Результат интеллектуальной деятельности: Способ оперативной инструментальной оценки энергетических параметров полезного сигнала и непреднамеренных помех на антенном входе бортового радиоприёмника с телефонным выходом в составе летательного аппарата

Область техники

Изобретение относится к авиационной радиосвязи и радионавигации и может быть использовано для оперативной инструментальной оценки энергетических параметров полезного сигнала (ПС) и непреднамеренных помех (НП) на антенном входе бортового радиоприемника (РПМ) с телефонным выходом в составе летательного аппарата (ЛА) транспортного типа (самолета или вертолета) при наземных и летных испытаниях ЛА по оценке электромагнитной безопасности и совместимости (ЭМБС) РПМ с радиопередатчиками (РПМ) бортовых и аэродромных радиостанций (PC), электродинамической развязки и азимутальных диаграмм направленности антенн бортовых и аэродромных PC, а также при оперативном инструментальном контроле технического состояния РПМ при эксплуатации в составе ЛА в наземных и летных условиях, электромагнитной обстановки (ЭМО) на трассах и в зонах испытательных и эксплуатационных полетов ЛА без привлечения для этих целей измерительной аппаратуры общего и специального (сервисного) назначения типа измерительных антенн, измерительных приемников и анализаторов спектра радиосигналов и радиопомех.

Заявленный способ может быть непосредственно использован для оперативной инструментальной оценки энергетических параметров ПС и НП на антенных входах РПМ с телефонным выходом аэродромного радиооборудования связи и навигации, а также аналогичных РПМ, размещенных на подвижных объектах автомобильного и морского транспорта и на стационарных объектах различного целевого назначения наземного и морского базирования.

1. Уровень техники

1.1. Согласно требованиям действующих Авиационных правил все типы транспортных ЛА типа самолета или вертолета в обязательном порядке оснащены в той или иной комплектации бортовыми PC ближней и дальней радиосвязи, работающими в составе ЛА поочередно в режимах радиоприема и радиопередачи излучения класса А3Е либо F3E («телефония» с двухполосной аналоговой AM либо ЧМ) в диапазонах метровых (MB) и декаметровых (ДКМВ) волн, и бортовым радионавигационным оборудованием (РНО) типа автоматических радиокомпасов (АРК), курсовых (КРП), глиссадных (ГРП) и маркерных (МРП) приемников в диапазонах средних (СВ), метровых (MB) и дециметровых (ДМВ) волн с телефонным (звуковым) выходом для звукового оповещения экипажа ЛА и опознавания на борту ЛА наземных навигационных радиомаяков и радиомаяков систем инструментальной посадки ILS, VOR, СП-50, РСБН.

Бортовые РПМ указанных типов выполняют существенно важные и критические функции по обеспечению безопасных полетов на трассах и в зонах испытательных и эксплуатационных полетов ЛА и при инструментальной посадке ЛА, вследствие чего их техническое состояние в условиях воздействия аддитивных НП существенно влияет на безопасность полетов ЛА и возможность успешного завершения полета ЛА при возникновении в полете особых ситуаций.

Напряжение ПС (НП) класса А3Е либо F3E на антенном входе бортового РПМ с телефонным выходом является непрерывным квазигармоническим колебанием, текущие значения которого заданы общим аналитическим выражением

где U_пс(нп) - эффективное значение (уровень) несущей ПС (НП);

f_пс(нп), φ₀ - частота несущей ПС (НП), совпадающая или близкая рабочей литерной частоте РПМ f_рпм ≈ f_пс(нп), и произвольная начальная фаза ПС (НП);

m_пс(нп)(t) либо ЧМ Δf_пс(нп)(t) - аналоговая AM либо ЧМ, содержащая в общем случае полезную информационную и паразитную остаточную компоненты.

Основными энергетическими параметрами напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) класса А3Е либо F3E, нормируемыми в нормативно-технических документах (НТД), влияющими на техническое состояние и технические характеристики бортового РПМ с телефонным выходом при его наземных и летных испытаниях и эксплуатации в составе ЛА и подлежащими оперативной инструментальной оценке заявленным способом, являются эффективное значение (уровень) несущей ПС (НП) U_пс(нп), амплитудное значение (коэффициент AM либо девиация частоты ЧМ) полезной информационной компоненты и эффективное значение (уровень) остаточной паразитной компоненты AM m_пс(нп)(t) либо ЧМ Δf_пс(нп)(t) с учетом паразитного, вносимого РПМ амплитудного m_вш(t) либо фазового φ_вш(t) шума.

Необходимость оперативной инструментальной оценки указанных энергетических параметров ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) возникает для подтверждения их соответствия требованиям НТД, а также при наземных и летных испытаниях ЛА по оценке ЭМБС бортового РПМ с РПД бортовых и аэродромных PC, электродинамической развязки и диаграмм направленности их бортовых и аэродромных антенн в ближних и в дальних зонах их радиоизлучения и радиоприема, при оперативном инструментальном контроле ЭМО на трассах и зонах испытательных и эксплуатационных полетов ЛА. Однако практическое выполнение такой оценки на антенном входе бортового РПМ в составе ЛА в наземных и летных условиях известными способами наталкивается на существенные трудности, связанные с необходимостью использования для этих целей измерительной аппаратуры общего или специального (сервисного) назначения типа измерительных антенн, измерительных приемников или анализаторов спектра ПС (НП), что требует, как правило, существенных материальных затрат, затрат времени и трудовых ресурсов и приводит к удорожанию и увеличению сроков наземных и летных испытаний ЛА и его технического обслуживания.

1.2. По указанным причинам в настоящее время выполняют лишь оперативный инструментальный контроль исправности бортового РПМ с телефонным выходом и аналоговой обработкой входных сигналов (ПС, НП) в составе ЛА встроенной системой контроля (ВСК) при работе РПМ в режиме «Контроль» по результатам допускового контроля уровня НЧ-напряжения на телефонном НЧ-выходе РПМ при воздействии на его антенном ВЧ-входе калиброванного тест-сигнала ВСК. Однако ВСК указанного типа не обеспечивают требуемую полноту и глубину оперативного инструментального контроля технического состояния и технических характеристик РПМ, так как по техническим причинам не позволяют контролировать энергетические параметры ПС (НП) на антенном входе РПМ и по результатам контроля прогнозировать работоспособность и эффективность (качество) функционирования РПМ в полете, оперативно выявить в штатных режимах функционирования РПМ изменения его технического состояния и функциональные отказы, создающие предпосылки для возникновения особых ситуаций полета ЛА в условиях воздействия на антенном ВЧ-входе РПМ разного рода аддитивных радиопомех и среди них наиболее мощных и опасных аддитивных НП, обусловленных основными и побочными радиоизлучениями РПД наземных и бортовых радиостанций, работающих одновременно или в комплексе с бортовым РПМ на литерных частотах, совпадающих или близких основному (ОКП), соседним (СКП) или побочным (ПКП) каналам приема РПМ и/или вызывающих блокирование (перегрузку) РПМ, перекрестную модуляцию и интермодуляцию напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1).

При наземных и летных испытаниях и эксплуатации ЛА в дополнение к ВСК широко используют экспертные органолептические способы оперативного контроля бортовых РПМ с телефонным выходом, позволяющие качественно оценить текущее техническое состояние РПМ по разборчивости полезной звуковой информации (речи) на телефонном выходе РПМ в условиях воздействия на его антенном входе ПС (НП) u_пс(нп)(t) и обнаружить недопустимое ухудшение качества функционирования и функциональные отказы РПМ по недопустимому снижению качества звуковой информации (разборчивости речи) на телефонном выходе РПМ до двух баллов и до одного балла соответственно (см. [1] «Типовая методика оценки электромагнитной совместимости бортового радиооборудования, установленного на воздушных судах ГА». - М.: Гос. НИИ «Аэронавигация» и Гос. НЦ «ЛИИ им. М.М. Громова», 1995, стр. 4-7, 23-29, 37-41; далее: «Типовая методика…»).

