Echipamente de radiocomunicaţii pentru aeronave

Noţiuni generale despre radiocomunicaţii

Radiocomunicaţia este un mod de transmitere a informaţiei.

Sistemul conţine două elemente terminale (sursa mesajului şi utilizarea mesajului) legate printr-o linie de transmisie.

Între elementele terminale şi linie sunt interpuse dispozitive traductoare care au rolul de a efectua operaţii de prelucrare a mesajului, respectiv de recuperare a mesajului (modulare – demodulare).

Cel mai simplu model al unui sistem de transmisie a informaţiei

Sursa de informaţie este un mecanism tehnic sau o procedură matematică care poate alege şi emite un mesaj dintr-un ansamblu de mesaje posibile, alegerea făcându-se în mod aleator. Sursa de informaţie se caracterizează prin setul de mesaje posibile a fi selectate denumite simboluri sau litere.

Utilizatorul este destinaţia finală la care trebuie sa ajungă mesajul transmis.

Canalul este totalitatea mijloacelor destinate transmiterii mesajului; prin mijloace înţelegem atât aparatura cât şi mediul prin care se poate transmite, şi include toate sursele de perturbaţii.

Modularea este transformarea unui mesaj într-un semnal, cu scopul de a facilita transmisiunea printr-un canal dat sau de a realiza transmisiuni multiple prin acelaşi mediu. Scopul secundar al modulaţiei este de a mări eficienţa transmisiunii prin micşorarea efectului perturbaţiilor ce intervin în pocesul de transmisiune.

Demodularea reprezintă operaţia inversă modulării.

Codarea este prelucrarea discretă a mesajului cu scopul măririi eficienţei de transmisie. Uneori termenul de codare înglobează şi modularea.Decodarea este operaţia inversă codării.

Sarcina unui sistem de transmisie a informaţiei este de a pune la dispozţia utilizatorului informaţia generată de sursă, cu un grad de deteriorare specificat, admis. În tehnicile de comunicaţii se obisnuieşte să se introducă un criteriu de fidelitate, pentru aprecierea reproducerii semnalului generat de sursă la utilizator.

Unde radio

Undele radio sunt doar câteva dintre undele electromagnetice din spaţiu

Există o gamă largă de radiofrecvenţe.

Undele radio se comportă diferit în atmosferă în funcţie de frecvenţa lor

Modularea în amplitudine (AM)Reprezentarea grafică a semnalelor care intervin în procesul de modulaţie de amplitudine (MA)

B-semnal modulatorA-semnal purtătorC-semnal modulat în amplitudine

Locul geometric al vârfurilor semnalului modulat în amplitudine se numeşte înfăşurătoare sau anvelopă de modulaţie.Se observă că reprezentarea sa indică o variaţie identică cu a semnalului modulator

Modulaţia în frecvenţăModulaţia în frecvenţă constă în varierea frecvenţei semnalului de radiofrecvenţă în ritmul semnalului modulator de audiofrecvenţă. Amplitudinea semnalului modulat în frecvenţă rămâne constantă în timp

Noţiuni despre radioreceptoare, emiţătoare şi antene

Noţiuni despre receptoare

Principiul general de funcţionare al receptorului radio se poate explica foarte simbolic astfel: atunci când unda radio ajunge în vecinătatea antenei receptorului radio, se induce în aceasta o tensiune electromotoare.

Aceasta la rândul său, generează un curent alternativ în antenă, cu o frecvenţă egală cu frecvenţa undei recepţionate, adică egală cu frecvenţa curentului indus în antena emiţătorului. Este de înţeles că totuşi, puterea oscilaţiei din antenă este foarte mică şi trebuie amplificată înainte de a putea fi utilizată.

O asemenea amplificare este realizată prin reglarea circuitelor acordate ale receptorului la rezonanţă şi prin dimensionarea amplificării fiecărui etaj al receptorului utilizând proprietăţile de amplificare ale dispozitivelor semiconductoare sau tuburilor electronice speciale.

Conversia semnalelor de radiofrecvenţă modulate în semnale de audiofrecvenţă este principala sarcină a receptorului.

Procesul de extragere a informaţiei de AF din semnalul modulat de radiofrecvenţă se numeşte demodulare sau detecţie şi se realizează cu ajutorul unor circuite special numite demodulatoare sau detectoare.

În timpul procesului de detecţie are loc demodularea semnalului şi extragerea din semnalul modulat a semnalului modulator de audiofrecvenţă cu care s-a făcut modularea în emiţător.

A doua sarcină principală a receptorului este de a selecta o frecvenţă dorită din multitudinea semnalelor care ajung în antena de recepţie.Circuitele acordate utilizate în fiecare receptor şi reglate la rezonanţă de frecvenţa emiţătorului dorit, amplifică numai semnalele radiate de acest emiţător. Această proprietate importantă a receptorului se numeşte selectivitate.

