第2章自动定向机

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1、导航原理与系统导航原理与系统Navigation Principles and Systems第第2章章 自动定向机自动定向机2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 环形天线环形天线特性分析特性分析2.4 2.4 无方向信标无方向信标 2.5 2.5 自动定向机工作原理自动定向机工作原理 Navigation Principles and Systems2.3 2.3 振幅导航系统的信号特征及其形成振幅导航系统的信号特征及其形成中国民航大学 CAUC2.1 2.1 概概 述述 20世纪世纪20年代用于航空导航，是航空使用的年代用于航空导航，是航空使用的最早导航系统；最早导航系统； 目前世界上仍

2、有大量的目前世界上仍有大量的NDB； 最先进的飞机仍加装最先进的飞机仍加装ADF； NDB的装备量在世界范围内呈下降趋势。的装备量在世界范围内呈下降趋势。 ADF-NDB是近程振幅测角导航系统，只能是近程振幅测角导航系统，只能用于辅助导航。用于辅助导航。中国民航大学 CAUC2.1 2.1 概概 述述 体积小，重量轻，价格便宜，使用方便；体积小，重量轻，价格便宜，使用方便； 可以使用无方向信标（可以使用无方向信标（NDB）、）、海岸信标、民用无线海岸信标、民用无线电调幅广播台辐射的信号；电调幅广播台辐射的信号； 受天波干扰大，测角误差大（受天波干扰大，测角误差大（ 5 ）。）。ADF-NDB只

3、能用于辅助导航只能用于辅助导航中国民航大学 CAUC2.1 2.1 概概 述述中国民航大学 CAUC2.1 2.1 概概 述述1. 定位定位NNNDB-ANDB-B B AMLALB中国民航大学 CAUC2.1 2.1 概概 述述2. 导航导航 能连续自动地对准地面导航台，对飞机进行导航，能连续自动地对准地面导航台，对飞机进行导航，使飞机沿给定的航路飞行；使飞机沿给定的航路飞行； 作为作为ILS的的“引进系统引进系统”，将飞机引至，将飞机引至ILS提供的提供的下滑线。下滑线。中国民航大学 CAUC2.1 2.1 概概 述述1. 振幅测向系统的定义振幅测向系统的定义 振幅测向系统是指将电信号的振

4、幅（或调制度）与方位信振幅测向系统是指将电信号的振幅（或调制度）与方位信息建立依从关系，从而完成对方位角测量的一种导航系统息建立依从关系，从而完成对方位角测量的一种导航系统。2. 振幅测向系统的分类振幅测向系统的分类 E型型：e(t)=Em( )(1+mcos t)cos ct M型型：e(t)=Em 1+ m( )cos tcos ct 不论是电信号的振幅不论是电信号的振幅Em还是其调制度还是其调制度m ，它们与方位信息，它们与方位信息建立依从关系是靠方向性天线来实现的建立依从关系是靠方向性天线来实现的。中国民航大学 CAUC3. 振幅测向系统测角的方法（振幅测向系统测角的方法（1） 最大值

5、法最大值法 抗干扰性好抗干扰性好； 不灵敏区大（不灵敏区大（ N大）大）； 导航台偏离的方向不导航台偏离的方向不可知。可知。2.1 2.1 概概 述述中国民航大学 CAUC2.1 2.1 概概 述述3. 振幅测向系统测角的方法（振幅测向系统测角的方法（2） 最小值法最小值法 抗干扰性较差抗干扰性较差； 不灵敏区小（不灵敏区小（ N小）小）； 导航台偏离的方向可知。导航台偏离的方向可知。中国民航大学 CAUC2.1 2.1 概概 述述3. 振幅测向系统测角的方法（振幅测向系统测角的方法（3） 等信号法（比较信号法）等信号法（比较信号法） 抗干扰性较好抗干扰性较好； 不灵敏区较小（不灵敏区较小（

