Preview

Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей»

Расширенный поиск

Антенная система для приёма телеметрической информации с подвижного объекта

Полный текст:

Аннотация

Представлена система приёма телеметрической информации по радиоканалу с подвижного объекта. Система работает в нелицензированном международном диапазоне частот ISN на частоте 869 МГц.

Для цитирования:


Востров Д.О., Балыкин К.С., Горев А.В. Антенная система для приёма телеметрической информации с подвижного объекта. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2015;(2):33-36.

For citation:


Vostrov D.O., Balykin K.S., Gorev A.V. Antenna system for the reception of telemetry data with mobile unit. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2015;(2):33-36. (In Russ.)

Введение

В рамках технического проекта «Модерниза­ция оборудования вертолёта Ми-8 в интересах натурных испытаний головки самонаведения крылатых ракет» для обеспечения испытаний выпускаемых в АО «ОКБ «Новатор» крыла­тых ракет разработана новая антенная система для приёма телеметрической информации по радиоканалу во время испытательных и бое­вых пусков.

Обсуждение

Упрощённо структурную схему телеметриче­ской системы можно представить в виде че­тырёх блоков (рис. 1): блоки сбора и передачи данных расположены на объекте телеметрии, а блоки приёма и обработки данных - у полу­чателя.

 

Рис. 1. Структурная схема телеметрической системы

 

На основе анализа существующих схемо­технических решений [1-3] была спроектиро­вана структурная электрическая схема устрой­ства приёма телеметрической информации с подвижного объекта (рис. 2).

 

Рис. 2. Структурная электрическая схема устройства приёма телеметрической информации с подвижного объекта

 

Система телеметрической информа­ции предыдущей модели ПУ-800 (приёмное устройство телеметрической информации с крылатой ракеты) выполнена с антенной ви­браторного типа. Полуволновый вибратор из­готовлен в форме полого металлического ци­линдра с внешним диаметром D = 22 мм и внутренним проводником d = 6 мм. Тем самым обеспечивается согласование в широкой поло­се частот. Размер антенны определяется рабо­чей частотой и равен λ/2 = 160 мм.

Система телеметрической информации новой модели ПУ-800-2М (приёмное устрой­ство двухканальное модернизированное) вы­полнена с антенной полоскового типа [4-7], настроенной на частоту 869 МГц.

Масса и габариты приёмного устройства системы меньше благодаря новой, плоской конструкции антенны взамен старой, объём­ной. Конструкция антенны обладает двумя взаимно ортогональными поляризациями - вертикальной и горизонтальной, что даёт воз­можность осуществлять двухканальный при­ём. Сигналы с каждого из каналов проходят по разным, но идентичным по конструкции, схемам приёма телеметрической информации с подвижного объекта. Опрос обоих каналов производится параллельно; ведётся запись по­лучаемых данных на ПЭВМ для дальнейшей их обработки специализированным программ­ным обеспечением.

Антенна полоскового типа (рис. 3) пред­ставляет собой тонкую плоскую проводящую пластину той или иной формы, размещенную на диэлектрическом слое - подложке, огра­ниченной снизу проводящей экранной пло­скостью больших, чем у пластины, размеров. Подложка для антенны выполнена из флана толщиной 3 мм, ε = 3,8. Коэффициент стоячей волны (КСВ) антенны - не более 1,1 на рабочей частоте и не более 2 в полосе частот ± 3 МГц.

 

Рис. 3. Антенна полоскового типа для приема телеметрической информации с подвижного объекта

 

Для расчёта характеристик антенны ис­пользуем резонаторный метод, который имеет в случае дисковой антенны очевидные преиму­щества вследствие простоты интегрирования поверхностных магнитных токов по круговой поверхности при записи функции Грина в ци­линдрической системе координат.

Составляющая поля по основной поля­ризации будет иметь вид:

где EОП - напряженность электрического поля основной поляризации;

θ - угол поворота в сферической системе координат;

φ - фаза поля в сферической системе ко­ординат;

J1(x) , J' 1(x) - функция Бесселя первого по­рядка и её производная;

а - величина вектора в сферической систе­ме координат;

k0 - начальное волновое число (коэффици­ент фазы).

GM(θ), FM(θ) - функции, учитывающие структуру подложки (в нашем случае - вы­полненной из флана);

EmaxОП - максимальная напряженность элек­трического поля основной поляризации.

Кроссполяризационную составляющую поля в нашем случае не рассматриваем как не­значительную.

