Помощь студентам в учебе
Анализатор сигналов ILS (инструментальной системы посадки)
|
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1. Анализ технического задания 12
1.1 Анализ требований технического задания и сравнение с приемником-
прототипом 12
1.2 Теоретические сведения 13
1.3 Принцип действия и описания конструкции 17
2. Разработка функциональной схемы приемника 18
2.1 Выбор функциональной схемы 18
2.2 Режим работы анализатора сигналов 18
2.3 Режим измерения анализатора сигналов 24
2.4 Условия автокалибровки 25
2.5 Требования к схеме индикации и управления 25
2.6 Распределение усиления в тракте 257
2.7 Определение шумовых и динамических характеристик 29
3. Разработка схемы электрической принципиальной 35
3.1. Выбор полосового фильтра ВЧ 35
3.2 Выбор малошумящего УВЧ 36
3.3 Выбор смесителя 40
3.4 Выбор полосового фильтра промежуточной частоты 43
3.5 Выбор усилителя промежуточной частоты 45
3.6 Выбор полосового фильтра на ПАВ 49
3.7 Выбор аттенюатора 50
3.8 Выбор синтезатора частоты и генератора опорной частоты 52
3.9 Выбор АЦП 57
3.10 Выбор системы питания приемника 61
3. 11 Выбор ПЛИС 71
3.12 Схема индикации и управления 74
3. 13 Выбор ПЗУ 76
4. Организационно-экономический раздел 78
4.1 Цель организационно-экономического раздела 78
4.2 Построение и расчет параметров сетевого графика 78
4.3 Расчет сметы затрат на проведение ОКР 86
4.4 Калькуляция себестоимости изделия 92
4.5 Расчет экономического эффекта 94
5. Безопасность жизнедеятельности 95
5.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов . 95
5.2 Микроклимат 96
5.3 Освещение 97
5.4 Электробезопасность 97
5.5 Охрана труда при монтаже, сборке и наладке РЭА 99
5.6 Шум 100
5.7 Статическое электричество 101
5.8 Рабочее место монтажника 101
5.9 Пожарная безопасность 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 105
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ 9
1. Анализ технического задания 12
1.1 Анализ требований технического задания и сравнение с приемником-
прототипом 12
1.2 Теоретические сведения 13
1.3 Принцип действия и описания конструкции 17
2. Разработка функциональной схемы приемника 18
2.1 Выбор функциональной схемы 18
2.2 Режим работы анализатора сигналов 18
2.3 Режим измерения анализатора сигналов 24
2.4 Условия автокалибровки 25
2.5 Требования к схеме индикации и управления 25
2.6 Распределение усиления в тракте 257
2.7 Определение шумовых и динамических характеристик 29
3. Разработка схемы электрической принципиальной 35
3.1. Выбор полосового фильтра ВЧ 35
3.2 Выбор малошумящего УВЧ 36
3.3 Выбор смесителя 40
3.4 Выбор полосового фильтра промежуточной частоты 43
3.5 Выбор усилителя промежуточной частоты 45
3.6 Выбор полосового фильтра на ПАВ 49
3.7 Выбор аттенюатора 50
3.8 Выбор синтезатора частоты и генератора опорной частоты 52
3.9 Выбор АЦП 57
3.10 Выбор системы питания приемника 61
3. 11 Выбор ПЛИС 71
3.12 Схема индикации и управления 74
3. 13 Выбор ПЗУ 76
4. Организационно-экономический раздел 78
4.1 Цель организационно-экономического раздела 78
4.2 Построение и расчет параметров сетевого графика 78
4.3 Расчет сметы затрат на проведение ОКР 86
4.4 Калькуляция себестоимости изделия 92
4.5 Расчет экономического эффекта 94
5. Безопасность жизнедеятельности 95
5.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов . 95
5.2 Микроклимат 96
5.3 Освещение 97
5.4 Электробезопасность 97
5.5 Охрана труда при монтаже, сборке и наладке РЭА 99
5.6 Шум 100
5.7 Статическое электричество 101
5.8 Рабочее место монтажника 101
5.9 Пожарная безопасность 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 105
ПРИЛОЖЕНИЯ
В современном мире, при активном развитии гражданской авиации и устойчивой тенденции к росту объема перевозок пассажиров и грузов на внутренних и международных линиях возрастает интенсивность воздушного движения. В связи с этим становится востребована безопасность организации воздушного движения при заходе на посадку по приборам. Для этого современные аэродромы используют курсо-глиссадную систему посадки (англ. ILS (instrument landing system))
Радиомаячная курсо-глассадная система предназначена для выполнения расчета и осуществления захода на посадку в сложных метеорологических условиях днем и ночью воздушных судов. Система ILS состоит из курсового и глиссадного радиомаяков, обеспечивающих навигацию воздушных судов на взлётно-посадочную полосу аэродрома. Любое отклонение в работе курсо¬глиссадной системы от нормы сразу же влияет на приборы в самолёте, заходящем на посадку, и может привести к опасным отклонениям от правильного курса и высоты.