6、N较小）较小）； 导航台偏离的方向可知。导航台偏离的方向可知。中国民航大学 CAUC2.2 2.2 环形天线环形天线特性分析特性分析xOzyO,O,ABDbFEhCSk 天线的感应电动势：天线的感应电动势： (t)= AB(t)+ CD(t)设设O点的电场强度为：点的电场强度为：e0(t)=Em0sin ct行程差：行程差：cos2bOF 相位差：相位差：cosbhbtEtcmoAB)cossin()(hbtEtcmoCD)cossin()(中国民航大学 CAUC2.2 2.2 环形天线环形天线特性分析特性分析xOzyO,O,ABDbFEhCSk (t)= AB(t)+ CD(t)=hbtEc

7、mo)cossin( hbtEcmo)cossin(=tbhEcmocoscossin2天线在水平面的方向性函数天线在水平面的方向性函数中国民航大学 CAUC2.2 2.2 环形天线环形天线特性分析特性分析xOzyO,O,ABDbFEhCSk e0(t)=Em0sin cttbhEtcmocoscossin2)( 天线在水平面具有方向性天线在水平面具有方向性； e0(t)与与 (t)存在存在90 相位差。相位差。中国民航大学 CAUC2.2 2.2 环形天线环形天线特性分析特性分析tbhEtcmocoscossin2)(cossin2)(bhEFmo令coscos2)( 1mmoFhbEFb

8、时，当中国民航大学 CAUC2.2 2.2 环形天线环形天线特性分析特性分析cos)(mFFFmFm =0 =90 =180 =270 xoy面面 环形天线在环形天线在水平面水平面具有具有“8”字形方向性图，而在垂字形方向性图，而在垂直面则没有方向性直面则没有方向性； 在水平面的在水平面的90 、 270 方向具有最小值（方向具有最小值（0），）， 0 、 180 方向具有最大值。方向具有最大值。xoz面面中国民航大学 CAUC2.3 2.3 振幅导航系统的信号特征及其形成振幅导航系统的信号特征及其形成 c c c+ Em( )0.5mEm( )0.5mEm( )调幅调幅电路电路调制信号调制信

9、号发生器发生器载波载波振荡器振荡器Um1 cos te(t)Umc sin ctUmc (1+mcos t) sin ctF( )e(t)=Em( )(1+mcos t)cos cte(t)=UmcF( )(1+mcos t)cos ct =Em( )(1+mcos t)cos ctEm( )中国民航大学 CAUC2.3 2.3 振幅导航系统的信号特征及其形成振幅导航系统的信号特征及其形成e(t)=Em 1+ m( )cos tcos ct = Em cos ct+ Em m( )cos tcos ct由无方向性天线形成由无方向性天线形成由方向性天线形成由方向性天线形成.水平面水平面垂直面垂直

10、面盲区盲区中国民航大学 CAUC2.3 2.3 振幅导航系统的信号特征及其形成振幅导航系统的信号特征及其形成e(t)=Em1+m( )cos tcos ct=Emcos ct+Emm( )cos tcos ct载波振荡器载波振荡器Um1 sin ctUm2 cos t sin ct90 移相器移相器平衡调制器平衡调制器调制信号发生器调制信号发生器Um cos t Um1 cos ctUm1 sin cte1 (t)e2 (t)F( )e1(t)=Em1cos cte2(t)=Em2F( )cos tcos cte(t)=e1(t)+e2(t)ttFEEEcmmmcoscos)(1121Emm(

11、 )信标信标中国民航大学 CAUC2.3 2.3 振幅导航系统的信号特征及其形成振幅导航系统的信号特征及其形成e(t)=Um1+m( )cos tcos ct=Umcos ct+Umm( )cos tcos ctADFUm1 cos ct90 移相器移相器平衡调制器平衡调制器调制信号发生器调制信号发生器Um cos t u3(t)e(t)e(t)F( )Um2 F( )cos ctUm2 F( )sin ct叠加器叠加器u(t)NDB的辐射场：的辐射场：e(t)=Emcos ctu1(t)=Um1cos ctu2(t)=Um2F( )sin ctu(t)=u1(t)+e3(t)ttFUUUcm