Моделирование и расчёт антенны полоскового типа произведены в специализирован­ном программном обеспечении FEKO. Данные диаграммы направленности (ДН, рис. 4) позво­ляют судить о реальном распределении энер­гии в дальней зоне, принимаемой антенной в плоскостях E и H, что с высокой точностью моделирует реальную радиолинию.

 

Рис. 4. Диаграммы направленности приемной антенны: рассчитанная в FEKO (пунктирная линия) и полученная в безэховой камере (сплошная линия)

 

После сборки и настройки приёмной ан­тенны в безэховой камере была снята реальная ДН. Сравнение двух ДН показало, что ширина ДН по уровню половинной мощности, рассчи­танная в FEKO, составляет 95°, а полученная в безэховой камере - 90°. Это различие связано с упрощённостью математической модели, за­данной в FEKO.

 

Сравнительные характеристики систем приемопередачи телеметрической информации

Параметр

ПУ-800

ПУ-800-2М

Количество каналов

1

2

КСВ на рабочей частоте

1,1

1,1

Интерфейс

RS-422→USB

RS-422→USB

Время установки на борт, мин

40

5

Масса, кг

5

1

Приёмное устройство ПУ-800-2М осу­ществляет приём телеметрической информа­ции по радиоканалу с летательного аппара­та, на котором размещается аппаратура блока контроля полета или система контроля полета. Приёмное устройство принимает высокоча­стотный кодированный сигнал с летательно­го аппарата на несущей частоте f0 = (869,00 ± 0,01) МГц, декодирует этот сигнал, а также транслирует данную информацию на ПЭВМ.

Корпус приёмного блока крепится к глад­ким поверхностям (например, к стеклу) при­сосками, что исключает деформацию поверх­ностей (рис. 5).

 

Рис. 5. Приёмный блок с полосковой антенной

 

Вибростойкость устройства позволяет выдержать эксплуатацию в вертолёте.

Система успешно прошла лётные испы­тания.

Заключение

Путём модернизации предыдущей модели (за­мены вибраторной антенны на полосковую) спроектирована новая антенная система для приёма телеметрической информации по радиоканалу с подвижного объекта.

Система полностью совместима с уже имеющимися и по сравнению с предыдущей моделью обладает следующими преимуще­ствами:

  • большая эффективность благодаря ис­пользованию высокочастотных усилителей; устойчивый приём информации незави­симо от манёвров летательного аппарата;
  • размещение приёмной антенны и приём­ного блока в одном корпусе;
  • гармоничная интеграция в существую­щие системы;
  • простота монтажа блока; значительное уменьшение массы и га­баритов;
  • эффективность и надёжность;
  • доступная цена.

Список литературы

1. Белоцерковский Г. Б. Основы радиотехники и антенны. Ч. 2. М.: Сов. радио, 1969. 328 с.

2. Панченко Б. А. Техническая электродинамика и распространение радиоволн. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 90 с.

3. Панченко Б. А., Князев С. Т. и др. Электродинамический расчёт характеристик полосковых антенн. М.: Радио и связь, 2002. 256 с.

4. Пригода Б. А., Кокунько В. С. Антенны летательных аппаратов. М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1964. 120 с.

5. Лось В. Ф. Микрополосковые и диэлектрические резонаторные антенны. САПР-модели: методы математического моделирования. М.: ИПРЖР, 2002. 96 с.

6. Марков Г. Т. Антенны. М.: Госэнергоиздат, 1960. 544 с.

7. Марков Г. Т., Петров Б. М., Грудинская Г. П. Электродинамика и распределение радиоволн. М.: Сов. радио, 1979. 375 с.


Об авторах

Д. О. Востров
АО «ОКБ «Новатор»
Россия

Востров Дмитрий Олегович – инженер-конструктор 3 категории

Область научных интересов: телеметрия, радиолокация, ракетостроение.

г. Екатеринбург



К. С. Балыкин
АО «ОКБ «Новатор»
Россия

Балыкин Константин Сергеевич – ведущий инженер-конструктор

Область научных интересов: телеметрия, радиолокация, ракетостроение.

г. Екатеринбург



А. В. Горев
АО «ОКБ «Новатор»
Россия

Горев Александр Викторович – начальник конструкторского бюро

Область научных интересов: телеметрия, радиолокация, ракетостроение.

г. Екатеринбург



Для цитирования:


Востров Д.О., Балыкин К.С., Горев А.В. Антенная система для приёма телеметрической информации с подвижного объекта. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2015;(2):33-36.

For citation:


Vostrov D.O., Balykin K.S., Gorev A.V. Antenna system for the reception of telemetry data with mobile unit. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2015;(2):33-36. (In Russ.)

Просмотров: 49


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2542-0542 (Print)