Amplificarea semnalelor recepţionate este o altă cerinţă fundamentala.

Receptorul radio trebuie să asigure nedistorsionarea semnalului care conţine mesajul sau informaţia utilă transmisă de emiţător.

Receptorul superheterodină este receptorul radio în care are loc o schimbare a frecvenţei semnalului în aşa fel încât să se obţină o frecvenţă fixă, numită frecvenţă intermediară.Semnalul de frecvenţă intermediară este, de asemenea, un semnal de radiofrecvenţă ca şi semnalul de intrare.

Receptoare in trafic sunt destinate radiocomunicaţiilor profesionale între două puncte. Receptoarele de trafic se utilizează pentru comunicaţiile între puncte fixe (aerodromuri, porturi) şi puncte mişcare (nave, aeronave) în scopul asigurării condiţiilor de securitate ale acestora. Ele servesc şi comunicaţiilor între punctele de sol şi navele cosmice.

Deoarece principala problemă în acest caz este asigurarea absolută a siguranţei de funcţionare, rezultă că un receptor de trafic va avea un montaj complex cu circuite şi dispozitive de mare precizie.

Toate receptoarele utilizate în comunicaţii pentru aeronave au gabarit şi greutate destul de redusă, pot efectua prin simplă comutare recepţia diferitelor tipuri de emisiuni:

A1 - telegrafie întreţinută;A2 – telegrafie tonală;A3, A3a, A3b – radiocomunicaţie cu două benzi laterale independente;A3 - radiocomunicaţie cu bandă lateral unică, fără purtătoare (BLU).

Schema lor este complexă, de tip superheterodină cu o singură sau chiar cu mai multe schimbări de frecvenţă. Pot recepţiona game întinse de frecvenţă, până la sute de megahertzi. Receptoarele au dispositive de afişare numerică a frecvenţei. Alimentarea se realizează de la reţeaua de bord a aeronavei

La sol există receptoare staţionare caracterizate printr-o specializare strictă. Ele pot recepţiona în mod obişnuit numai un tip de emisiuni pe un număr relative mare de frecvenţe fixe. Sunt prevăzute cu o dublură care intră automat în funcţiune în caz de defect.

Caracteristicile receptoarelor de trafic: sensibilitatea, selectivitatea, stabilitatea de frecvenţă, sunt superioare receptoarelor obişnuite

Necesităţile de trafic şi dirijare a aeronavelor reclamă posibilitatea legăturii avionului cu punctele de comandă terminale şi intermediare de control care lucrează fiecare pe o anumită frecvenţă.

De aceea echipamentele de radiocomunicaţie sunt realizate să funcţioneze pe un număr mare de frecvenţe de lucru bine precizate.

Receptoarele pentru aeronave sunt în general înglobate în aceeaşi unitate constructivă cu emiţătorul propriu formând echipamentul de emisie recepţie (E/R).

În asigurarea siguranţei zborului care reprezintă problema numărul unu a navigaţiei aeriene, posibilitatea stabilirii rapide a legăturii radio cu solul şi cu alte avioane are o imensă importanţă, iar uneori este vitală.

Această cerinţă este rezolvată în prezent de acordul digital care la rândul său este posibil prin crearea unei reţele discrete (digitale) de frecvenţe de lucru.

Rolul principal în acest sens este îndeplinit de sintetizatoarele de frecvenţă care asigură totodată o stabilitate foarte mare a frecvenţei de lucru, oricare ar fi aceasta.

Noţiuni despre emiţătoare

Transmiterea informaţiilor la distanţă se poate realize fie cu ajutorul undelor electromagnetice, fie prin linii sau canale conductoare.

Transmiterea prin unde electromagnetice constituie un mijloc important al electrocomunicaţiilor:radiodifuziune, televiziune sau comunicaţiile speciale.

Transmisia prin linii se foloseste în special în cazul transmisiunilor la distanţă relative mici.Transmisia prin fibre optice foloseşte ca linii conductoare fibrele optice.

Transmisia radio necesită instalaţii pentru producerea oscilaţiilor de radiofrecvenţă, modularea acestor oscilaţii conform mesajului de transmis şi transformarea lor în unde electromagnetice care să fie radiate în spaţiu.

Aceste instalaţii se numesc emiţătoare.