Однако экспертные органолептические способы контроля лишь фиксируют факт недопустимого изменения текущего технического состояния РПМ в составе ЛА и позволяют по разборчивости речи в односигнальном и двухсигнальном режимах радиоприема ПС (НП) u_пс(нп)(t) лишь ориентировочно оценить в баллах уровни ПС и НП на антенном входе РПМ и соотношение их уровней, но не способны определить абсолютные количественные значения уровней несущей U_пс(нп), полезной информационной и остаточной паразитной компоненты AM m_пс(нп)(t) либо ЧМ напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1), существенно влияющих на основные показатели технического состояния РПМ - его работоспособность и эффективность (качество) функционирования при воздействии НП и на такие технические характеристики РПМ, как ЭМБС с РПД бортовых и аэродромных PC, электродинамическая развязка и диаграммы направленности антенн бортовых и аэродромных PC в ближних дальних и зонах их радиоизлучения и радиоприема, энергетические параметры ЭМО на трассах и зонах испытательных и эксплуатационных полетов ЛА. Экспертным органолептическим способам присуща также субъективность оценки результатов оперативного контроля и испытаний РПМ и зависимость этих результатов от физического состояния и профессиональных навыков операторов РПМ.

1.3. От указанных недостатков экспертных органолептических способов контроля и существующих ВСК РПМ с аналоговой обработкой входных ВЧ-сигналов (ПС, НП) свободны прямые односигнальные способы измерения и количественной инструментальной оценки параметров ПС (НП) непосредственно на выходе приемного антенно-фидерного тракта (АФТ), соединенного в составе ЛА ВЧ-разъемом с антенным входом бортового РПМ, измерительным приемником или анализатором спектра общего или специального (сервисного) назначения после отстыковки разъема АФТ от антенного входа РПМ. Возможно также подключение измерительной аппаратуры к антенному входу РПМ через направленный ответвитель или делитель мощности, включенный в разрыв между антенным входом РПМ и бортовым АФТ. При этом измерительные приемники с аналоговой и цифровой обработкой входных ВЧ-сигналов (ПС, НП) обеспечивают в односигнальном режиме измерения однозначную количественную оценку уровня несущей и параметров аналоговой AM (ЧМ) напряжения ПС (НП) по результатам измерения параметров выходного НЧ-напряжения, полученного в результате амплитудного либо частотного детектирования преобразованного напряжения ПС (НП) в измерительном приемнике и усиления по постоянному току и на низких (звуковых) частотах, с отображением (индикацией) результатов измерения в линейном или логарифмическом масштабе калиброванными стрелочными, электронными или цифровыми индикаторами постоянного и переменного тока с использованием встроенных устройств калибровки шкал индикаторов.

В отличие от этого анализаторы спектра общего и специального (сервисного) назначения реализуют в односигнальном режиме способы прямого измерения спектрограмм входных радиосигналов (ПС или НП) с отображением спектрограмм на экране дисплея (монитора) анализатора и с последующим пересчетом параметров спектрограмм в контролируемые энергетических параметры ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на антенном входе РПМ, что усложняет оперативную оценку параметров по сравнению с их прямым измерением измерительными приемниками. По этой причине для количественной инструментальной оценки энергетических параметров ПС (НП) на антенном входе бортового РПМ предпочтения заслуживают способы измерения, реализуемые измерительными приемниками.

Динамический диапазон измерительных приемников и анализаторов спектра общего и специального (сервисного) назначения с аналоговой и цифровой обработкой радиосигналов (ПС, НП) и линейной АХ обычно не превышает 20…30 дБ, а с логарифмической АХ 60 дБ относительно их пороговой чувствительности по шуму (см. [2]. Измерение радиосигналов и помех. «Новости фирмы «Роде и Шварц». Спец. выпуск (на русском), 1985, стр. 53-54). Для расширения динамического диапазона измерительного приемника или анализатора спектра на его антенном входе обычно устанавливают набор прецизионных аттенюаторов с дискретно переключаемым электродистанционно затуханием в диапазоне 100…110 дБ с шагом 10 дБ или обеспечивают уменьшение уровней преобразованного напряжения ПС (НП) в указанном диапазоне программными методами (для измерительной аппаратуры с цифровой обработкой сигналов), что увеличивает общий диапазон измеряемых уровней несущей ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) до 120…140 дБ при использовании линейной АХ и до 160…170 дБ - при использовании логарифмической АХ.

В настоящее время измерительные приемники и анализаторы спектра общего и специального (сервисного) назначения преимущественно используют в составе стационарных или автомобильных аэродромных и аэродромно-бортовых измерительно-вычислительных комплексов (ИВК) при антенных измерениях и регламентных работах с бортовыми PC и бортовым РНО в лабораторно-стендовых условиях до их установки на ЛА и после демонтажа РПМ с борта ЛА, или в составе ЛА в наземных условиях на специально оборудованных аэродромных измерительных площадках и обеспечивают высокую точность измерения уровней несущей и параметров аналоговой AM и ЧМ напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) (с ошибками, не превышающими ±1…1,5 дБ при уровнях несущей ПС (НП), достигающих в экстремальных условиях 120…140 дБ относительно пороговой чувствительности РПМ по шуму). Практическому использованию указанных технически сложных, сложных в эксплуатации и дорогостоящих ИВК в составе транспортных ЛА в летных условиях препятствуют технические трудности, возникающие при их размещении на борту ЛА, обеспечении электропитания ИВК от бортовой системы электроснабжения с частотой 400 Гц, недостаточная акустическая, вибро- и удароустойчивость ИВК в полете в условиях мощных акустических, вибрационных и ударных механических воздействий. Существует также ряд технических и иных ограничений, в их числе нарушение конструктивной и функциональной целостности (единства) бортового РПМ и его АФТ в составе ЛА при подключении измерительных аппаратуры непосредственно к выходу АФТ после отстыковки ВЧ-разъема АФТ от антенного входа РПМ, что приводит к полной потере работоспособности РПМ, увеличивает трудоемкость и длительность технического обслуживания РПМ в составе ЛА и создает предпосылки для снижения его надежности и безотказности из-за влияния человеческого фактора на возможность появления дефектов механического соединения РПМ и его АФТ ВЧ-разъемом.

1.4. Известны также косвенные односигнальные способы измерения и количественной инструментальной оценки параметров ПС (НП) на антенном входе бортового РПМ, обеспечивающие прямое измерение напряженности электрического и магнитного поля ПС (НП) в свободном пространстве вблизи приемной антенны бортового РПМ измерительной антенной, соединенной калиброванным кабелем с измерительным приемником или анализатором спектра, размещенным на борту ЛА либо вблизи ЛА, без нарушения конструктивной и функциональной целостности (единства) РПМ и его АФТ в составе ЛА с последующим пересчетом измеренных значений напряженности электрического и магнитного поля в значения энергетических параметров ПС (НП) на антенном входе РПМ по известным электродинамическим параметрам и характеристикам приемной антенны, АФТ и антенного ВЧ-входа РПМ с использование их математических моделей и специального программного обеспечения. При этом ошибки количественной оценки абсолютных уровней ПС (НП) указанными косвенными способами в диапазонах рабочих частот бортовых РПМ в летных условиях в ожидаемых условиях испытаний и эксплуатации ЛА могут достигать 3…5 дБ и более из-за отсутствия достоверных исходных данных об электродинамических параметрах и характеристиках приемной антенны, АФТ и антенного входа РПМ в этих условиях, а также методических ошибок, обусловленных приближенным характером используемых математических моделей, и вычислительных ошибок программного обеспечения.

