Đồ thị bức xạ làhình tròn và các thông số trong tín hiệu 30Hz REF này thu được trên máy baycó pha không phụ thuộc phương vị của máy bay.điều chế biên độ vào sóng mang.. Vì chiều dài hiệu
PHỔ CỦA THIẾT BỊ DVOR 1150
Hình 1.1 Phổ cao tần của DVOR Độ dịch tần số được xác định bằng công thức: fd
= (1) Với: fd tương ứng độ dịch tần (tính bằng Hz) tương ứng vận tốc góc của tín hiệu (30Hz) tương ứng đường kính của vòng tròn trong chiều dài sóng (có thể hiểu tương đương là : Rd=đường kính/ 4/ )
= 3,14 Do đó công thức (1) được viết dưới dạng sau fd
= 13.4/ Tỷ lệ lệch(chỉ số điều tần)được xác định bằng công thức: rd = fd/30 Ở máy thu trên máy bay, tín hiệu 30Hz được tách ra từ sóng mang phụ 9960Hz FM Pha của tín hiệu 30Hz thứ hai này biến thiên tuyến tính với sự biến đổi của góc phương vị tại điểm thu; cứ góc phương vị biến đổi 10, pha của tín hiệu pha biến thiên cũng thay đổi 10.
Năng lượng bức xạ liên tiếp tiếp của các anten biên tần và điều chế biên độ
30Hz của sóng mang có mối quan hệ thời gian với nhau, vì thế các tín hiệu 30Hz pha chuẩn và pha biến thiên có trùng pha là 00 theo hướng từ trường từ trạm DVOR.
Khi điểm thu chuyển động theo chiều kim đồng hồ vòng quanh trạm, tín hiệu pha thay đổi (30Hz FM) bắt đầu sớm pha so với tín hiệu pha chuẩn (30Hz AM) Ví dụ: quan sát viên ở hướng Tây trạm DVOR sẽ thấy tín hiệu 30Hz FM sớm pha hơn tín hiệu 30Hz AM là 2700 Máy thu trên máy bay xác định sự khác pha giữa hai tín hiệu 30Hz và vì thế nó có liên hệ về độ (từ trường) tới trạm, khí đó xác định được số độ nhờ tín hiệu 30Hz AM chậm pha hơn tín hiệu 30 Hz FM.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA DVOR
Nguyên lý hoạt động của trạm DVOR dựa trên sự sai pha giữa hai tín hiệu sóng mang 30Hz điều chế pha: tín hiệu tham chiếu (REF) cố định và tín hiệu biến thiên (VAR) Tại hướng Bắc, pha của tín hiệu REF và VAR trùng nhau Khi máy bay di chuyển quanh trạm, sự sai lệch pha giữa hai tín hiệu này thay đổi, giúp xác định vị trí phương vị của máy bay so với trạm.
Tín hiệu pha chuẩn có được nhờ điều biên sóng mang với tín hiệu hình sin 30Hz Tín hiệu điều biên này được bức xạ đẳng hướng trong mặt phẳng ngang nhờ Anten sóng mang trung tâm (Central Carier Antenna) Đồ thị bức xạ là hình tròn và các thông số trong tín hiệu 30Hz REF này thu được trên máy bay có pha không phụ thuộc phương vị của máy bay. điều chế biên độ vào sóng mang Sự điều biên sóng mang này thường gọi là điều chế không gian (Space Modulation) vì nó được hình thành bằng cách cộng trong không gian tín hiệu sóng mang bức xạ đẳng hướng và các tín hiệu biên trên và biên dưới được bức xạ riêng rẽ từ vòng tròn của các anten biên tần Các tín hiệu biên trên và biên dưới chuyển đổi qua mức trung bình, 9660Hz trên và dưới sóng mang tương ứng và khi cộng thêm tín hiệu pha đúng vào sóng mang sẽ tạo ra tín hiệu kết quả được điều biên ở 9660Hz.
