Войти
Амелии Эрхарт Lockheed Model 10 Electra с круглой антенной RDF, видимой над кабиной пилота A радиопеленгатор (RDF ) - устройство для определения направления или пеленг к источнику radio. Акт измерения направления известен как радиопеленгация или иногда просто радиопеленгация (DF). Используя два или более измерений из разных мест, можно определить местоположение неизвестного передатчика; в качестве альтернативы, используя два или более измерений известных передатчиков, можно определить местоположение транспортного средства. RDF широко используется в качестве радионавигационной системы, особенно на лодках и самолетах.
RDF-системы могут использоваться с любым радиоисточником, хотя размер приемных антенн зависит от длины волны сигнала; очень длинные волны (низкие частоты) требуют очень больших антенн и обычно используются только в наземных системах. Тем не менее, эти длины волн очень полезны для морской навигации, поскольку они могут перемещаться на очень большие расстояния и «за горизонтом», что ценно для судов, когда расстояние прямой видимости может составлять всего несколько десятков километров. Для самолетов, где горизонт на высоте может простираться до сотен километров, могут использоваться более высокие частоты, что позволяет использовать антенны гораздо меньшего размера. Автоматический радиопеленгатор, который часто можно настроить на коммерческие передатчики AM-радио, является особенностью почти всех современных самолетов.
Для военных системы RDF являются ключевым компонентом систем и методик разведки сигналов. Способность определять местоположение вражеского передатчика была бесценной со времен Первой мировой войны и сыграла ключевую роль в Второй мировой войне в Битве за Атлантику. Подсчитано, что передовые системы "хафф-дафф" Великобритании прямо или косвенно ответственны за 24% всех подводных лодок, затонувших во время войны. В современных системах часто используются антенны с фазированной решеткой, чтобы обеспечить быстрое формирование луча для получения высокоточных результатов. Как правило, они интегрированы в более широкий комплекс радиоэлектронной борьбы.
Несколько различных поколений систем RDF использовались с течением времени после новых разработок в электронике. В ранних системах использовались антенны с механическим поворотом, которые сравнивали уровни сигналов с разных направлений, и последовало несколько электронных версий той же концепции. Современные системы используют сравнение фазы или доплеровских методов, которые, как правило, проще автоматизировать. Современные системы состоят из ряда небольших антенн, прикрепленных к круглой плате, при этом вся обработка данных выполняется программным обеспечением.
Ранние британские радары также назывались RDF, что было тактикой обмана. Однако терминология не была неточной; в системах Chain Home для определения местоположения целей использовались отдельные всенаправленные передатчики и большие приемники RDF.
WG Уэйд из Национального бюро стандартов использует большую многокамерную антенну для выполнения RDF на этой фотографии 1919 года. Это довольно маленькая единица для той эпохи. Самые ранние эксперименты с RDF были проведены в 1888 году, когда Генрих Герц обнаружил направленность разомкнутой проволочной петли, используемой в качестве антенна. Когда антенна была выровнена так, чтобы она была направлена на сигнал, она давала максимальное усиление и давала нулевой сигнал, если смотреть лицом вниз. Это означало, что местоположение сигнала всегда было неоднозначным, он давал одинаковый выходной сигнал, если бы сигнал находился спереди или сзади антенны. Более поздние экспериментаторы также использовали дипольные антенны, которые работали в противоположном смысле, достигая максимального усиления под прямым углом и нулевого при юстировке. Системы RDF, использующие петлевые или дипольные антенны с механическим поворотом, были распространены на рубеже 20-го века. Выдающиеся примеры были запатентованы Джоном Стоуном в 1902 году (патент США 716134) и Ли де Форестом в 1904 году (патент США 771,819), среди многих других примеров.