Антенная система КРМ представляет собой многоэлементную антенную решётку, состоящую из линейного ряда направленных антенн метрового диапазона частот с горизонтальной поляризацией. Диапазон рабочих частот КРМ 108...112 МГц (используется 40 канальная сетка частот, где каждой частоте КРМ поставлена в соответствие определённая частота ГРМ). КРМ размещают за пределами взлётно-посадочной полосы на продолжении её осевой линии. Его антенная система формирует в пространстве одновременно две горизонтальные диаграммы излучения. Первая диаграмма имеет один широкий лепесток, направленный вдоль осевой линии, в котором несущая частота промодулирована по амплитуде суммой сигналов с частотой 90 и 150 Гц. Вторая диаграмма имеет два узких противофазных лепестка по левую и правую сторону от осевой линии, в которых радиочастота промодулирована по амплитуде разностью сигналов с частотой 90 и 150 Гц, а несущая подавлена. В результате сложения сигнал распределяется в пространстве таким образом, что при полёте вдоль осевой линии глубина модуляции сигналов 90 и 150 Гц одинакова, а значит разность глубин модуляции (РГМ) равна нулю. При отклонении от осевой линии глубина модуляции сигнала одной частоты растёт, а другой — падает, следовательно, РГМ увеличивается в положительную или отрицательную сторону. При этом сумма глубин модуляции (СГМ) в зоне действия маяка поддерживается на постоянном уровне. Бортовое пилотажно-навигационное оборудование измеряет величину РГМ, определяя сторону и угол отклонения воздушного судна от посадочного курса.
Антенная система ГРМ представляет собой в простейшем случае решётку из двух разнесенных по высоте направленных антенн дециметрового диапазона с горизонтальной поляризацией (решётка «0»). Диапазон рабочих частот ГРМ 329...335 МГц. ГРМ размещают со стороны, противоположной участку застройки и рулёжным дорожкам, на расстоянии 120...180 м от оси ВПП напротив зоны приземления. Удаление ГРМ от порога ВПП определяется таким образом, чтобы при заданном угле наклона глиссады опорная точка (точка над торцом ВПП, через которую проходит прямолинейная часть глиссады) находилась на высоте 15±3 м для радиомаячных систем посадки I и II категории и (15+3)...0 м для систем III категории. Диаграмма направленности антенной системы ГРМ в результате отражения радиоволн от поверхности земли, поэтому к чистоте зоны, непосредственно прилегающей к антенной системе ГРМ, предъявляются особые требования. Чтобы уменьшить влияние неровностей подстилающей поверхности на диаграмму направленности, а, следовательно, и искривления линии глиссады, используется антенная решётка из трёх вертикально разнесенных антенн (решётка «M»). Она обеспечивает пониженную мощность излучения под малыми углами к горизонту. ГРМ использует тот же принцип работы, что и КРМ. Его антенная система формирует в пространстве одновременно две вертикальных диаграммы излучения, с одним широким лепестком и с двумя узкими — выше и ниже плоскости глиссады (плоскости нулевого значения РГМ). Пересечение плоскости курса и плоскости глиссады даёт линию глиссады. Линию глиссады можно назвать прямой только условно, так как в идеальном случае она представляет собой гиперболу, которая в дальней зоне приближается к прямой, проходящей через точку приземления. В реальных условиях из-за неровностей рельефа местности и препятствий в зоне действия радиомаяков линия глиссады подвержена искривлениям, величина которых нормируется для каждой категории системы посадки.
Целью данного проекта является разработка анализатора сигналов посадки и навигации формата ILS для контроля курсо-глиссадной радиосистемы, который позволяет проводит анализ параметров ВЧ сигнала излучаемого курсовым и глиссадным радиомаяками. Тем самым проверяя работоспособность системы, без применения лётных проверок.
Радиомаячная курсо-глассадная система предназначена для выполнения расчета и осуществления захода на посадку в сложных метеорологических условиях днем и ночью воздушных судов. Система ILS состоит из курсового и глиссадного радиомаяков, обеспечивающих навигацию воздушных судов на взлётно-посадочную полосу аэродрома. Любое отклонение в работе курсо¬глиссадной системы от нормы сразу же влияет на приборы в самолёте, заходящем на посадку, и может привести к опасным отклонениям от правильного курса и высоты.
Антенная система КРМ представляет собой многоэлементную антенную решётку, состоящую из линейного ряда направленных антенн метрового диапазона частот с горизонтальной поляризацией. Диапазон рабочих частот КРМ 108...112 МГц (используется 40 канальная сетка частот, где каждой частоте КРМ поставлена в соответствие определённая частота ГРМ). КРМ размещают за пределами взлётно-посадочной полосы на продолжении её осевой линии. Его антенная система формирует в пространстве одновременно две горизонтальные диаграммы излучения. Первая диаграмма имеет один широкий лепесток, направленный вдоль осевой линии, в котором несущая частота промодулирована по амплитуде суммой сигналов с частотой 90 и 150 Гц. Вторая диаграмма имеет два узких противофазных лепестка по левую и правую сторону от осевой линии, в которых радиочастота промодулирована по амплитуде разностью сигналов с частотой 90 и 150 Гц, а несущая подавлена. В результате сложения сигнал распределяется в пространстве таким образом, что при полёте вдоль осевой линии глубина модуляции сигналов 90 и 150 Гц одинакова, а значит разность глубин модуляции (РГМ) равна нулю. При отклонении от осевой линии глубина модуляции сигнала одной частоты растёт, а другой — падает, следовательно, РГМ увеличивается в положительную или отрицательную сторону. При этом сумма глубин модуляции (СГМ) в зоне действия маяка поддерживается на постоянном уровне. Бортовое пилотажно-навигационное оборудование измеряет величину РГМ, определяя сторону и угол отклонения воздушного судна от посадочного курса.
