Table Of ContentЛЕНИНГРАДСКОЕ ВЫСШЕЕ
ИНЖЕНЕРНОЕ МОРСКОЕ УЧИЛИЩЕ
ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА
Л. Ф. НАБОК
Ч
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ПРИЕМОИНДИКАТОРА
КПИ-4
РЕКЛАМИНФОРМБЮРО ММФ
Москва — 1974
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ВЫСШЕЕ
ИНЖЕНЕРНОЕ МОРСКОЕ УЧИЛИЩЕ
ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА
Л. Ф. НАБОК
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ПРИЕМОИНДИКАТОРА
КПИ-4
Учебное пособие
РЕКЛАМИНФОРМБЮРО ММФ
Москва —1974
АННОТАЦИЯ
В пособии изложено сокращенное описание прин
ципа действия импульсной разностно-дальномерной (ги
перболической) радионавигационной системы, упрощен
ной функциональной схемы корабельного приемоиндика-
тора КПИ-4 и даны краткие сведения по конструкции
и использованию его при определении места судна.
Для изучения принципиальных схем приемоиндика-
тора и правил технической эксплуатации с отысканием
и устранением неисправностей необходимо обращаться
к соответствующей заводской документации, придавае
мой к каждому комплекту аппаратуры.
В целях облегчения изучения этой документации в
данном пособии по возможности применена заводская
терминология.
Пособие рассчитано на курсантов судоводительско
го факультета, но может принести определенную пользу
и курсантам радиотехнического факультета.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящее время в практике судовождения широко исполь
зуется импульсная гиперболическая PHC типа «Лоран». Для
определения места судна в море по сигналам береговых станций
этой PHC, а также по сигналам аналогичной отечественной PHC
наша промышленность выпускает приемоиндикатор K∏H-4.
Метод определения места судна по импульсной гиперболи
ческой системе состоит в том, что на судне принимают синхро
низированные импульсы двух пар береговых станций и измеря
ют разности времени прихода сигналов каждой пары станций.
Эти разности времени пропорциональны разности расстояний
от судна до соответствующей пары станций, так как скорость
распространения радиоволн имеет определенное значение.
Определение места судна с помощью КПИ-4 производится на
специальных картах с нанесенными гиперболическими линиями
положения или с использованием специальных таблиц, позволя
ющих на путевых картах наносить нужные отрезки гипербол.
Измеренным в микросекундах двум разностям хода сигналов
соответствуют две гиперболы, в точке пересечения которых на
ходится судно.
Аппаратура КПИ-4 позволяет производить измерение нави
гационного параметра (НИ) только по огибающей сигнала, т. е.
получать временной НП, поэтому использование этой аппарату
ры для измерений по импульсно-фазовой PHC типа «Лоран-С»
не дает возможности получить фазовый НП; отсюда и точность
определения места судна не выше, чем в случае использования
PHC «Лоран-А».
СОСТАВ КОМПЛЕКТА
И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
ПРИЕМОИНДИКАТОРА КПИ-4
В комплект КПИ-4 входят:
1. Приемник, предназначенный для приема и усиления сигна
лов наземных станций. Работает от открытой и рамочной антенн.
2. Индикатор, предназначенный для измерения разности вре
мени прихода сигналов (навигационного параметра).
3
3. Блок питания. Предназначен для выработки всех питающих
напряжений. В нем же находятся элементы автоматического
слежения за сигналами береговых станций.
Основные технические данные приемоиндикатора:
1. Чувствительность приемника не хуже 10 мкв на ДВ и не
хуже 5 мкв на CB при эквиваленте антенны 120 пф и отношении
сигнала + шум к собственным шумам приемника 2:1.
2. Полоса пропускания приемника на уровне 0,7:22 кгц на
ДВ и 37 кгц на СВ.
3. Защита от помех со стороны радиовещательных и связных
станций обеспечивается режекторным фильтром, перестраиваю
щимся в диапазоне +15 кгц от основной частоты длинноволно
вых каналов приемника.
4. Приемник рассчитан на работу от штыревой антенны дли
ной 6—8 м или от рамочных антенн.