К началу 1900-х многие экспериментаторы искали способы использовать эту концепцию для определения местоположения передатчика. Ранние системы радиосвязи обычно использовали средневолновые и длинноволновые сигналы. Длинноволновые, в частности, имели хорошие характеристики передачи на большие расстояния из-за их ограниченного взаимодействия с землей и, таким образом, обеспечивали отличную трассу большого круга распространение земной волны, которая указывала непосредственно на передатчик. Методы выполнения RDF для длинноволновых сигналов были основной областью исследований в течение 1900-х и 1910-х годов.
Антенны обычно чувствительны к сигналам только тогда, когда их длина составляет значительную часть длины волны или больше. Большинство антенн имеют длину как минимум длины волны, чаще ½ - очень распространенной конструкцией является полуволновой диполь. Для длинноволнового использования это приводило к созданию рамочных антенн на расстоянии десятков футов друг от друга, часто с более чем одной петлей, соединенной вместе для улучшения сигнала. Другое решение этой проблемы было разработано компанией Marconi в 1905 году. Оно состояло из ряда горизонтальных проводов или стержней, расположенных так, чтобы указывать наружу из общей центральной точки. Подвижный переключатель мог соединять противоположные пары этих проводов, чтобы сформировать диполь, и, вращая переключатель, оператор мог искать самый сильный сигнал. ВМС США частично решили эту проблему, установив антенны на кораблях и совершив круговое плавание. Такие системы были громоздкими и непрактичными для многих целей.
Эта модель Королевского флота типична для гониометров B-T. Видны два набора «катушек возбуждения» и вращающейся «сенсорной катушки». Ключевое усовершенствование концепции RDF было внесено Этторе Беллини и Алессандро Този в 1909 году (патент США № 943 960). В их системе использовались две такие антенны, обычно треугольные петли, расположенные под прямым углом. Сигналы от антенн отправлялись в катушки, обернутые вокруг деревянной рамы размером с банку, где сигналы воссоздались в области между катушками. Затем можно использовать отдельную рамочную антенну, расположенную в этой области, для поиска направления, не перемещая основные антенны. Это сделало RDF настолько практичным, что вскоре он стал использоваться для навигации в широком масштабе, часто как первая доступная форма воздушной навигации, с наземными станциями наведения на радиостанцию самолета. Пеленгаторы Беллини-Този были широко распространены с 1920-х по 1950-е годы.
Ранние системы RDF были полезны в основном для длинноволновых сигналов. Эти сигналы могут перемещаться на очень большие расстояния, что делает их полезными для навигации на большие расстояния. Однако, когда тот же метод применялся к более высоким частотам, возникли неожиданные трудности из-за отражения высокочастотных сигналов от ионосферы. Станция RDF теперь могла получать один и тот же сигнал из двух или более мест, особенно в течение дня, что вызывало серьезные проблемы при попытке определить местоположение. Это привело к появлению в 1919 году антенны Адкока (патент Великобритании 130,490), которая состояла из четырех отдельных несимметричных антенн вместо двух контуров, устраняя горизонтальные компоненты и, таким образом, отфильтровывая небесные волны отражаясь вниз от ионосферы. Антенны Adcock широко использовались с детекторами Беллини-Този с 1920-х годов.
Корпус авиации армии США в 1931 году испытал примитивный радиокомпас, в котором в качестве маяка использовались коммерческие станции.
Оборудование FH4 "Хафф-дафф" на корабле-музее HMS Belfast Роберт Уотсон-Ватт внес существенное улучшение в методику RDF в рамках своих экспериментов по обнаружению ударов молнии как метода определения направления грозы для моряков и летчиков. Он долгое время работал с обычными системами RDF, но их было трудно использовать с мимолетными сигналами молнии. Он заранее предложил использовать осциллограф, чтобы отобразить их почти мгновенно, но не смог найти его, работая в Метеорологическом бюро. Когда офис был перенесен, его новое местоположение на исследовательской радиостанции предоставило ему как антенну Адкока, так и подходящий осциллограф, и он представил свою новую систему в 1926 году.