Sóng mang phụ được điều tần với tín hiệu 30 Hz Các tín hiệu biên tần được phân bổ lần lượt tới và bức xạ từ 48 anten biên tần Các anten này mô phỏng 2 anten đối xứng nhau qua đường kính, quay ngược chiều kim đồng hồ theo đường tròn của vòng anten biên tần với tốc độ 30 vòng/giây Vì chiều dài hiệu dụng đường quay giữa các nguồn phát biên tần quay và khoảng cách điểm thu biến đổi với tốc độ 30 Hz nên tần số quan sát của các tín hiệu biên tần cũng biến đổi ở tốc độ 30 Hz Tín hiệu sóng mang phụ được điều tần ở tốc độ 30 Hz Độ dịch dần tỷ lệ với đường kính vòng anten biên tần.
11 ở tần số hoạt động fc Tỷ lệ dịch tần tương ứng biến đổi từ 15,13 ở 108 MHz tới 16,57 ở 118 Mhz
Hệ thống anten DVOR mô phỏng như là một tay đòn quay tròn ở mỗi đầu có một anten phát, bức xạ tín hiệu biên trên ở một đầu và tín hiệu biên dưới ở đầu kia Để đạt được điều đó bàng cách sử dụng 48 anten bố trí cách đều quanh chu vi vòng tròn đường kính 44ft (13,4m) xung quanh một anten ở trung tâm vòng tròn bức xạ sóng mang chuẩn.
Xét hiệu ứng của sự quay anten mô phỏng trên máy thu ở máy bay Khi nguồn biên trên chuyển động về phía máy bay, hiệu ứng Doppler làm cho tần số đầu vào máy thu tăng lên fc + 9960Hz, và khi nguồn biên dưới chuyển động ra xa tần số giảm đi fc - 9960Hz; fc là tần số sóng mang Sự khác nhau tần số biến đổi hình sin phù hợp với đường tròn được mô phỏng Sự khác nhau là cực đại khi đường nối giữa 2 anten vuông góc với tia máy bay Sự khác nhau là bằng 0 khi 2 nguồn biên tần thẳng hàng với tia máy bay, vào thời điểm đó khoảng cách giữa mỗi nguồn biên tần và máy thu là không đổi.
Tần số sóng mang phụ thực tế là 10KHz với sai số 1% nhưng khi nghiên cứu để đơn giản chọn tần số sóng mang phụ chuẩn là 9960 Hz.
Thời điểm độ dịch tần số bằng 0 được xác định bằng cách so sánh pha giữa tín hiệu 30Hz FM khôi phục ở các vị trí khác nhau xung quanh trạm DVOR Để xác định vị trí máy bay ở hướng Bắc trạm, tín hiệu 30Hz FM cùng pha với 30Hz AM, cùng qua vị trí 0 tại một thời điểm Để đạt được điều này, anten số 1 (phía Bắc) phát đỉnh tín hiệu biên dưới, anten số 25 (phía Nam) phát đỉnh biên trên, khiến tần số biên dưới giảm và biên trên tăng, dẫn đến tần số sóng mang phụ tăng từ 9960Hz lên, đưa tín hiệu 30Hz FM qua vị trí 0.
CHI TIẾT SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG DVOR 1150
Sơ đồ khối đơn giản của hệ thống
Xem hình 3.1 Máy phát (chính và dự phòng) gồm một khối tạo tần số, khối khuếch đại công suất cao tần CSB , bộ lọc thông thấp, bộ ghép định hướng, vỉ mạch tạo tín hiệu âm tần, 2 khối tạo tín hiệu biên tần và 2 khối lấy mẫu tín hiệu cao tần.
Khối tạo tần số tạo 3 tín hiệu cao tần liên hệ với nhau cung cấp cho trạm DVOR Tín hiệu cao tần sóng mang trên kênh điều khiển khối khuếch đại công suất cao tần Tín hiệu cao tần biên trên và biên dưới điều khiển 2 khối tạo tín hiệu biên tần.