Известные аппаратурные реализации указанных способов оценки в корабельных и аэродромных условиях, предложенные в патентах РФ на изобретение RU 2374654 от 27.12.2007, МПК G01R 29/08 (2006.01) «Способ оценки электромагнитной совместимости корабельных технических средств и аппаратурный комплекс для его реализации» [3] и RU 2638079 С1 от 19.10.2016 «Способ измерения азимутальной диаграммы направленности антенны в составе наземных подвижных объектов больших размеров и устройство для его осуществления» [4], представляют собой функционально сложные крупногабаритные стационарные сооружения. Оснащение существующего парка транспортных ЛА или хотя бы определенной его части подобными бортовыми ИВК в ближайшее время не представляется возможным по техническим и финансовым соображениям.

В патенте РФ на изобретение RU 2251803 С1 от 20.07.2004 «Способ определения информационных параметров и характеристик радиосигналов передатчиков» [5] предложен способ определения информационных параметров и плотности потока мощности (ППМ) радиосигналов передатчиков наземного стационарного радиооборудования РСБН и базовых радиостанций подвижной мобильной связи общего доступа на трассах и в зонах полетов гражданской авиации в интересах обеспечения ЭМС бортового радиооборудования РСБН с наземными РПД - источниками НП для РСБН, а в патенте РФ на изобретение RU 2267862 С1 от 20.07.2004 «Устройство для определения информационных параметров и характеристик радиосигналов передатчиков» [6] предложено устройство (точнее ИВК) для реализации указанного способа, размещенное на борту самолета - летающей лаборатории (ЛЛ) и обеспечивающее мониторинг помеховой ЭМО на трассах и в зонах полета транспортной авиации по результатам измерения и статистической обработки спектрограмм радиосигналов наземных РПД, принятых калиброванной измерительной антенной ИВК, с использованием для этих целей анализатора спектра и трех бортовых процессоров (ЭВМ) общего назначения. В состав бортового ИВК входят также аппаратура спутниковой навигации GPS для определения взаимного местоположения наземных РПД и ЛЛ, бортовая система регистрации и накопления измерительной информации и спектрограмм радиоизлучения РПД.

Согласно материалам, изложенным в описаниях патентов РФ на изобретения RU 2251803 [5] и RU 2267862 [6], бортовые процессоры (ЭВМ) с необходимым программно-математическим обеспечением (ПМО) для статистической обработки спектрограмм позволяют определить суммарную (совокупную) ППМ принятых радиосигналов нескольких наземных РПД и парциальную ППМ каждого отдельного РПД в полосе рабочих литерных частот наземного и бортового оборудования РСБН в свободном пространстве на трассах и в зонах полетов ЛА с высокую точностью (с ошибками, не превышающими 1,5…2 дБ), но оснащение транспортных ЛА аналогичными ИВК в обозримом будущем также не представляется возможным.

1.5. В принципе для измерения уровней несущей и параметров AM либо ЧМ напряжения ПС (НП) на антенном входе бортового РПМ при испытаниях и эксплуатации в составе ЛА в ограниченном диапазоне измеряемых уровней можно использовать односигнальный способ измерения параметров радиосигналов измерительным приемником, изложенный выше в п. 1.3, после необходимой доработки бортового РПМ и его ВСК и оснащения их техническими средствами измерения несущей напряжения ПС (НС) u_пс(нп)(t) (1) после его предварительной обработки, детектирования и усиления выходного напряжения детектора по постоянному току и калибровки (или градуировки) измерителей и индикаторов РПМ. Необходимо также увеличить затухание дискретно регулируемых аттенюаторов РПМ и РПД до 45…50 дБ с шагом не более 10 дБ.

Однако этот способ до настоящего времени не получил практического применения для оперативной инструментальной оценки параметров ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) в существующих РПМ с телефонным выходом не только из-за отсутствия в их составе и в составе бортового и сервисного электронного оборудования ЛА необходимых технических или программно-алгоритмических средств, но в основном потому, что выходные амплитудные (АХ) и детекторные (ДХ) характеристики РПМ существенно нелинейны в штатных режимах радиоприема излучения класса А3Е либо F3E вследствие того, что в соответствии с требованиями НТД встроенная система автоматической регулировки усиления (АРУ) РПМ и технические средства амплитудного ограничения преобразованных входных ЧМ-сигналов (ПС, НП) в РПМ обеспечивают эффективную стабилизацию уровней звуковых сигналов (речи) в наушниках авиагарнитуры оператора РПМ в ожидаемых условиях испытаний и эксплуатации РПМ в составе ЛА.

При этом начальный монотонно возрастающий участок сквозной выходной АХ U_вых(U_пс(нп)|М_пс(нп)) либо U_вых(U_пс(нп)|Δf_{max.пс(нп)}), отражающей функциональную зависимость уровня НЧ-напряжения U_вых на телефонном выходе РПМ от уровня несущей U_пс(нп) ВЧ-напряжения ПС(НП) u_пс(нп)(t) (1) на антенном входе РПМ при фиксированном значении коэффициента М_пс(нп) полезной информационной AM либо девиация частоты Δf_{max.пс(нп)} полезной информационной ЧМ Δf_пс(нп)(t) ВЧ-напряжения ПС(НП) u_пс(нп)(t) как параметра АХ, обычно не превышает 15…20 дБ относительно номинальной пороговой чувствительности РПМ по напряжению шума U_пор.нш, а плоские участки выходных АХ U_вых(U_вx|M_вх), U_вых(U_вх|Δf_max.вx) простираются до верхней границы динамического диапазона РПМ, достигающей 90…100 дБ для РПМ бортовых MB- и ДКМВ-радиостанций и 70…80 дБ для РПМ бортовых РНО ЛА (см. [7] Технические требования к оборудованию самолетов. Приложение к гл. 8 НЛГС-2 «Оборудование самолетов». - М.: МВК по нормам летной годности. 1974, стр. 200-201, 220-222, а также [8] «Единые нормы летной годности самолетов (ЕНЛГС) транспортной категории. Приложение П8», стр. 217-224).

1.6. Согласно результатам анализа известных способов, изложенных в патентах и в НТД [7-8], в настоящее время отсутствуют способы и технические решения, обеспечивающие оперативную инструментальную оценку энергетических параметров ПС и НП на антенном входе бортового РПМ с телефонным выходом при наземных и летных испытаниях и эксплуатации в составе ЛА без привлечения для этой цели измерительной аппаратуры общего и специального (сервисного) назначения типа измерительных антенн, измерительных приемников и анализаторов спектра радиосигналов, что требует, как следствие, существенного функционального и конструктивного усложнения бортовой и сервисной аппаратуры оперативного контроля РПМ в составе ЛА, существенных финансовых и трудовых затрат и затрат времени на материально-техническое обеспечение, подготовку и выполнение наземных и летных испытаний РПМ и на его техническое обслуживание при эксплуатации в составе ЛА.

В данной заявке предложено впервые решение актуальной технической проблемы оперативной инструментальной оценки энергетических параметров ПС и НП на антенном входе существующего парка бортовых РПМ с телефонным выходом в составе ЛА в наземных и летных условиях с использованием преимущественно собственных технических средств РПМ, РПД - источника ПС (НП), бортового и сервисного электронного оборудования ЛА и, если этого недостаточно, технических средств бортового или аэродромно-бортового ИВК ЛА для измерения, магнитной регистрации и обработки эффективных значений (уровней) НЧ-напряжения на телефонном выходе РПМ без привлечения для этих целей измерительной аппаратуры общего и специального (сервисного) назначения типа измерительных антенн, измерительных приемников и анализаторов спектра.