Несмотря на Поскольку система представлена публично, и ее измерения широко освещаются в Великобритании, ее влияние на искусство RDF кажется странно сдержанным. Разработка была ограничена до середины 1930-х годов, когда различные британские силы начали широкомасштабную разработку и развертывание этих систем «высокочастотного пеленгации » или «хафф-дафф». Чтобы избежать RDF, немцы разработали метод передачи коротких сообщений продолжительностью менее 30 секунд, меньше, чем 60 секунд, которые потребуются обученному оператору Беллини-Този для определения направления. Однако это было бесполезно против систем «хафф-дафф», которые обнаруживали сигнал с разумной точностью за секунды. Немцы не знали об этой проблеме до середины войны и не предпринимали никаких серьезных шагов для ее решения до 1944 года. К тому времени хафф-дафф помог примерно в четверти всех успешных атак на U-образные войска. лодочный флот.
Некоторые разработки в электронике во время и после Второй мировой войны привели к значительному усовершенствованию методов сравнения фаз сигналов. Кроме того, контур фазовой автоподстройки частоты (PLL) позволяет легко настраивать сигналы, которые не будут дрейфовать. Усовершенствованные электронные лампы и введение транзистора позволили экономично использовать гораздо более высокие частоты, что привело к широкому использованию сигналов VHF и UHF. Все эти изменения привели к появлению новых методов RDF и его более широкому использованию.
В частности, возможность сравнивать фазы сигналов привела к RDF сравнения фаз, который, пожалуй, является наиболее широко используемым сегодня методом. В этой системе рамочная антенна заменена одним ферритовым сердечником квадратной формы с петлями, намотанными вокруг двух перпендикулярных сторон. Сигналы из контуров отправляются в схему сравнения фаз, выходная фаза которой напрямую указывает направление сигнала. Посылая это на любой способ отображения и блокируя сигнал с помощью ФАПЧ, направление на вещательную станцию может отображаться непрерывно. Работа состоит исключительно из настройки на станции и настолько автоматизирована, что эти системы обычно называют автоматическим пеленгатором.
. Были разработаны другие системы, где требуется более высокая точность. Псевдодоплеровские радиопеленгаторы используют серию небольших дипольных антенн, расположенных в виде кольца, и используют электронное переключение для быстрого выбора диполей для подачи в приемник. Результирующий сигнал обрабатывается и выдает звуковой сигнал. Фаза этого звукового сигнала по сравнению с вращением антенны зависит от направления сигнала. Доплеровские системы RDF широко заменили систему хафф-дафф для определения местоположения мимолетных сигналов.
Высокочастотный радиопеленгатор ВМС США времен Второй мировой войны Радиопеленгатор работает путем сравнения мощности сигнала направленной антенны, направленной в разные стороны. Сначала эту систему использовали наземные и морские радисты, используя простую поворотную рамочную антенну, связанную с градусным указателем. Позднее эта система была принята как для кораблей, так и для самолетов и широко использовалась в 1930-х и 1940-х годах. На самолетах до Второй мировой войны антенны RDF легко идентифицировать как круглые петли, установленные над или под фюзеляжем. Более поздние конструкции рамочных антенн были заключены в аэродинамический каплевидный обтекатель. На кораблях и небольших лодках в приемниках RDF сначала использовались большие металлические рамочные антенны, похожие на воздушные, но обычно устанавливаемые на переносном приемнике с батарейным питанием.
При использовании оператор RDF сначала настраивал приемник на правильную частоту, а затем вручную крутил петлю, слушая или наблюдая S-метр, чтобы определить направление нуля ( направление, в котором данный сигнал самый слабый) радиомаяка или станции длинноволнового (LW) или средневолнового (AM) (прослушивание нулевого значения легче, чем прослушивание пика сигнал, и обычно дает более точный результат). Этот нуль был симметричным и, таким образом, идентифицировал как правильный курс, отмеченный на стрелке компаса радиостанции, так и его 180-градусную противоположность. Хотя эта информация обеспечивала исходную линию от станции до корабля или самолета, штурману все же необходимо было заранее знать, находится ли он к востоку или западу от станции, чтобы избежать прокладки курса на 180 градусов в неправильном направлении. Пеленгуя две или более радиостанций и нанося точки пересечения, навигатор мог определить относительное положение своего корабля или самолета.