5. Индикатор обеспечивает непрерывную автоматическую вы
дачу отсчетов по любым двум парам сигналов наземных стан
ций, работающих на одном высокочастотном канале, при началь
ной ручной установке сигналов на автоматическое слежение.
6. Работа обоих каналов индикатора поочередно контроли
руется по экрану электроннолучевой трубки с экраном диамет
ром 125 мм при трех скоростях развертки.
7. Индикатор обеспечивает синхронизацию принимаемых сиг
налов на 48 частотах повторения.
8. Точность отсчетных шкал +0,5 мксек.
9. Предусматривается световая сигнализация слежения за
сигналами двух пар станций.
10. Индикатор обеспечивает возможность самоконтроля одно
го отсчетного канала по второму и визуальный контроль частот
повторения по меткам электронной шкалы.
11. Питание комплекта КПИ-4 производится от сети 220 в,
400—500 гц или 1156, 400—500 гц (с включением автотрансфор
матора).
12. Потребляемая мощность — не более 300 в ■ а.
13. Аппаратура КПИ-4 рассчитана на работу при изменении
температуры от 10 до +50o С, при повышенной влажности до
95—98% и температуре +30o С.
14. Общий вес — около 65 кг.
15. Для проверки и настройки индикатора КПИ-4 использу
ется имитатор типа П-8.
принцип действия импульсной
ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ PHC
Береговые станции импульсной гиперболической PHC «Ло-
ран-А» образуют цепочку, обычно объединяющую 3 станции: од
ну ведущую (ВЩ), которая излучает сигналы независимо, кон
тролируя и задавая циклы для работы, и две ведомых (BM), ко
4
торые излучают импульсные сигналы только после получения
импульсов от ВЩ. Так осуществляется синхронизация излучения
всех станций цепочки, что является обязательным условием из
мерения навигационного параметра (НП). Встречаются цепочки,
в которых используется и более двух BM.
Для ознакомления с принци
пом действия импульсной гипер V2
болической PHC достаточно рас
смотреть временные соотношения
в излучении и приеме сигналов
только одной пары станций ВЩ—
BM, что необходимо для измере
ния одного НП (получение одной
гиперболы), так как измерение
второго НП производится анало
гично.
На рис. 1 показаны точки, в
которых расположены станции
ВЩ, BM и судно С, где произво
дится измерение разности време
ни в приходе сигналов береговых
станций t. ɪ
Из простых соображений сле I
дует: *С3
t — ¿вм —- ¿вщ ÷ ios, Рис. 1
, ^BM , #ВЩ .
где ⅛m-—¿вщ = —— —время, необходимое для распро
странения сигналов на расстояние /?вм и Двш; ѵ — скорость
распространения радиоволн; t03 = ¿6-)-¿3 —время общей за
держки излучения BM по отношению к излучению ВЩ. Здесь:
^6= у?----время, необходимое для распространения сигналов на
расстояние по базе /?6, a V6 — скорость распространения радио
волн по базе; Z3— время задержки сигналов в тракте стан
ции BM. Иногда его называют «кодовой задержкой» и обозна
чают /к,
Из рисунка следует, что величина t на характерных трех на
правлениях имеет определенные значения.
Так, в точке Ci, находящейся на перпендикуляре к середине
базы (средняя гипербола), tr = t6-}-t^ или i=√6~i-√κ, так как
¿вм — ¿вщ = 0.
В точке C2> находящейся на продолжении базы в сторону от
BM, t2=t3 или t2-ta так как ⅛ui=∕6.+⅛m∙
В точке C3, находящейся на продолжении базы в сторону от
ВЩ, Z3 = 2Z6 + ∕3 или Z3≈2∕6 + ∕κ, так как ⅛m = ⅞÷⅛ui∙
ТаКИМ ОбраЗОМ, ВеЛИЧИНа t Изменяется ОТ ¿min = ¿K ДО ¿max==
= ¿к
5
Величина /к с помощью искусственной линии задержки в
тракте BM может регулироваться, приобретая округленные зна
чения. Например, в средневолновой (λ=150 м) PHC «Лоран-А»
tκ может быть равна 1000 мксек.