Заявленный способ не имеет прямых аналогов среди известных способов, изложенных в патентах [3-6] и использующих измерительную аппаратуру указанных типов. Дальними аналогами заявленного способа являются односигнальные способы измерения технических характеристик бортового РПМ с телефонным выходом для подтверждения их соответствия требованиям НТД [1, 7, 8] при периодических регламентных работ в лабораторно-стендовых условиях, изложенные в указанных НТД и в ТД по выполнению регламентных работ конкретных типов бортовых PC и бортового РНО, например, [9] «Радиостанция «Арлекин-Д». Руководство по технической эксплуатации ИВ 1.104.136 РЭ, книга 1. Руководство по техническому обслуживанию РО 023.10.00. Регулировка и испытания», стр. 513-528. Прототипом являются односигнальные и двухсигнальные способы оценки ЭМС бортовых PC и бортового РНО в составе ЛА в наземных и летных условиях, изложенные в «Типовой методике…» [1]. При этом общими существенными признаками заявленного способа и его дальних аналогов [7-9] и прототипа [1] является то, что включают бортовой РПМ, аэродромный или бортовой РПД - источник ПС (НП) в штатных рабочих режимах радиоприема и соответственно радиопередачи излучения класса А3Е либо F3E с двухполосной аналоговой AM либо ЧМ, выполняют усиление и преобразование частоты напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) в РПМ на высоких (ВЧ) и ненулевых промежуточных (ПЧ) частотах, детектирование преобразованного ПС (НП) аппаратурными средствами (в обычном (несинхронном) транзисторном или полупроводниковом амплитудном детекторе (АД) либо в аналогичном частотном детекторе (ЧД) дифференцирующего типа) или программно-алгоритмическими средствами в РПМ с цифровой обработкой сигналов, усиление выходного НЧ-напряжения детектора в линейном усилителе низких частот (УНЧ), автоматическую регулировку усиления (АРУ) РПМ по ВЧ, ПЧ и НЧ и дополнительно амплитудное ограничение преобразованного ПС (НП) с аналоговой ЧМ для эффективной стабилизации уровней звуковых сигналов (речи) в наушниках авиагарнитуры оператора РПМ в ожидаемых условиях испытаний и эксплуатации РПМ в составе ЛА, а затем измеряют и анализируют уровни НЧ-напряжения на телефонном выходе РПМ в выбранных режимах работы РПМ и РПД.

Однако дальние аналоги [7-9] и прототип [1], как и рассмотренный ранее способ встроенного контроля исправности бортовых РПМ с телефонным выходом, не позволяют по техническим причинам, изложенным выше в подразделах 1.2 и 1.5, количественно оценить и контролировать изменения основных (влияющих на технические характеристики и техническое состояние РПМ) энергетических параметров напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на антенном входе РПМ в составе ЛА в наземных и летных условиях, в частности из-за существенной нелинейности АХ и ДХ РПМ, отсутствия в составе существующих РПМ необходимых аппаратурных или программно-алгоритмических средств, а в ТД РПМ - необходимой априорной информации о количественной функциональной взаимосвязи между уровнями выходного НЧ-напряжения u_вых(t) на телефонном выходе РПМ с одной стороны и энергетическими параметрами напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) - с другой.

2. Сущность заявленного изобретения

2.1. Задачей заявленного изобретения является разработка способа оперативной инструментальной оценки энергетических параметров ПС и НП на антенном входе существующего парка бортовых РПМ с телефонным выходом в составе ЛА в штатных режимах радиоприема излучений класса А3Е либо F3E (с двухполосной аналоговой AM либо ЧМ) в реальных условиях наземных и летных испытаниях и эксплуатации ЛА на основе иных радиотехнических принципов и технических средств (преимущественно собственных технических средств РПМ, электронного оборудования ЛА и РПД - источника ПС или НП) и иных технических решений по рациональному выбору используемых технических средств, параметров и режимов их работы, чем в известных прямых и косвенных односигнальных способах, изложенных в патентах [3-6], без привлечения для этих целей измерительной аппаратуры общего и специального (сервисного) назначения типа измерительных антенн, измерительных приемников и анализаторов спектра ПС (НП).

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении оперативной инструментальной оценки энергетических параметров ПС и НП на антенном входе существующего парка бортовых РПМ с телефонным выходом в составе ЛА преимущественно собственными техническими средствами бортового РПМ, РПД - источника ПС (НП), бортового и сервисного электронного оборудования ЛА и, если этого недостаточно, техническими средствами измерения, магнитной регистрации и обработки эффективных значений (уровней) НЧ-напряжения на телефонном выходе РПМ (типа НЧ-милливольтметра, средств магнитной регистрации и ЭВМ) в составе бортового или аэродромно-бортового ИВК ЛА, исключающими использование для этих целей измерительной аппаратуры общего и специального (сервисного) назначения типа измерительных антенн, измерительных приемников и анализаторов спектра ПС (НП).

Также заявленный способ обеспечивает возможность оперативного инструментального контроля основных показателей технического состояния РПМ - его работоспособности и эффективности (качества) функционирования при испытаниях и эксплуатации в составе ЛА в наземных и летных условиях, энергетических параметров ЭМО на борту ЛА на трассах и в зонах испытательных и эксплуатационных полетов ЛА и таких технических характеристик бортовых PC и бортового РНО как ЭМБС их РПМ и РПД, электродинамическая развязка и азимутальные диаграммы направленности бортовых и аэродромных бортовых антенн PC и РНО, что позволяет повысить зачетность и технико-экономическую эффективность наземных и летных испытаний ЛА по оценке технического состояния и технических характеристик бортового РПМ в составе ЛА, расширить арсенал технических решений и средств оперативного инструментального контроля технического состояния и технических характеристик РПМ в составе ЛА при испытаниях и эксплуатации ЛА, увеличить полноту и глубину контроля и за счет этого повысить безопасность полетов ЛА в сложной ЭМО в условиях воздействия аддитивных НП, сократить финансовые и трудовые затраты и затраты времени на материально-техническое обеспечение, подготовку и выполнение наземных и летных испытаний и на техническое обслуживание РПМ при эксплуатацию в составе ЛА по техническому состоянию.

2.2. Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе, предусматривающем включение бортового РПМ, аэродромного или бортового радиопередатчика (РПД) - источника ПС (НП) в штатных рабочих режимах радиоприема и соответственно радиопередачи излучения класса А3Е либо F3E («телефония» с двухполосной аналоговой AM либо ЧМ), усиление и преобразование частоты входного ВЧ-сигнала (ПС, НП) в РПМ на высокой (ВЧ) и ненулевых промежуточных (ПЧ) частотах, детектирование преобразованного сигнала (ПС, НП) в обычном (несинхронном) транзисторном или полупроводниковом амплитудном детекторе (АД) либо в аналогичном частотном детекторе (ЧД) дифференцирующего типа, усиление выходного НЧ-напряжения детектора в линейном усилителе нижних частот (УНЧ), автоматическую регулировку усиления (АРУ) РПМ по ВЧ, ПЧ и НЧ и дополнительно амплитудное ограничение преобразованных входных сигналов (ПС, НП) класса F3E для эффективной стабилизации уровней звуковых сигналов (речи) в наушниках авиагарнитуры оператора РПМ в ожидаемых условиях испытаний и эксплуатации РПМ в составе ЛА, в процессе наземных и летных испытаний ЛА по оценке электромагнитной безопасности и совместимости (ЭМБС) бортового РПМ с РПД наземных и бортовых радиостанций (PC), электродинамической развязки и диаграмм направленности аэродромных и бортовых антенн PC, а также при оперативном контроле технического состояния РПМ при эксплуатации в составе ЛА в наземных и летных условиях и электромагнитной обстановки (ЭМО) на борту ЛА на трассах и в зонах испытательных и эксплуатационных полетов выполняют дополнительный оперативный контроль (ДОК) РПМ в составе ЛА в трех эталонных односигнальных режимах контроля (ОРК) и предварительно (до начала ДОК) - градуировку нормированных амплитудных характеристик (АХ) РПМ в односигнальных режимах градуировки (ОРГ), аналогичных в основном ОРК РПМ.

