Назначение, основные способы построения и характеристики радионавигационных систем, страница 6

1.5.3. Построение угломерных РНС, в которых расстояние между антеннами   , возможно при использовании  направленных антенных систем. По  способу  использования направленных и ненаправленных антенных  систем  используемые в морском судовождении угломерные РНС можно  отнести  к    двум  видам.

В РНС первого вида на передающих станциях (главным образом - на береговых ненаправленных радиомаяках) используются  ненаправленные излучающие антенны,  а направленные антенные системы используются в судовых устройствах, называемых радиопеленгаторами (РП).

В РНС  второго вида направленные антенные системы устанавливаются  на излучающих станциях – береговых направленных радиомаяках, а в судовых приемных пунктах определение  угловых величин возможно при использовании  ненаправленных антенн.

В морском судовождении наиболее широкое  применение (особенно,  в  прошлом) нашли  РНС  с морскими ненаправленными радиомаяками  и судовыми радиопеленгаторами. Построение  судовых РП  основано на использовании направленных судовых рамочных антенн.  Судовые рамочные антенны по способу построения  являются замкнутыми.

1.5.3.1.  Принцип действия  замкнутой антенны  рассмотрим, используя рис. 1.8.

Полагаем, что антенной  радиомаяка (РМК, рис.  1.8 а )  излучается  незатухающая волна,  описываемая  выражением

                               .                                      

В точках 0, 1  и   2   (рис.  1.9 а), удаленных от  излучающей антенны  Рмк на расстояния,   и , установлены  вертикально проводники 0, 1 и 2 (например, штыревые антенны).  Возбуждаемые в них ЭДС, учитывая известные свойства радиоволн,   представим выражениями  соответственно

                              ,

      и       ,                           

где          -  напряженность поля электромагнитной волны , распространяющейся от  радиомаяка;     ,  , -  действующие высоты  вертикальных антенн.

Верхние точки антенн  1  и  2  соединены  горизонтальным проводником  и   ЭДС  между точками  в, г  (рис. 1.8 б)  будет равна   разности  ЭДС  и ,  (их векторы направлены  встречно).  При    

                              ;

Учитывая (см. 1.5),  что ,  ,    и обозначая ,  выражение  для   представим в виде

                                   .

В угломерных РНС с наземными передающими станциями  конкретные значения величин   и    таковы,  что <<< 1.  Выражая аргумент синусоидальной функции в радианах, можем записать ,

 получим       .

Обозначая  далее    и   ,  приведем выражение к виду

                                                    .                      ( 1.26 )

Для  сравнения с полученным  ( 26 ) приведем выражение для  амплитуды  ЭДС  в вертикальной антенне, преобразованное  к  виду

                                                    ,                              ( 1.27 )

где  .  Полагая, что  ,  построим (в полярных координатах) графики   зависимости амплитуд их ЭДС  от угла  ,  приведенные на рис.  1.9. При сопоставлении  графиков  1   и   2   представляется более ясным   характер зависимости   амплитуды   ЭДС  в замкнутой антенне от  угла . По данной зависимости  угломерные РНС   с  замкнутыми антеннами  также являются  амплитудными.

Для морской радионавигации наиболее существенно, что направленные антенны данного типа используются  в судовых радиопеленгаторах (РП), но могут использоваться   и для построения створных радиомаяков. 

При построении  судовых РП следует учитывать, что в   (26)   величина   амплитудного множителя  является неизвестной, так как  неизвестна величина  - амплитуды напряженности поля принимаемой радиоволны.

1.5.3.2. Построить указатель направлений (direction finder) можно, подключив замкнутую антенну малых размеров к приемнику. Поворачивая ее плоскость вокруг  оси вращения  (см. рис. 1.10 а),  остановим  вращение,  когда  уровень сигнала, фиксируемого  на выходе приемника,  окажется минимальным (в идеальном случае - нулевым).  В соответствии с формулой (26)    это возможно, когда . Стрелка,  соединенная с поворачиваемой антенной и расположенная перпендикулярно к ее плоскости,  покажет на азимутальной шкале величину радиокурсового угла   - направление на радиомаяк.