Khối khuếch đại công suất cao tần khuếch đại và điều chế tín hiệu cao tần sóng mang tới mức đầu ra hoạt động Khối này có 3 phiên bản: phiên bản 1 là 030363-001 gồm 5 khối nhỏ, phiên bản 2 là 030363-003 và 3 là 030363-003 gồm 4 khối nhỏ và chỉ khác nhau ở cực nguồn của transistor đầu ra cuối cùng.
Khối lọc thông thấp sử dụng mạch lọc 4 cực để loại bỏ tạp âm từ sóng mang tần số cao Bộ lọc này còn trích xuất một phần năng lượng tần số cao để làm tín hiệu sửa lỗi và hồi tiếp về khối tạo tần số.
Bộ ghép hai hướng gồm 1 mẫu sóng mang tới và phản xạ Sóng tới và sóng phản xạ được lấy mẫu trực tiếp đưa tới khối giám sát cao tần sử dụng cho mạch tách sóng và mạch xử lý phân tích.
Khối giám sát cao tần có chức năng như một bộ khuếch đại/tách sóng cao tần RF và phân luồng tín hiệu cao tần tách sóng Khối này cũng bao gồm tải giả cho tín hiệu sóng mang cao tần máy phát dự phòng ở các thế hệ trước, khối này bao gồm tải giả cho 4 tín hiệu biên tần Thế hệ hiện nay không có tải giả bên trong khối Các tải giả cho 4 tín hiệu biên tần được thay đổi gắn trực tiếp trên các rơle chuyển đổi.
Vỉ mạch tạo tín hiệu âm tần tạo và xử lý tất cả các tín hiệu điều chế phát ra từ máy phát DVOR và tạo ra tín hiệu điều khiển mức công suất và các tín hiệu điều khiển pha cần thiết cho hoạt động máy phát và khối chuyển mạch(Commutator) Nó cũng phụ trách việc giám sát hoạt động của máy phát.
Hệ thống DVOR sử dụng 2 khối tạo tín hiệu biên tần cho mỗi máy phát Mỗi bộ gồm 2 vỉ mạch khuếch đại biên tần và 2 vỉ mạch điều khiển biên tần.
Bộ tạo tín hiệu biên tần khuếch đại tín hiệu cao tần biên tần từ bộ tạo tần số tới các mức công suất hoạt động được Nó cũng đưa ra tín hiệu sai pha và
13 biên độ điều khiển méo trong tín hiệu cao tần biên tần.
Hình 3.2 Sơ đồ khối đơn giản của hệ thống
Khối lấy mẫu biên tần trộn một phần tín hiệu cao tần USB hoặc LSB với tín hiệu phản hồi của khối tạo tần số để tạo ra tín hiệu phản hồi sửa lỗi Tín hiệu phản hồi này sau đó được gửi về khối tạo tần số để điều chỉnh tần số của nó nhằm đảm bảo tính đồng bộ với tín hiệu đầu vào Do đó, quá trình này giúp duy trì sự ổn định và chính xác của tần số trong hệ thống.
Phần xử lý điều khiển hệ thống RMS đảm nhiệm tất cả yêu cầu điều khiển, liên lạc và thông tin cho hệ thống DVOR.
Hai bộ tách sóng trường tách tín hiệu cao tần bức xạ thu được từ anten giám sát trường Các bộ tách sóng gửi tín hiệu của chúng tới các bộ giám sát VOR để xử lý và phân tích Ở các thế hệ cũ, khối này đặt trong cabin điện tử Hiện nay, nó được đặt trong bộ commutator.
Vỉ mạch giám sát VOR hoạt động độc lập, không phụ thuộc vào máy phát hoặc các khối khác Tuy nhiên, đặc điểm điều khiển cảnh báo của hai bộ giám sát có thể được tổ chức theo chức năng logic AND hoặc OR, cho phép chúng kết hợp hoạt động để tăng độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống giám sát.