При этом в процессе ДОК измеряют, регистрируют, выполняют статистическую обработку во времени и нормировку текущих эффективных значений (уровней)  НЧ-напряжения u_вых.n(t) на телефонном выходе РПМ преимущественно собственными техническими средствами РПМ, электронного оборудования ЛА, аэродромного (бортового) РПД - источника ПС (НП) и при необходимости сервисными НЧ-милливольтметром, магнитным регистратором и ЭВМ измерительно-вычислительного комплекса (ИВК) ЛА в трех (n=0, 1, 2) эталонных ОРК РПМ: в отсутствие на антенном входе РПМ ПС и НП в исходном (n=0) подготовительном ОРК, при воздействии напряжения ПС (НП) класса А3Е либо F3E

с эффективным значением (уровнем) несущей U_пс(нп), частотой несущей f_пс(нп), совпадающей или близкой выбранной рабочей литерной частоте РПМ f_рпм ≈ f_пс(нп), начальной фазой φ₀ и с типовыми, заданными в технической документации (ТД) эксплуатационными параметрами полезной информационной компоненты аналоговой AM m_пс(нп)(t) либо ЧМ Δf_пс(нп)(t) в 1-м (n=1) штатном ОРК и при воздействии ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) без полезной информационной модуляции (с немодулированной несущей U_пс(нп)) во 2-м (n=2) альтернативном ОРК;

требуемые ОРК РПМ обеспечивают включением (установкой) поочередно автоматически или по командам оператора РПМ соответствующих режимов работы аэродромного или бортового РПД - источника ПС (НП): при выключенном радиоизлучении РПД в исходном (n=0) ОРК РПМ, в штатном режиме радиопередачи основного излучения РПД класса А3Е либо F3E с типовыми, заданными в технической документации (ТД) эксплуатационными параметрами полезной информационной AM либо ЧМ в 1-м (n=1) штатном ОРК и в режиме радиопередачи основного излучения РПД без полезной информационной модуляции (с немодулированной несущей) во 2-м (n=2) альтернативном ОРК;

при статистической обработке результатов измерения и регистрации уровней НЧ-напряжения РПМ U_вых.n(t) в трех (n=0, 1, 2) ОРК определяют бортовой или аэродромной ЭВМ стандартными методами их усредненные во времени значения U_вых.n и среднеквадратичные отклонения ΔU_вых.n (после отбраковки грубых отклонений уровней U_вых.n(t) от их усредненных значений U_вых.n) в течение 3…5 секунд не более с объемом выборки N_n >> 1 и с частотой выборки не более 100 Гц; далее вычисляют значения:

соотношения усредненных уровней

характеризующие согласно их физического смысла нормированные (безразмерные) усредненные уровни U_вых.1, U_вых.2 НЧ-напряжения ПС (НП) u_вых.1(t), u_вых.2(t) на телефонном выходе РПМ в 1-м и соответственно во 2-м ОРК;

нормированных (безразмерных) среднеквадратичных отклонений

доверительных границ (дг) статистической оценки в гауссовом приближении нормированных усредненных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 при гарантированной вероятности их достоверной (правильной) оценки не менее 0,997:

после чего определяют путем графических построений или графо-аналитически на ЭВМ количественное значение уровня несущей U_пс(нп) напряжения ПС (НП) U_пс(нп)(t) по нормированным штатной δ_гвых.1(U_тс) и двум альтернативным δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) градуировочным АХ РПМ как функций уровня несущей U_тс квазигармонического тест-сигнала класса А3Е либо F3E на антенном входе РПМ

полученных предварительно (до начала ДОК) при градуировке АХ РПМ в трех эталонных односигнальных режимах градуировки (ОРГ), аналогичных в основном трем ОРК РПМ; при этом за измеренное на этапе ДОК значение уровня несущей ПС (НП) U_док=U_пс(нп) принимают то значение уровня тест-сигнала U_тс, при котором измеренное на этапе ДОК значение нормированного уровня δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 совпадает с нормированной градуировочной АХ δ_гвых.1 (U_тс), δ_гвых.2 (U_тс), δ_гвых.3 (U_тс) на ее монотонно изменяющемся участке (при 1<δ_вых.1<δ_{вых.1.mах}; 1>δ_вых.2>δ_вых.2.min; 1>δ_вых.3>δ_вых.3.min), т.е.

где U_рпд.1/U_рпд.2 - соотношение уровней несущей U_рпд.1, U_рпд.2 выходного ВЧ-сигнала u_рпд(t) РПД - источника ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) в 1-м и во 2-м ОРК РПМ;

δ_{вых.1.mах} - максимальное значение соотношения δ_вых.1 на верхнем плоском участке нормированной штатной АХ δ_вых.1(U_пс) как функции уровня несущей ПС U_пс;

δ_вых.2.min << 1, δ_вых.3.min << 1 - минимальное значение соотношения δ_вых.2, δ_вых.3 на нижнем плоском участке нормированных альтернативных АХ РПМ δ_вых.2(U_пс), δ_вых.3(U_пс) как функций уровня несущей ПС U_пс;

далее вычисленное значение U_док=U_док.1 ≈ U_док.3 используют для количественной оценки уровня несущей ПС (НП) U_пс(нп)=U_док на начальном плоском или немонотонно изменяющемся участке альтернативной градуировочной АХ δ_гвых.2 (U_тс)>1, а вычисленное значение U_док=U_док.2 ≈ U_док.3 - на монотонно убывающем участке АХ δ_гвых.2 (U_тс)<1;

аналогичным способом вычисляют доверительные границы статистической оценки измеренного уровня несущей ПС (НП) U_пс(нп)=U_док, а именно по пересечению верхних (+) и нижних (-) доверительных границ (3) нормированных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 с верхними (+) и нижними (-) доверительными границами нормированных градуировочных АХ δ_гвых.1(U_тс), δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) при U_тс=U_док, заданными общими выражениями, аналогичными выражениям (3);

амплитудное значение коэффициента AM М_пс(нп) либо девиации частоты ЧМ полезной информационной компоненты аналоговой AM m_пс(нп)(t) либо ЧМ Δf_пс(нп)(t) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) определяют заявленным способом по нормированной градуировочной ДХ РПМ δ_гвых.1(М_тс|U_тс) либо δ_гвых.1(Δf_max.тc|U_тc), полученной предварительно как функции коэффициента гармонической AM М_тс либо девиации частоты гармонической ЧМ Δf_max.тc тест-сигнала u_тс(t) (4) при фиксированном уровне несущей тест-сигнала U_тс=U_док как параметра указанных ДХ;

при этом за количественное значение коэффициента AM М_док либо девиации частоты ЧМ Δf_mах.док, измеренное на этапе ДОК, принимают то значение коэффициента гармонической AM М_тс либо девиации частоты гармонической ЧМ Δf_max.тc тест-сигнала u_тс(t) (4), при котором измеренное значение нормированного уровня δ_вых.1 совпадает с градуировочной ДХ δ_гвых.1(М_тс|U_док) либо δ_гвых.1(Δf_mах.тс|U_док), т.е.

далее измеренные значения М_док, Δf_mах.док и нормированного уровня δ_вых.3<1/ используют для определения на ЭВМ ЛА или ИВК эффективного значения (уровня) m_{опк.док}, Δf_{опк.док} остаточной паразитной компоненты (опк) AM m_пс(нп)(t) либо ЧМ напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) с учетом паразитного, вносимого РПМ амплитудного m_вш(t) либо фазового φ_вш(t) НЧ-шума по выражениям

после чего оценивают экспертными методами или автоматически на ЭВМ соответствие измеренных на этапе ДОК уровня несущей U_док, амплитудных значений М_док, Δf_max.док полезных информационных компонент и уровней m_{опк.док}, Δf_{опк.док} остаточных паразитных компонент AM m_пс(нп)(t) либо ЧМ Δf_пс(нп)(t) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) требованиям НТД.