Позже комплекты RDF оснащались вращающимися ферритовыми рамочными антеннами, что делало комплекты более портативными и менее громоздкими. Некоторые позже были частично автоматизированы с помощью моторизованной антенны (ADF). Ключевым прорывом стало введение вторичной вертикальной штыревой антенны или «сенсорной» антенны, которая подтверждала правильный пеленг и позволяла штурману избегать нанесения пеленга на 180 градусов напротив фактического курса. Модель SE 995 RDF ВМС США, в которой использовалась чувствительная антенна, использовалась во время Первой мировой войны. После Второй мировой войны было много мелких и крупных фирм, производивших пеленгаторное оборудование для моряков, в том числе Apelco, Aqua Guide, Бендикс, Гладдинг (и его морское подразделение, Пирс-Симпсон), Рэй Джефферсон, Raytheon, и. К 1960-м годам многие из этих радиоприемников были фактически произведены японскими производителями электроники, такими как Panasonic и Koden Electronics Co., Ltd. В авиационном оборудовании, Bendix и Sperry -Rand были двумя крупными производителями радиоприемников и навигационных приборов RDF.
Историческая реклама радиокомпаса Кольстера Радиопередатчики для воздушной и морской навигации известны как маяки и являются радиоэквивалентом маяка. Передатчик передает код Морзе на частоте длинных волн (150-400 кГц) или средних волн (520-1720 кГц), включая идентификатор станции, который используется для подтверждения станции и ее рабочего состояния. Поскольку эти радиосигналы транслируются во всех направлениях (во всех направлениях) в течение дня, сам сигнал не включает информацию о направлении, и поэтому эти радиомаяки называются ненаправленными маяками или NDB .
Так как диапазон коммерческого вещания на средних волнах находится в пределах частотных возможностей большинства устройств RDF, эти станции и их передатчики также могут использоваться для исправления навигационных данных. Хотя эти коммерческие радиостанции могут быть полезны из-за их высокой мощности и расположения вблизи крупных городов, между местоположением станции и ее передатчиком может быть несколько миль, что может снизить точность определения местоположения при приближении к городу вещания. Второй фактор заключается в том, что некоторые радиостанции AM работают во всех направлениях в течение дня и переключаются на направленный сигнал с пониженной мощностью ночью.
РСО когда-то были основной формой авиации и морской навигации. Гирлянды маяков образовывали «воздушные пути» от аэропорта к аэропорту, в то время как морские NDB и коммерческие радиостанции AM обеспечивали навигационную помощь малым плавсредствам, приближающимся к месту выхода на берег. В Соединенных Штатах коммерческие AM-радиостанции были обязаны передавать свой идентификатор станции один раз в час для использования пилотами и моряками в качестве вспомогательного средства навигации. В 1950-х годах авиационные NDB были дополнены системой VOR, в которой направление на маяк может быть извлечено из самого сигнала, отсюда и отличие от ненаправленных маяков. Использование морских NDB было в значительной степени вытеснено в Северной Америке разработкой LORAN в 1970-х годах.
Сегодня многие NDB выведены из эксплуатации в пользу более быстрых и гораздо более точных навигационных систем GPS. Однако низкая стоимость систем ADF и RDF и продолжающееся существование радиовещательных станций AM (а также навигационных маяков в странах за пределами Северной Америки) позволили этим устройствам продолжать функционировать, в первую очередь для использования на небольших судах, в качестве дополнительных или резервное копирование в GPS.
Tosi, A., Il radiosistema Bellini-Tosi a radiogoniometro: l'ultima fase, Taranto, Arti Grafiche Dragone, 1930
 | Викискладе есть носители, относящиеся к приемникам RDF. |