Clasificarea emiţătoarelor

1. După puterea în antenă:

- emiţătoare de mare putere (sute de kilowati şi mai mult) utilizate în cazul radiodifuziunii sau televiziunii;

- emiţătoare de putere medie (zeci de kilowati şi mai mult) utilizate în instalaţii fixe de radiocomunicaţii;

- emiţătoare de mare putere (câţiva kilowati sute de waţi sau waţi) întâlnite în cazul radiocomunicaţiilor profesionale

2. După modulaţia utilizată, emiţătoarelese clasifică:

- emiţătoare cu modulaţie de amplitudine (MA)

- emiţătoare cu modulaţie de frecvenţă (MF)

- emiţătoare cu modulaţie în impulsuri (MI)

3. După utilizare:

- emiţătoare pentru radiofuziune şi televiziune

- emiţătoare pentru radiocaţie (radare)

- emiţătoare pentru radiocomunicaţii profesionale

Radiocanale pentru aeronave

În cazul radiocomunicaţiilor pentru aeronave importanţa cea mai mare o au canalele electrice de comunicaţii. Acestea cuprind radiocanalele care transmit informaţia în spaţiu sub formă de unde radio, precum şi linii electrice conductoare (cabluri, ghiduri de undă).

Radiocanalele reprezintă mijlocul unic de legătură a avioanelor cu solul precum şi de legătura dintre avioanele aflate în zbor.

Canalele conductoare se utilizează exclusive pentru realizarea legăturilor interioare ale aeronavei. Ele realizează legătura între membrii echipajului între echipaj şi pasageri. Un caz particular de canal conductor este canalul de înregistrare magnetic al înregistratorului de bord. Aici linia de legătură este reprezentată de banda magnetică de înregistrare. Particularitatea de memorare a informaţiei o deosebeşte de radiocanal sau canal conductor.

Caracteristicile tehnice ale canalelor de legătură sunt:- amplitudinea şi gama de frecvenţe a semnalului de intrare;

- tipul şi parametrii de modulaţie;

- gama frecvenţelor purtătoare (de lucru) ale canalelor radio;

- stabilitatea frecvenţei purtătoare;

- puterea emiţătorului;

- sensibilitatea receptorului;

- banda de trecere a receptorului;

- nivelul de semnal la ieşirea receptorului;

- distorsiunile liniare(de frecvenţă) ale semnalului;

- distorsiunile neliniare ale semnalului

Antene folosite în domeniul aviaţie

Avioanele care au viteza de croazieră mică utilizează antene filare pentru banda HF, pentru antenele omnidirecţionale ale radiocompaselor automate de unde medii şi lungi (ADF) şi uneori pentru receptorul de marcare (marker)care lucrează în frecvenţa de 75MHz.

Antenele de tip “fir lung” – antene filare – au caracteristici care variază în limitele largi depinzând de dispunerea lor, de dimensiuni de forma avionului şi de frecvenţa de lucru. Pentru a se evita depunerile de gheaţă, antenele filare trebuie să fie dispuse parallel cu linia de zbor sau cu o înclinare de maximum 200.

Pentru asigurarea integrităţii şi solicitării la şocuri şi vibraţii, condiţiile de instalare sunt severe.

În cazul antenelor de emisie-recepţie de unde scurte pentru a se asigura randamentul de transmisie optim, între emiţător şi antenă este dispus un bloc de acord automat care asigură adaptarea pentru toate frecvenţele de lucru ale emiţătorului, şi deci radiaţia maximă pe frecvenţa de lucru.

În cazul antenelor VHF (118-136MHz), reducerea dimensiunilor la ordinal zecilor de centimetri permite instalarea în mai multe moduri posibile.

Avioanele uşoare sunt prevăzute cu antene simple de tip “tijă”sau “bici”care au însă caracteristici necorespunzătoare la viteze mari.

Este important ca antenele de comunicaţii să fie de tip vertical şi să asigure funcţionarea omnidirecţională, adică recepţia şi emisia în mod egal a semnalelor în funcţie de direcţie.

Antenă polarizată vertical – undele radio radiază în toate dircţiile

Antenă polarizată orizontal. Cel mai puternic semnal este la 900 faţă de direcţia conductorului

Echipamentele VHF necesită antene polarizate orizontal şi antenele sunt proiectate pentru recepţia undelor polarizate orizontal.

Cele mai bune antene sunt realizate din elemente radiante incluse într-o structură din fibră de sticlă şi care oferă condiţii optime de rezistenţă mecanică şi condiţii aerodinamice.

Multe antene sunt înclinate pentru o mai bună recepţie

Antena dipol

Cablul coaxial utilizat la transmisia între antenă şi receptor şi sau emitor

1. acoperire protectivă (material plastic)2. conductor exterior ecranat3. izolator dielectric4. conductor central

Alte tipuri de antene (în formă de V, polarizată vertical, de tip dipol).

Aceste antene fac parte din echipamentul VOR.

Amplasarea pe avion a antenei radiofarului de aliniere la pista