конкретно взятого регіону, чи конкретної цілі для якої планують використовувати систему чи комплекс.

.

3. РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНИХ І ПРИНЦИПОВИХ СХЕМ ФОРМУВАЧА СИГНАЛІВ ТА ПРИСТРОЮ КОНТРОЛЮ ПРИВІДНОГО РАДІОМАЯКА

3.1. Функціональна схема синтезатора частот

Формування сітки частот робочого діапазону радіомаяка здійснюється в блоці збуджувача та формувача опізнавальних сигналів, функціональна схема якого зображена на рис.3.1.

Блок збуджувача та формувача опізнавальних сигналів включає в себе : 1. Лінійку перетворення частоти;

2. Лінійку формувача опізнавальних сигналів;

3. Лінійку живлення;

4. Лінійку синтезатора частоти.

Лінійка синтезатора частоти, призначеним для формування електричних коливань в діапазоні частот від 12,8 до 14,8 мГц з кроком сітки 100 Гц. Стабільність вихідних частот лінійки встановлюється стабільністю частоти опорного генератора ОГ [21].

Цифровий синтезатор частоти побудований на використанні імпульсно-фазовій автоналаштування частоти з дрібним перемінним коефіцієнтом ділення ДДПКД.

Вихідним для роботи всієї лінійки являється сигнал з частотою 5мГц від опорного генератору ОГ.

Синусоїдальний сигнал опорного генератора поступає на вхід підсилювача П і далі на формувач прямокутних імпульсів ФПІ 1.

Імпульсний сигнал прямокутної форми частотою 5мГц поступає на опорний поділювач частоти ОД для ділення на 5 і 500.

Імпульсний сигнал частоти Fоп = 1мГц с ОД видається на вихід лінійки і служить опорним сигналом перетворювача частоти в лінійці перетворювача частоти.

Імпульсний сигнал частоти 10 кГЦ з ОД подається на опорний вхід імпульсно-фазового детектору ІФД і являється сигналом опорної частоти. Кільце фазової автоналаштування частоти синхронізуючих генераторів СГ. Кожний з двох синхронізуючих генераторів перекриває відповідно ділянки діапазону 13150-13800 кГц і 13800…14750 кГц. З виходу задаючого генератора сигнали поступають на входи буферних підсилювачів БП1 і БП2.

З виходу одного буферного підсилювача БП1 синусоїдальний сигнал СГ Fц=13150-14750 кГц видається на вихід лінійки синтезатора частоти.

З виходу другого буферного підсилювача БП2 синусоїдальний сигнал СГ частоти 13150…14750 кГц поступає на вхід підконтрольного поділювача частоти з дрібним перемінним коефіцієнтом ділення ДДПКД. Вибір коефіцієнта ділення ДДПКД проводиться шляхом подачі команд управління в вигляді напруги мінус -27 В від перемикачів блоку збуджувача та формувача опізнавальних сигналів «ВИБІР ХВИЛІ», відповідних декадам 0,1; 1; 10; 100; 1000 кГц.

З виходу ДДПКД імпульсний сигнал з частотою приблизно 10 кГц подається на комутуючий вхід імпульсно-фазового детектора ІФД. Таким чином на опорному вході ІФД присутній сигнал 10 кГц, а на другому – комутуючому сигнал частоти 10 кГц +∆f, приходящий з синхронізованих генераторів СГ.

З виходу імпульсно-фазового детектора сигнал управління, пропорційний величині і знаку розлаштування, поступає через схему автопошуку, включаючого в себе схему форсування СФ і фільтр нижніх частот ФНЧ, на синхронізуючі генератори, підстроюючи їх частоту під опорну частоту 10 кГц, помножену на коефіцієнт ділення ДДПКД. Рисунок 3.1. Функціональна схема синтезатора частот

Перетворення діапазону частот синтезатора (131500…14750 кГц) в діапазон частот передатчика (150…1750 кГц ) здійснюється в лінійці перетворення частоти.