2.3. Существенными отличительными признаками заявленного способа является также то, что количественную инструментальную оценку уровня несущей ПС (НП) на этапе ДОК выполняют согласно предложенным техническим решениям по рациональному выбору используемых технических средств, параметров и режимов их работы в трех (n=0, 1, 2) ОРК РПМ в следующей последовательности:

(а) в начале исходного (n=0) ОРК включают бортовой РПМ на выбранной рабочей литерной частоте f_рпм ≈ f_пс(нп) в режиме радиоприема входных ВЧ-сигналов (ПС, НП) класса А3Е либо F3E, устанавливают автоматически на ЭВМ или вручную органом ручной регулировки усиления (РРУ) максимальное усиление РПМ при выключенном подавителе шума (ПШ) РПМ бортовой радиостанции, а органом ручной регулировки громкости (РРГ) - номинальный, заданный в ТД уровень (эффективное значение) U_вых.нш напряжения собственного НЧ-шума u_вых.0(t) на телефонном выходе РПМ в отсутствие на выбранной рабочей частоте РПМ f_рпм входных ВЧ-сигналов (ПС, НП, иных внешних и внутренних ВЧ-помех) и акустических шумов ЛА недопустимых уровней, измеряют встроенным или сервисным вольтметром и регистрируют средствами магнитной регистрации или ЭВМ ЛА текущие значения уровня U_вых.0(t) напряжения НЧ-шума РПМ u_вых.0(t) в течение 3…5 секунд не более с объемом выборки N₀ >> 1 и частотой выборки F₀≤100 Гц;

(б) для обеспечения требуемых 1-го и 2-го ОРК РПМ включают (устанавливают) поочередно по командам оператора РПМ или автоматически ЭВМ соответствующие режимы работы аэродромного или бортового РПД - источника ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на рабочей литерной частоте f_рпд, выбранной из условий совпадения основного или побочного излучения РПД с основным каналом приема РПМ на рабочей литерной частоте f_рпм, измеряют встроенным вольтметром РПД и документируют уровни несущей U_рпд.1, U_рпд.2 выходного ВЧ-напряжения u_рпд(t) основного излучения РПД в 1-м и во 2-м режимах радиопередачи; при необходимости включают и выключают по командам оператора РПМ или автоматически ЭВМ затухание встроенных дискретно регулируемых аттенюаторов РПД и РПМ; моменты включения и выключения режимов работы бортового РПМ и РПД и затухания аттенюаторов РПМ и РПД регистрируют на борту ЛА в виде разовых команд;

(в) во время работы РПД - источника ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) в 1-м и во 2-м режимах радиопередачи подстраивают по частоте РПМ или РПД, если это предусмотрено в ТД, по максимальному уровню выходного НЧ-напряжения ПС (НП) U_вых.1(t) в 1-м ОРК РПМ и по минимальному уровню напряжения НЧ-шума U_вых.2(t) во 2-м ОРК РПМ после окончания переходных процессов в замкнутой системе АРУ РПМ, а затем измеряют вольтметром в 1-м ОРК и милливольтметром во 2-м ОРК и регистрируют бортовым или сервисным регистратором ЛА текущие значения уровня U_вых.1(t) НЧ-напряжения ПС (НП) u_вых.1(t) в 1-м ОРК и уровня U_вых.2(t) напряжения вносимого РПМ НЧ-шума u_вых.2(t) во 2-м ОРК в течение не более 3…5 секунд с объемом выборки и частотой выборки <100 Гц;

далее выключают автоматически или по командам оператора РПМ радиоизлучение РПД - источника ПС (НП) и в зависимости от технических возможностей бортовых ЭВМ ЛА и их программного обеспечения выполняют вторичную обработку измеренных уровней U_вых.n(t) (n=0, 1, 2) по выражениям (2), (3), (5)-(7) в полете в реальном или близком к реальному времени либо на аэродромной ЭВМ или на программируемом микрокалькуляторе после завершения полета ЛА.

2.4. Существенными отличительными признаками заявленного способа является также то, что градуировку АХ бортового РПМ с телефонным выходом выполняют предварительно (до начала ДОК) в лабораторно-стендовых условиях до установки РПМ на ЛА или после демонтажа РПМ с борта ЛА, или в составе ЛА в аэродромных условиях, используя в качестве источника ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) сервисный имитатор или программируемый генератор стандартных сигналов (ГСС), формирующий на антенном входе РПМ калиброванный тест-сигнал u_тс(t) (4) с регулируемым уровнем несущей U_тс в диапазоне 65…70 дБ относительно номинальной пороговой чувствительности РПМ по напряжению шума U_пор.нщ, с частотой несущей f_тс, совпадающей или близкой рабочей литерной частоте РПМ f_рпм, и с регулируемыми значениями коэффициента М_тс гармонической AM m_тс(t) либо девиации частоты Δf_max.тc гармонической ЧМ Δf_тс(t);

при этом градуировку АХ РПМ в трех односигнальных режимах градуировки (ОРГ), аналогичных в основном трем ОРК на этапе ДОК, выполняют согласно предложенным техническим решениям по рациональному выбору используемых технических средств, их параметров и режимов работы в следующем порядке:

(а) в начале исходного (n=0) подготовительного ОРГ включают РПМ в штатном режиме радиоприема входных ВЧ-сигналов (ПС, НП) класса А3Е либо F3E на выбранной (назначенной) рабочей литерной частоте f_рпм ≈ f_тс, устанавливают автоматически или вручную органом РРУ максимально возможное усиление РПМ по его телефонному НЧ-выходу при выключенном ПШ РПМ бортовой PC, а органом РРГ - номинальный, заданный в ТД уровень (эффективное значение) U_вых.нш напряжения НЧ-шума РПМ u_гвых.0(t) при выключенном имитаторе тест-сигнала u_тс(t) (4); измеряют встроенным или внешним вольтметром текущие значения уровня U_гвых.0(t) напряжения НЧ-шума РПМ u_гвых.0(t) и регистрируют эти значения ЭВМ с объемом выборки N₀ >> 1 и частотой выборки F₀≤100 Гц;

(б) в 1-м (n=1) штатном ОРГ РПМ включают сервисный имитатор или ГСС на выбранной рабочей частоте РПМ f_рпм ≈ f_тс, в режиме генерации тест-сигнала u_тс(t) (4) с коэффициентом М_тс гармонической AM m_тс(t) либо с девиацией частоты Δf_max.тc гармонической ЧМ Δf_тс(t) тест-сигнала u_тс(t) (4), имитирующего ПС (НП) u_пс(нс)(t) (1) в 1-м (n=1) штатном ОРК РПМ, а во 2-м (n=2) альтернативном ОРГ РПМ - в режиме генерации тест-сигнала u_тс(t) (4) без полезной гармонической AM m_тс(t) либо ЧМ  (с немодулированной несущей U_тс); последовательно устанавливают дискретные значения уровня несущей тест-сигнала U_тс в пределах от начального значения, равного номинальной пороговой чувствительности РПМ по напряжению шума U_пор.нш, до значений, превышающих уровень шума U_пор.нш на 65…70 дБ, сначала с шагом 3…5 дБ до значений 20…25 дБ, а затем с шагом 10…15 дБ до значений 65…70 дБ, одновременно измеряют вольтметром в 1-м ОРГ и милливольтметром во 2-м ОРГ и регистрируют сервисными средствами магнитной регистрации или ЭВМ текущие значения уровней выходного НЧ-напряжения РПМ U_гвых.1(t) в 1-м ОРГ и U_гвых.2(t) во 2-м ОРГ при каждом установленном уровне несущей тест-сигнала U_тс;