В этой PHC для облегчения распознавания импульсов бере
говых станций на экране судового индикатора вводится дополни
тельная задержка в излучении BM, равная половине периода Tn
следования импульсов данной пары, так как задержка в излуче
нии ее равна:
Как увидим далее, величина ɪ ПРИ измерении из отсчета
автоматически исключается.
Обе береговые станции каждой пары PHC «Лоран-А» работа
ют на одинаковых несущих частотах f и одинаковых частотах
следования Fti.
Каждая пара имеет обозначение цифра—буква—цифра. Пер
вая цифра относится к частоте f, а следующие за нею буква и
цифра — к частоте Ки.
Для f выделено 4 канала:
Канал fкгц
1 1950
2 1850
3 1900
4 1750
В настоящее время используются 3 частотных канала.
Для Fn выделено 24 частоты, разделяющихся на 3 группы по
8 частот в каждой. Группы обозначаются буквами 14 (High),
L(Low) и S (Special), а частоты в группах — цифрами от 0 до 7.
Выяснить, па какой частоте Fn работает пара, можно по фор
муле:
F = -*-
2 и т »
1 и
где Tn — период повторения, который рассчитывается по фор
мулам:
71l1(H) = 100(300—N) мксек — для группы Н,
ДиЦ) = 100(400—N) мксек — для группы L,
Tlt(S) — 100(500—N) мксек — для группы Ss
где N — номер в группе.
Например: πapa2=L=l работает на несущей частоте
/■—1850 кгц, с частотой повторения Fn =25 1/16 UM∏∣ceκ.
6
В практике определения места судна по PHC «Лоран-А» по
добными расчетами заниматься, конечно, не приходится, так как
для подготовки КПИ-4 к приему сигналов той или иной пары
станций необходимо только установить переключатели приемни
ка и индикатора в положения, обозначенные соответственно обоз
начению пар береговых станций. Таким образом, если в прием
нике осуществляется избирательность по несущей частоте /, то в
индикаторе — по частоте следования Fn.
Излучаемые береговыми радиостанциями сигналы распро
страняются двумя путями: вдоль земной поверхности (поверх
ностный луч) и отражаясь от ионизированных слоев атмосферы
(пространственный луч). В средневолновом диапазоне сигналы
на поверхностном луче принимаются на расстояниях до 700 миль,
а пространственном — до 1500 миль.
Длина базовой линии — порядка 300 миль.
Днем возможен прием только на поверхностном луче, поэто
му дальность действия «Лоран-А» днем в 2 раза меньше, чем
ночью.
Стабильность сигналов ночью меньше, чем днем, поэтому точ
ность измерений t' ночью в несколько раз хуже, чем днем. Точ
ность определения места судна днем 0,5—3 мили, ухудшаясь
ночью до 10 миль.
Оцифровка гиперболических линий положения в микросекун
дах сделана с учетом измерений на поверхностном луче. В слу
чае же измерений на пространственном луче необходимо полу
ченный отсчет исправить поправкой δz, исключающей системати
ческую ошибку, которая появляется за счет удлинения пути про
странственного луча по сравнению с поверхностным. Поправки
δz даются на картах и в таблицах, отдельно для каждой пары
станций.
Таким образом, сделав расчет i = f-j-δz, мы приводим изме
рение на пространственном луче к измерению на поверхностном
луче. Пространственный сигнал отличается от поверхностного
тем, что он обычно больше по амплитуде, чем поверхностный,
изменяется по форме («дышит») и находится на развертке инди
катора за поверхностным, что и является основными приметами
для его опознавания.
Точность измерений t' — 5—6 мксек (после введения δz), а
точность измерений t— 1—2 мксек.
Цепочки длинноволновой PHC «Лоран-С», работающей на
несущей частоте 100 кгц (λ=3000 м), включают в себя до 5 бе
реговых станций (одна ВЩ и четыре BM, обозначенные W, X, Y
и Z), при этом все пары станций работают на одинаковых часто
тах следования. Ведомые станции отличаются между собой ве
личиной t0a, отрегулированной за счет tκ так, чтобы импульсы
не перекрещивались во всей рабочей зоне, а цепочки отличаются
между собой только частотами следования, состоящими из четы
рех групп S, SH, SL и SS по 8 частот в каждой.