Сигнал однієї з частот діапазону синтезатора з виходу буферного підсилювача БП1 подається на сигнальний вхід змішувача частоти ЗЧ лінійки перетворення частоти. На опорний вхід змішувача частоти поступає опорний сигнал частоти 13 мГц з виходу керованого атенюатора АРУ. Опорний сигнал частоти 13 мГц формує шляхом виділення 13-ї гармоніки із прямокутного імпульсу Fоп = 1 мГц лінійки синтезатора частот.

Сигнал різнісної частоти з виходу змішувача ЗЧ посилюється підсилювачем П і через комутатор «Прийом – передача » блок збуджувача і формувача опізнавальних сигналів поступає на вхід блока блок підсилювача потужності і модулятора. Для стабілізації амплітуди вихідного сигналу в лінійці перетворення частот передбачений датчик АРУ. Вихідне напруження збуджувача лінійки перетворення частот поступає в датчик АРП, де відбувається його детектування і підсилення. З виходу датчика АРП управляючий сигнал, пропорційний амплітуді вихідного сигналу, поступає на атенюатор АРП, змінюючи величину амплітуди опорного 13 мГц, відповідно і величину сигналу з виходу змішувача частот ЗЧ.

3.2. Принципова схема синтезатора частот привідної радіостанції. Основні технічні характеристики синтезатора частот наступні.

Діапазон вихідних частот лінійки від 12,8 до 14,8 МГц. Мінімальний частотний крок – 100 Гц. Встановлення частоти вихідного сигналу – декадна. Працездатність синтезатора оцінюється по наявності напруги на виході генератора напруги і комутуючих імпульсів на виході формувача Т21, а також по відсутності імпульсів формування. Два перших сигналу подаються на імпульсні детектори з великою постійною часу виконаної, відповідно, на транзисторах Т7, Т8, Т9, Т10. На платі розташовані фільтри живлення і підсилення сигналу частотою 5,0 МГц [12].

Схема функціонально об’єднує керовану декаду, схему опізнавання, схему управління коефіцієнтами ділення і схему викреслення. Керована декада являє собою чотирьох розрядний двійковий сумуючий лічильник, працюючий в коді 1-2-4-8. В трьох перших розрядах декади в якості двійкових елементів використовуються тригери зі лічильним входом, які виконані на тригерах У1-4, У2-1, У2-3, У7-1, У7-2, У3-1, У3-2, У3-3, У8-1, У8-2, У9-4, У4-1, У4-2, У4-3, У10-2, У10-1, У10-3. В четвертому разряді декади використаний двохтактний тригер, складаючийся з чотирьох елементів «І-НЕ» У5-1, У5-2, У5-3, У11-1, і зображений на (рис. 3.1)

Рисунок 3.2.Схема двохтактного тригера

До складу системи опізнавання входять чотирьох вхідна система «І» У12-1, інвертори У15-1, У15-2, У15-3, і двохтактний тригер У6-1, У6-2, У6-3, У12-2.Вихід цього тригера (елемента У6-3) через інвертор У1-3 з'єднаний з тригером першого розряду декади У7-1 (2). Тригер першого розряду декади У7-1 (6) зв’язаний з входом тригера другого розряду У8-2 (4), У8-2 (13) і зі входом тригера четвертого розряду У5-2 (4) через інвертор У13-4. Вхід лівого плеча тригера другого розряду У8-2 (12) з’єднаний з виходом У11-1 (12) через інвертор У13-2. На лічильний вхід тригера третього розряду декади У10-3 (10) імпульси переносу поступають через інвертор У13-3 з виходу У8-1 (6).