Антенная система ГРМ представляет собой в простейшем случае решётку из двух разнесенных по высоте направленных антенн дециметрового диапазона с горизонтальной поляризацией (решётка «0»). Диапазон рабочих частот ГРМ 329...335 МГц. ГРМ размещают со стороны, противоположной участку застройки и рулёжным дорожкам, на расстоянии 120...180 м от оси ВПП напротив зоны приземления. Удаление ГРМ от порога ВПП определяется таким образом, чтобы при заданном угле наклона глиссады опорная точка (точка над торцом ВПП, через которую проходит прямолинейная часть глиссады) находилась на высоте 15±3 м для радиомаячных систем посадки I и II категории и (15+3)...0 м для систем III категории. Диаграмма направленности антенной системы ГРМ в результате отражения радиоволн от поверхности земли, поэтому к чистоте зоны, непосредственно прилегающей к антенной системе ГРМ, предъявляются особые требования. Чтобы уменьшить влияние неровностей подстилающей поверхности на диаграмму направленности, а, следовательно, и искривления линии глиссады, используется антенная решётка из трёх вертикально разнесенных антенн (решётка «M»). Она обеспечивает пониженную мощность излучения под малыми углами к горизонту. ГРМ использует тот же принцип работы, что и КРМ. Его антенная система формирует в пространстве одновременно две вертикальных диаграммы излучения, с одним широким лепестком и с двумя узкими — выше и ниже плоскости глиссады (плоскости нулевого значения РГМ). Пересечение плоскости курса и плоскости глиссады даёт линию глиссады. Линию глиссады можно назвать прямой только условно, так как в идеальном случае она представляет собой гиперболу, которая в дальней зоне приближается к прямой, проходящей через точку приземления. В реальных условиях из-за неровностей рельефа местности и препятствий в зоне действия радиомаяков линия глиссады подвержена искривлениям, величина которых нормируется для каждой категории системы посадки.
Целью данного проекта является разработка анализатора сигналов посадки и навигации формата ILS для контроля курсо-глиссадной радиосистемы, который позволяет проводит анализ параметров ВЧ сигнала излучаемого курсовым и глиссадным радиомаяками. Тем самым проверяя работоспособность системы, без применения лётных проверок.
В ходе выполнения дипломного проекта по данным технического задания был разработан анализатор сигналов для системы ILS ( курсо-глиссадной системы).
Рассмотрены варианты построения аналоговой части приемного тракта и выбран способ реализации на основе супергетеродинного приемника. Была тщательно разработана функциональная схема, сформированы подробные технические требования к ее узлам и компонентам. Принятые инженерные решения являются теоретически обоснованными и обеспечивают выполнение необходимых требований. Определены энергетические характеристики данного устройства. При разработке принципиальной схемы особое внимание было уделено применению современной элементной базы и взаимозаменяемости иностранных компонентов на будущие отечественные аналоги. Применение цифровой обработки сигналов позволило улучшить характеристики по избирательности, а также сделать устройство проще в изготовлении и изменении функций и характеристик. Основная цель проекта - модернизация существующих аналогов старого образца: улучшение технических характеристик, уменьшение габаритных размеров, сведение анализатора в один блок для лучшей помехозащищенности и экранированности, а также улучшение параметров избирательности за счет цифровой обработки частоты была полностью выполнена.
Разработанное устройство полностью удовлетворяет требованиям технического задания и имеет широкие возможности по модернизации без изменения аппаратной части.
Рассмотрены варианты построения аналоговой части приемного тракта и выбран способ реализации на основе супергетеродинного приемника. Была тщательно разработана функциональная схема, сформированы подробные технические требования к ее узлам и компонентам. Принятые инженерные решения являются теоретически обоснованными и обеспечивают выполнение необходимых требований. Определены энергетические характеристики данного устройства. При разработке принципиальной схемы особое внимание было уделено применению современной элементной базы и взаимозаменяемости иностранных компонентов на будущие отечественные аналоги. Применение цифровой обработки сигналов позволило улучшить характеристики по избирательности, а также сделать устройство проще в изготовлении и изменении функций и характеристик. Основная цель проекта - модернизация существующих аналогов старого образца: улучшение технических характеристик, уменьшение габаритных размеров, сведение анализатора в один блок для лучшей помехозащищенности и экранированности, а также улучшение параметров избирательности за счет цифровой обработки частоты была полностью выполнена.
Разработанное устройство полностью удовлетворяет требованиям технического задания и имеет широкие возможности по модернизации без изменения аппаратной части.