Bộ chuyển mạch (Commutator) gồm các khối cần thiết để điều khiển chuyển mạch điện tử của các anten biên tần Các trạm DVOR hiện nay có 2 bộ tách sóng trường, một bộ tách tín hiệu và mạch triệt tạm thời(chống sốc điện) đặt trong khối.
Tủ điên tử VOR chứa tất cả các khối điện tử tạo ra, điều khiển và giám sát các tần số DVOR được điều chế.Vị trí các khối tách sóng trường VOR phụ thuộc vào hệ thống VOR được cài đặt Phiên bản đầu tiên bbộ tách sóng trường được đặt trong tủ điện tử Các phiên bản sau này chúng được đặt trong tủ chuyển mạch(Commutator).
Ngăn tủ này là một khe để giữ máy phát và các modul RMS Nó cung cấp các biện pháp bảo vệ vật lý cho các module trong tủ điện tử và tạo ra sự nối liền của các modul đó với các cáp dẹt chính Được gắn liền nhưng độc lập với nó là 4 bộ điều chỉnh điện áp (cho các bộ khuyếch đại Sideband), hai bộ lọc thông thấp(cho đầu ra của mỗi khối khuyếch đại công suất CSB), 4 khối lấy mẫu sideband (mỗi máy phát có hai khối) , khe cắm RMS, tấm rơle chuyển đổi và khối điện trở AC cho mỗi máy phát.
Sơ đồ khối chi tiết hệ thống
Sơ đồ khối này mô tả các thành phần chính của trạm DVOR(cho cả phụ trợ và yêu Cầu), chức năng và tín hiệu nhận dạng cơ bản, các đường điện áp và điều khiển trong trạm Máy chính và máy dự phòng giống hệt nhau nên ta chỉ nêu máy chính.
Thành phần quan trọng nhất của hệ thống DVOR là cabin điện tử và tủ chuyển mạch(Commutator) Các thành phần bên ngoài là các màn hình hiển thị, antena sóng mang, các antena biên tần, antena giám sát trường và các khối tuỳ chọn (máy in, ắc quy).
Cabin điện tử có các thành phần chính là khối đèn báo đặt máy, bộ xử lý ghép nối và điều khiển hệ thống RMS, máy phát chính và dự phòng, các vỉ mạch giám sát DVOR, các bộ tách sóng trường (ở những thế hệ cũ), bộ giám sát cao tần, các rơ le chuyển dự phòng, phân hệ nguồn và nạp ắc quy, và các bộ cách ly cao tần biên tần.
Panel đèn báo mặt máy gồm các bảng hiển thị cung cấp hiển thị trạng thái các bộ giám sát DVOR.
Bộ RMS quản lý tất cả các lệnh, điều khiển, liên lạc và thông tin cho trạm.
Máy phát chính bao gồm các khối tạo tần số, khối khuyếch đại công suất CSB, bộ lọc thông thấp, bộ ghép hai hướng, vỉ mạch tạo âm tần, hai bộ tạo biên tànn và hai khối lấy mẫu biên tần Cung cấp điện áp cho máy phát chính là phân hệ nguồn và nạp ắc quy (BCPS) và bộ cung cấp nguồn điện áp thấp (LVPS) cung cấp điện áp cho máy phát chính Ở các thế hệ hiện nay, có một khối điện trở được gắn ở đầu vào bộ BCPS để triệt tất cả các dao động tự kích có thể xuất hiện khi công tắc AC được mở Nếu không loại bỏ các dao động đó có thể gây ra chỉ thị lỗi sai nguồn.
Khối tạo tần số chia làm 2 vỉ mạch Khối này tạo ra 3 tín hiệu cao tần liên hệ với nhau sử dụng cho DVOR Tín hiệu cao tần sóng mang RF trên kênh điều khiển khối khuếch đại công suất cao tần Các tín hiệu cao tần biên trên và biên dưới điều khiển 2 khối tạo biên tần.
Vỉ mạch tạo tín hiệu âm tần tạo ra các tín hiệu điều chế sóng mang, điều khiển và giám sát mức công suất và tín hiệu điều khiển pha cao tần cho máy phát DVOR.