До складу схеми управління коєфіцієнтами ділення декади входить дешифратор, формувач імпульсів установки, схема «зсуву» команди управління, тригер управління і два інвертора. Дешифратор представляє собою багатовходові схеми «ЧИ» У16, У17, У18, У25-4, з допомогою яких формується «дозвіл на установку» відповідного розряду декади при наявності команди управління на входах. В якості формувача імпульсу установки використані двох вхідні схеми «І» У12-2, У13-1, У14-3, У14-4. Один із входів з'єднаний з відповідним виходом дешифратора, а на другий поступають імпульси плюсової полярності з входу ДДПКД через інвертор У1-1. Від’ємні імпульси з входів формувачів поступають на вхід установки тригера відповідного розряду, управління складається з дев’яти двох входових схем «І» У19-2, У20-2, У20-3, У21-2, У22-2, У23-3, У24-2, У25-2, входи яких управляються вихідними сигналами відповідних схем «ЧИ» «прямих» команд: У19-3, У20-1, У22-2, У23-3, У24-2, У25-2, і схем «ЧИ» зсунутих команд: У19-1, У19-4, У20-4, У21-3, У22-1, У22-4,У23-4, У24-4, У25-1. На кожному виході схеми «І» формується команда управління з визначеним каєфіцієнтом ділення. Якщо на вході схеми «ЧИ» «зсунутих» команд зі входу інвертора У27-3 (8) буде поступати сигнал «о», тобто праве плече тригера управління У27-4 (11) при цьому має основний стан «І», то всі виходи цих схем будуть мати стан «І». Зовнішня команда управління у вигляді «0», поступаюча з Е2-39 на один з контактів плати, які мають номера 12, 14, 15, 18, 19, 20, 22, 25, 27, 28 через схему «ЧИ» «прямих» команд діють на вхід однієї із схем «І» схеми «зсув» команди. Її вихід приймає стан «0», що являється командою управління для установки коєфіцієнта ділення, відповідного зовнішній команді. Якщо тригер управління змінить свій стан тобто на У27-1 (3) «І», то через інверторУ27-2 сигнал у вигляді «0» встановлює виходи всіх схем «ЧИ» «прямих» команд в стані «І» і зовнішня команда управління діє через схему «ЧИ» «зсунутих» команд на вхід системи «І», яка формує команду управління з коєфіцієнтом ділення на одиницю більшим на одиницю від попереднього. Попередній стан тригера управління встановлюється від’ємним імпульсом «повернення», поступаючи на У27-4 (13). Переключення тригера управління здійснюється від’ємним імпульсом «управління», поступаючи на У27-1 (1), імпульси «ПОВЕРНЕННЯ» і «УПРАВЛІННЯ» приходять з декадами десятої долі.

В кожному циклі рахування декади формується імпульс переносу в декаду десятків за допомогою схеми «І» У11-3 і інвертора У26-2. Формування відбувається при переході декади з стану «0001» в стан «1001», при цьому на вході У11-3 поступають сигнали «І» з виходу У5-3 (8) тригера четвертого розряду, з виходу У7-2 (8) тригера першого розряду через інвертор У9-3 і з входу тригера схеми викрислення У9-1. Зо допомогою схеми викрислення можливо один раз в циклі підрахунку всього ДДПКД сформувати імпульс переносу після двох циклів підрахунків декади одиниць, що рівнозначно збільшенню коефіцієнта ділення декади на одиницю. Це необхідно при дрібному коєфіцієнті, коли цілі частина його закінчується на 9. Схема викрислення складається з тригера з роздільними входами У9-1, У9-2 схеми «І» У11-2 і інвертора У26-1. При наявності зовнішніх команди управління КОЄФІЦІЄНТ ДІЛЕННЯ 9 через У26-1 на У11-2 (4) подається «І». З приходом імпульсу «УПРАВЛІННЯ» перемикається тригер управління і на У11-2 (5) з У27-3 (8) також поступає «І». По закінченню циклу ділення ДДПКД плюсовий імпульс з У1-1 (3) поступає на У11-2 (3) і отриманий на виході У11-2 від’ємний імпульс переводить тригер схеми викрислиння в стан, коли на У9-1 (3) «0». Одночасно декада одиниць встановлюється в стан «0001». Наступний вхідний імпульс переводить декаду в стан «1001», але формування імпульсу переносу в декаду десятків не проводиться так як на У11-3 (11) з виходу У9-1 (3) поступає «0». При переході декади з стану «1100» в «0010» імпульс переносу з У8-1 (6) повертає тригер схем викреслиння в попередній стан і блокування входів У11-3 (11) з виходу У11-3 припиняється. Далі до кінця циклу ділення ДДПКД будуть формуватися імпульси переносу в декаду десяток за кожен цикл рахунку декади одиниць. Рисунок 3.3. Принципова схема синтезатора часот

3.3 Розробка функціональної схеми пристрою контролю

Пристрій контролю призначено для виміру визначальних параметрів привідного радіомаяка.