(в) после чего выключают сервисный имитатор или ГСС и приступают к статистической обработке бортовой или аэродромной ЭВМ текущих значений уровней НЧ-напряжения РПМ U_гвых.n (t), измеренных в трех (n=0, 1, 2) ОРГ, при этом вычисляют стандартными методами при каждом установленном уровне несущей тест-сигнала U_тс значения усредненных уровней U_гвых.0, U_гвых.1(U_тс), U_гвых.2(U_тс) и их среднеквадратичных отклонений ΔU_гвых.0, ΔU_гвых.1(U_тс), ΔU_гвых.2(U_тc), а затем нормируют усредненные уровни U_гвых.1(U_тс), U_гвых.2(U_тc) и среднеквадратичные отклонения ΔU_гвых.0, ΔU_гвых.1(U_тс), ΔU_гвых.2(U_тс) относительно номинального уровня НЧ-шума U_вых.нш ≈ U_гвых.0, установленного в начале исходного (n=0) ОРГ и уточненного по результатам вычисления усредненного уровня собственного НЧ-шума РПМ U_гвых.0, при этом вычисляют и регистрируют бортовыми или аэродромными средствами значения нормированных (безразмерных) усредненных уровней

нормированных (безразмерных) среднеквадратичных отклонений

доверительных границ (дг) статистической оценки в гауссовом приближении нормированных усредненных уровней δ_гвых.n(U_тс); n=1, 2, 3, при гарантированной вероятности их достоверной (правильной) оценки не менее 0,997:

(г) значения нормированных уровней δ_гвых.1(U_тс), δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) и их доверительных границ, вычисленные по общим выражениям (8), (9), регистрируют аэродромной или бортовой ЭВМ в виде двумерных массивов числовых данных, отображают эти данные на экране монитора ЭВМ в виде графиков нормированных градуировочных АХ РПМ δ_гвых.1(U_тс), δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) и их доверительных границ в двойном логарифмическом масштабе как функций уровня несущей тест-сигнала U_тс, документируют указанные графики в виде их распечаток на бумажном носителе принтером ЭВМ, а затем используют их на этапе ДОК РПМ для количественной оценки энергетических параметров напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) по результатам измерения на этапе ДОК нормированных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 и их доверительных границ по алгоритмам п. 2.2 и п. 2.3;

(д) для обеспечения количественной оценки амплитудных значений полезной информационной компоненты AM m_пс(нп)(t) либо ЧМ Δf_пс(нп)(t) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) по нормированной градуировочной ДХ РПМ δ_гвых.1(М_тс|U_док) либо выполняют в 1-м ОРГ РПМ дополнительно измерение, регистрацию, статистическую обработку и нормировку текущих эффективных значений (уровней) выходного НЧ-напряжения РПМ U_гвых.1(t) в 1-м штатном ОРГ РПМ при нескольких (не менее пяти-семи) фиксированных значениях коэффициента гармонической AM М_тс либо девиации частоты гармонической ЧМ Δf_max.тc тест-сигнала u_тс(t) (4) с шагом не более 15…20% от максимальных эксплуатационных значений М_тс, Δf_max.тc до 15…20% от этих значений и далее с шагом 2,5…5% до 0,5…1% включительно при всех значениях уровня несущей тест-сигнала U_тс, указанных в п. 2.4(б); после чего приступают к обработке результатов измерений по выражениям (8), (9) на ЭВМ с монитором и принтером; при этом сначала по графикам нормированных градуировочных АХ РПМ δ_гвых.1(U_тс|М_тс) либо δ_гвых.1(U_тc|Δf_max.тc) определяют их значения при фиксированном значении уровня несущей тест-сигнала U_тс=U_док, а затем используют вычисленные значения АХ δ_гвых.1(U_док|М_тс), δ_гвых.1(U_док|Δf_mах.тс) в качестве фиксированных значений нормированной градуировочной ДХ РПМ

как функции коэффициента гармонической AM М_тс либо девиации частоты гармонической ЧМ Δf_max.тc тест-сигнала u_тс(t) (4) при фиксированном уровне его несущей U_тс=U_док как параметра ДХ (10), а затем используют нормированную градуировочную ДХ δ_гвых.1(М_тс|U_док) либо δ_гвых.1(Δf_mах.тс|U_док) для определения амплитудных значений полезной информационной компоненты и эффективных значений (уровней) остаточной паразитной компоненты AM m_пс(нп)(t) либо ЧМ Δf_пс(нп)(t) напряжения ПС (НП) u_пc(нп)(t) (1) по выражениям (6), (7) и алгоритмам подраздела 2.2.

2.5. Существенными отличительными признаками заявленного способа является то, что в том случае, когда измеренные значения нормированных уровней δ_вых.2., δ_вых.3, заданных общими выражениями (2), находятся одновременно на нижних плоских участках нормированных альтернативных АХ δ_вых.2(U_пс(нп)) и δ_вых.3(U_пс(нп)), то повторяют процесс ДОК РПМ в 1-м и 2-м ОРК при включенном затухании встроенного дискретно регулируемого ВЧ-аттенюатора РПМ и, если этого недостаточно, аналогичного аттенюатора РПД - источника ПС (НП), при этом фактическую суммарную величину затухания δ_атт указанных аттенюаторов в 1-м и 2-м ОРК РПМ на этапе повторных измерений устанавливают такой, чтобы новое вычисленное значение уровня несущей (НП) находилось на монотонно убывающем участке нормированной альтернативной градуировочной АХ δ_гвых.2(U_тс)>0,002…0,003; после чего новое значение несущей ПС (НП) в децибелах (дБ) увеличивают на фактическую величину затухания δ_атт в децибелах (дБ), т.е. принимают, что

Существенным отличием заявленного способа является также то, что использование нормированных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 (2) и нормированных градуировочных АХ и ДХ, заданных общими выражениями (8) и (10) соответственно, позволяет ослабить влияние на результаты ДОК и градуировки АХ РПМ разного рода долговременных дестабилизирующих воздействий и факторов, в их числе климатических воздействий на бортовой РПМ в составе ЛА, старения и деградации параметров электрорадиоэлементов (ЭРЭ) входных функциональных устройств РПМ по мере выработки их ресурса при испытаниях и эксплуатации ЛА, долговременной нестабильности номинального коэффициента шума F_нш(U_вх) и коэффициента усиления K_нш(U_вх) напряжения входного ВЧ-шума РПМ u_сш(t) по телефонному выходу РПМ, зависящих от уровня несущей входного ВЧ-сигнала РПМ (ПС, НП) U_вх при работе замкнутой системы АРУ и технических средств амплитудного ограничения входного ЧМ-сигнала (ПС или НП) u_вx(t) в РПМ, что обеспечивает высокую долговременную стабильность и повторяемость результатов ДОК РПМ в составе ЛА в наземных и летных условиях и градуировки нормированных АХ РПМ в лабораторно-стендовых условиях до установки РПМ на ЛА или после демонтажа РПМ с борта ЛА.

По совокупности существенных признаков, изложенных выше в подразделах 2.2-2.5, заявленный способ не имеет прямых аналогов среди известных односигнальных прямых и косвенных способов измерения энергетических параметров напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на антенном входе РПМ измерительной аппаратурой общего и специального (сервисного) назначения типа измерительных приемников и анализаторов спектра, предложенных в патентах [3-6], и среди известных способов измерения параметров РПМ, изложенных в НТД и ТД [1, 7-9].

2.6. Возможность практической реализации заявленного способа многократно подтверждена результатами реальных испытаний РПМ с телефонном выходом серийных образцов бортовых радиостанций и бортового РНО в составе нескольких типов ЛА по ЭМС и объясняется из физических соображений и теоретического анализа тем, что нормированные уровни δ_вых.2, δ_вых.3 напряжения u_вых.2(t) вносимого РПМ НЧ-шума на телефонном выходе РПМ во 2-м ОРК являются однозначными монотонными функциями уровня несущей ПС (НП) U_пс(нп) (1) в динамическом диапазоне уровней несущей U_пс(нп), достигающем обычно 50…55 дБ относительно номинальной пороговой чувствительности РПМ по напряжению ВЧ-шума U_пор.нш в полосе пропускания РПМ по телефонному выходу ≤3,5 кГц. При необходимости динамический диапазон измерений уровней несущей U_пс(нп) заявленным способом можно расширить на 40…50 (до 95…100 дБ) при включении в 1-м и во 2-м ОРК РПМ затухания встроенных дискретно регулируемых аттенюаторов РПМ и РПД - источника ПС (НП).