7
Для увеличения средней мощности излучение производится
пакетами. У ведущей станции в пакете 9 импульсов, а у ведо
мых — по 8 импульсов. Временной интервал между импульсами
в пакете равен 1000 мксек, а между 8-м и 9-м импульсами —
2000 мксек.
Период следования пакетов в 2 раза больше периода следо
вания импульсов «Лоран-А».
Длина базовых линий — 500—700 миль. Длительность им
пульсов в пакетах больше времени запаздывания пространствен
ного импульса относительно поверхностного, поэтому при отра
жении от ионосферы наблюдается искажение формы и увеличе
ние длительности поверхностного импульса. Дальность действия
PHC «Лоран-С» несколько больше ночной дальности действия
«Лоран-А».
ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ C ПОМОЩЬЮ КПИ-4
Приемоиндикатор КПИ-4 дает возможность производить не
прерывное автоматическое измерение величины t в микросекун
дах одновременно по двум парам «Лоран-А» при визуальном
контроле по экрану ЭЛТ каждой пары в отдельности.
Рис. 2
Сигналы береговых станций поступают в приемник, где уси
ливаются, детентируются, а затем, после усиления в видеоусили
теле, подаются в индикатор.
Для измерения в схеме индикатора формируются три селек
торных импульса, предназначенных для совмещения с сигнала
ми (импульсами) ВЩ и двух BM. Временные интервалы между
импульсами ВЩ и BM, поступающими с приемника, замеряются
по откалиброванным временным интервалам между соответству
ющими селекторными импульсами. Первоначальное совмещение
селекторных импульсов с импульсами ВЩ и BM осуществля
ется вручную по экрану ЭЛТ. Вначале импульс ВЩ уста
навливается на начале неподвижного пьедестала путем неболь-
S
шой расстройки частоты развертки, а затем под импульс BM под
водится начало подвижного пьедестала путем введения времен
ной задержки. Экран ЭЛТ при этом будет иметь вид, показанный
на рис. 2, а. Затем включается ускоренная однострочная раз
вертка, импульсы станций совмещаются с селекторными импуль
сами и осуществляется переход в автоматическое слежение.
Временные интервалы t определяются по счетчикам.
Совмещение импульсов контролируется по экрану ЭЛТ, вид
которого показан на рис. 2, б.
Вид экрана ЭЛТ на первой ско
рости развертки при измерениях по
PHC «Лоран-С» показан на рис. 3.
Так как каждая цепочка этой PHC
работает на одном периоде следо
вания, то на экране видны пакеты
импульсов всех станций цепочки и
визуальное опознавание их возмож
но только по расположению на эк
ране ЭЛТ.
Для измерения НП по станции
W необходимо ведомый пьедестал
перебросить на первую строку раз
вертки, для чего у приемоиндикато-
ра имеется специальный тумблер
«Выбор пары». При измерениях HlI по пакетам, расположенным
на второй строке развертки, необходимо к полученному отсчету
прибавить половину периода следования данной цепочки.
В измерениях участвуют одноименные импульсы ВЩ и BM.
Вид экрана при ускоренной развертке приблизительно такой, как
на рис. 2, б. Так как длительность импульсов больше времени за
паздывания пространственного сигнала относительно поверхност
ного, то на экране их отличить затруднительно и помочь в реше
нии этого вопроса может только опыт.
УПРОЩЕННАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА КПИ-4
Для сокращения изложения материала в функциональной
схеме дано описание только основных процессов, относящихся к
принципу действия приемоиндикатора, и опущено описание про
цессов, не имеющих принципиального значения. На рис. 4 приве
дена упрощенная функциональная схема КПИ-4, на которой по
казаны неосновные органы управления приемоиндикатором, ис
пользующиеся при измерениях навигационного параметра.
Приемник
Приемник, собранный по супергетеродинной схеме, произво
дит прием, усиление и преобразование радиоимпульсов берего
9