Функціональна схема пристрою контролю наведена на рис.3.4.

Рисунок 3.4. Пристрій контролю. Схема функціональна

Контрольовані сигнали із входів приймача, що комутують, через тракт посилення й детектування, пристроїв вбудованого контролю й тест-генератора надходять на комутатор пристрою контролю, що підключає до каналу виміру один із вхідних сигналів [4].

Код управління комутатора формується по програмі роботи процесора.

Процесор виконаний на мікроконтролері. Мікроконтролер містить у собі процесор, пам'ять, порти вводу-виводу, аналоговий перетворювач, ведений паралельний порт, таймери й інші пристрої.

Мікроконтролер по своїй програмі конфігурується на роботу в тих режимах, які використовуються в пристрої контролю. Так у порту А висновок RA0 програмується, як вхід АЦП, висновок RA3 - вхід опорної напруги АЦП, висновки RA2, RA4, RA5 - логічні виходи. Висновки портів В, С запрограмовані, як логічні виходи, порт D - паралельний ведений порт. Виходи D підключені до 8-розрядної шини даних ЦП, три виходи Е підключені до сигналів читання, запису ЦП і до сигналу вибору даного порту.

Через ведений порт мікроконтролер передає в ЦП дані результатів вимірів - РГМ, СГМ і рівень сигналу для кожного з каналів виміру. ЦП через ведений порт мікроконтролера передає в нього певні команди керування. Таким чином, робочий цикл мікроконтролера містить у собі вимір параметрів обраного каналу виміру й передачу результатів вимірів у ЦП через ведений паралельний порт.

Цикл виміру параметрів (РГМ, СГМ, рівня сигналів) для обраного каналу виміру містить у собі 256 рівних тимчасових інтервалів за період частоти сигналу 30Гц.

У кожному з них виробляється аналогово-цифрове перетворення вхідного аналогового сигналу.

Процесор робить цифрову обробку отриманих результатів аналогово-цифрового перетворення по методу дискретного перетворення Фур'є. У результаті визначаються постійна складова сигналу, а також амплітуди гармонік частотою 90 й 150 Гц. Із цих значень розраховуються рівень сигналу, РГМ, СГМ [1].

ЦАП являє собою здвоєний множник цифроаналогового перетворювання. Запис коду керування кожним із двох ЦАП виробляється сигналами з виходів порту С процесора по входах CSA, CSB ЦАП. Код керування ЦАП по кожному з каналів формується процесором на виходах портів В и С RC0, RC1).

У каналі В ЦАП виробляється множення вхідного контрольованого сигналу на цифровий код, обумовлений процесором. Для кожного каналу виміру процесор визначає середню постійну складову напруги за період частоти 30 Гц, робить коректування коду керування ЦАП таким чином, щоб наблизити постоянну складову сигналу на вході АЦП до оптимального значення, рівному половині опорної напруги АЦП. Таке підстроювання дозволяє оптимально використати розрядність АЦП.

На опорний вхід каналу А ЦАП подається постійна опорна напруга . На виході каналу А формується напруга, обумовлене кодом керування із процесора. У результаті на виході підсилювачів формується напруга керування посиленням прийомного пристрою апаратури контролю.

На виходах порту С процесор формує код керування приймачем, у результаті чого в канал контролю подається обраний один із вхідних сигналів приймача. Генератор формує імпульси тактової частоти 18432 кгц, кратної 30 Гц, необхідної для роботи процесора.

Джерела опорної напруги формують стабілізовані постійні напруги +5 В для опорного рівня АЦП +10 В для опорного рівня ЦАП керування посилення приймачем.

ЦП має наступні технічні характеристики[12].

- обсяг ПЗУ - 64 кбайта;

- обсяг енергонезалежного ОЗУ - 64 кбайта;

- внутрішні й зовнішні шини розділені буферами;

- внутрішня адресна шина - 20 розрядів, зовнішня адресна шина - 16 розрядів;

- внутрішні й зовнішні шини даних -16 розрядів;

- є супервізор з убудованим сторожовим таймером і коммутатором джерел живлення ОЗУ;

- напруга живлення плюс 5,00 В ± 0,25 В;

- струм споживання від джерела живлення не більше 300 мА.