Mỗi bộ tạo biên tần lại được chia nhỏ theo sự sắp sếp chức năng của các vỉ mạch trong khối Theo chức năng mỗi khối tạo biên tần có 2 bộ khuếch đại biên tần, mỗi bộ có 1 vỉ mạch khuếch đại biên tần và 1 vỉ mạch điều khiển biên tần Chỉ có khối khuyếch đại trong mỗi khối là có sơ độ khối rõ ràng.
Mỗi bộ khuếch đại biên tần điều chế và khuếch đại 1 trong 4 hiệu biên tần riêng rẽ sử dụng trong DVOR.
Bộ lấy mẫu cao tần Sideband trộn một phần của 2 tín hiệu USB hoặc 2 tín hiệu LSB để tạo ra tín hiệu sửa sai hồi tiếp về khối tạo tần số.
Khối khuếch đại công suất cao tần được chia chỏ thành 4 vỉ mạch và 6 transistor cơ bản Các tín hiệu cao tần RF cơ bản và điều khiển giữa các vỉ mạch này được chỉ ra trong sơ đồ khối Khối này khuếch đại sóng mang cao tần RF tới mức công suất hoạt động của trạm và điều chế nó với các tín hiệu âm tần Một bộ lọc thông thấp riêng biệt triệt các sóng hài tạp trong tín hiệu cao tần RF Bộ lọc cũng trích một phần mẫu năng lượng cao tần sử dụng làm tín hiệu sửa sai hồi tiếp về khối tạo tần số và một phần mẫu thứ 2 cấp cho điểm thử ở phía trước khối giám sát cao tần Bộ ghép định hướng (Coupler) trên đường dẫn cho phép lấy mẫu năng lượng cao tần sóng tới và sóng phản xạ.
Bộ giám sát cao tần RF xử lý các tín hiệu cao tần RF chính và dự phòng sử dụng cho bộ tạo tín hiệu âm tần và các vỉ mạch giám sát DVOR Bộ giám sát cao tần
16 trước kia chứa tất cả các tải giả cho máy phát dự phòng Hiện nay chỉ có tải tín hiệu sóng mang Tín hiệu biên tần máy phát dự phòng được đưa ra các tải giả ở đầu ra rơle chuyển đổi.
Bốn bộ cách ly biên tần đóng vai trò tạo ra mẫu tín hiệu cao tần RF phản hồi từ mỗi cáp RF biên tần dẫn tới khối chuyển mạch (Commutator) và các antena biên tần.
Hai bộ tách sóng trường tách tín hiệu cao tần bức xạ từ anten giám sát trường Các bộ tách sóng gửi tín hiệu tới bộ giám sát DVOR để xử lý và phân tích ở các thế hệ trước các bbộ này đặt trong tủ 1, ở các thế hệ sau này được đặt ở tủ 2.
Mỗi vỉ mạch giám sát làm việc độc lập với máy phát chính và với các vỉ mạch khác Tuy nhiên đặc điểm điều khiển cảnh báo của hai bộ giám sát có thẻ được tổ chức theo chức năng logic AND hoặc OR.
3.2.1 Bộ tạo tần số ( Frequency Synthesizer 1A4/1A20 )
Hình 3.3 Sơ đồ khối chức năng của bộ tạo tần số
Khối tạo tần số của VOR tạo ra các tần số biên trên, biên dưới và sóng mang, sử dụng ba vòng khóa pha (PLL) để duy trì pha sóng mang trung bình chuẩn và tần số, đặc tính pha của tín hiệu Upper và Lower Sideband Khối này gồm hai vỉ mạch: vỉ mạch tạo tần số 012100 và vỉ mạch kết nối 012102, trong đó vỉ mạch 012100 là mạch cơ bản nhất với đầu ra duy nhất là mạch khuyếch đại đệm trên vỉ mạch 012102.
Một mạch dao động thạch anh bù nhiệt TCXO( ) trên vỉ mạch tạo tần số nó