Эти утверждения подтверждают графики нормированных градуировочных амплитудных характеристик (АХ) (8) на фиг. 3, фиг. 4 и детекторной характеристики (ДХ) (10) на фиг. 5, полученных по результатам градуировки нормированных АХ РПМ серийной бортовой МВ-радиостанции «Баклан» заявленным способом.

3. Перечень чертежей

3.1. Сущность заявленного изобретения поясняется прилагаемыми фиг. 1-5.

Фиг. 1. Типовая структурная схема бортового или аэродромно-бортового измерительно-вычислительного комплекса (ИВК), обеспечивающего оперативную инструментальную оценку энергетических параметров ПС и НП на антенном входе РПМ с телефонным выходом в составе ЛА в наземных и летных условиях в процессе дополнительного оперативного контроля (ДОК) РПМ.

Фиг. 2. Типовая структурная схема аэродромного или аэродромно-бортового ИВК, обеспечивающего градуировку нормированных АХ бортового РПМ с телефонным выходом.

Фиг. 3. Нормированные градуировочные АХ δ_гвых.1(U_тс) (кривая 18), δ_гвых.2(U_тс) (кривая 19) и δ_гвых.3(U_тс) (кривая 20) РПМ серийной бортовой MB-радиостанции «Баклан» в двойном логарифмическом масштабе, вычисленные по выражениям (8), как функции уровня несущей тест-сигнала U_тс.

Фиг. 4. Семейство нормированных градуировочных АХ δ_гвых.1(U_тс|М_тс) (кривые 18, 19, 23-27), включая штатную АХ δ_гвых.1(U_тс)=δ_гвых.1(U_тс|М_тс=0,9) (кривая 18) и альтернативную АХ δ_гвых.2(U_тс)=δ_гвых.1(U_тс|М_тс=0) (кривая 19), РПМ бортовой MB-радиостанции «Баклан» в двойном логарифмическом масштабе как функций уровня несущей тест-сигнала U_тс при фиксированных значениях коэффициента гармонической AM тест-сигнала М_тс=0,9, 0,3, 0,2, 0,1, 0,05, 0,01, 0 как параметра АХ.

Фиг. 5. Нормированная градуировочная детекторная характеристика (ДХ) δ_гвых.1(М_тс|U_док) (кривая 28) РПМ бортовой МВ-радиостанции «Баклан» в логарифмическом масштабе по оси ординат и в линейном масштабе по оси абсцисс как функции коэффициента гармонической AM тест-сигнала М_тс при фиксированном значение уровня несущей тест-сигнала U_тс=U_док=500 мкВ как параметра ДХ.

На оси ординат графиков фиг. 3 и фиг. 5 отложены значения (точки) нормированных (безразмерных) уровней δ_вых.2, δ_вых.3 и δ_вых.1, измеренных заявленным способом в 1-м и 2-м ОРК на этапе ДОК РПМ, и через эти точки проведены горизонтальные линии 21, 22 и 29, пересечение которых с нормированными градуировочными АХ РПМ δ_гвых.2(U_тс) (кривая 19), δ_гвых.3(U_тс) (кривая 20) и с ДХ δ_гвых.1(М_тс|U_тс) (кривая 28) позволяет определить заявленным способом количественное значение уровня несущей U_док напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) и амплитудное значение коэффициента М_док полезной информационной компоненты аналоговой AM этого напряжения.

3.2. В состав бортового либо аэродромно-бортового ИВК фиг. 1, обеспечивающего в процессе ДОК РПМ оперативную инструментальную оценку энергетических параметров напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на антенном входе бортового РПМ в составе ЛА в наземных и летных условиях, в типовом случае входят:

приемная антенна 1, соединенная ВЧ-разъемами АФТ 2 через согласующее устройство с антенным входу бортового РПМ 3;

встроенный бортовой или сервисный вольтметр 4а и/или милливольтметр 4б, (например, сервисный вольтметр типа В3-10 и милливольтметры типа В3-41, В3-42 или малогабаритные цифровые мультиметры типа АРРА-301, АРРА-302 или им аналогичные) для измерения эффективного значения (уровня) выходного НЧ-напряжения РПМ u_вых.n(t) в трех (n=0, 1, 2) ОРК РПМ;

встроенные бортовые или сервисные технические средства магнитной регистрации 5 текущих значений уровней U_вых.n(t) выходного НЧ-напряжения РПМ u_вых.п(t) в трех (n=0, 1, 2) ОРК РПМ;

встроенные бортовые или сервисные вычислительные средства 6 (ЭВМ или программируемый микрокалькулятор), обеспечивающие статистическую обработку во времени текущих значений уровней НЧ-напряжения U_вых.n(t), измеренных в трех ОРК РПМ, вычисление нормированных усредненных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 (2) и их доверительных границ (3) и определение путем графических построений или графо-аналитически на ЭВМ основных энергетических параметров напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) по вычисленным значениям уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 и нормированным градуировочным АХ и ДХ РПМ, полученным заявленным способом предварительно с использованием ИВК фиг. 2 по выражениям (8) и (10);

встроенное бортовое или сервисное техническое средство 7 типа многофункционального индикатора (МФИ) ЛА или монитора сервисной ЭВМ 6 для отображения на экране МФИ или монитора ЭВМ графиков нормированных градуировочных АХ и ДХ РПМ и результатов определения энергетических параметров ВЧ-напряжения ПС (НП) по вычисленным значениям нормированных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3;

встроенное бортовое или сервисное техническое средство 8 типа съемного энергонезависимого накопителя (флеш-карты) для накопления результатов вычисления нормированных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3, нормированных градуировочных АХ и ДХ РПМ и результатов определения энергетических параметров ПС (НП);

сервисное техническое средство 9 типа принтера или графопостроителя ЭВМ 6 для документирования в виде графиков на бумажном носителе градуировочных АХ и ДХ РПМ, результатов вычисления нормированных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 и энергетических параметров напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1);

наземный или бортовой РПД 10 - источник напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) для РПМ 3, соединенный ВЧ-разъемом АФТ 11 с передающей антенной 12;

встроенный или сервисный вольтметр 13 для измерения уровня ВЧ-напряжения основного излучения РПД 10 на входе АФТ 11 в 1-м и 2-м ОРК РПМ;

двухпозиционный переключатель 14 для обнуления модулирующего напряжения на сигнальном входе амплитудного или частотного модулятора РПД 10 с целью минимизации влияния кондуктивных НЧ-помех и мощных акустических шумов ЛА на уровни остаточной паразитной компоненты AM и ЧМ радиоизлучения РПД с немодулированной несущей во 2-м альтернативном ОРК РПМ;

внешний или сервисный источник 15 модулирующего напряжения для РПД 10 в штатном режиме излучения класса А3Е либо F3E с требуемыми параметрами полезной информационной AM либо ЧМ в 1-м ОРК РПМ (как вариант - микрофон или ларингофон оператора РПД при модуляции голосом при быстром счете 1, 2, 3, 4 и т.д. в течение нескольких секунд).

В состав ИВК фиг. 2, обеспечивающего градуировку нормированных АХ бортового РПМ 3, входят те же функциональные устройства 3-9, 13-15, что и в ИВК фиг. 1, и дополнительно:

сервисный имитатор 16 или как вариант программируемый ГСС, формирующий калиброванный тест-сигнал u_тс(t) (4) на антенном входе РПМ с регулируемыми (программируемыми) уровнем несущей U_тс и параметрами гармонической AM либо ЧМ в требуемых диапазонах их изменений;

калиброванный ВЧ-кабель 17 с ВЧ-разъемом для подключения сервисного имитатора или ГСС 16 к антенному входу РПМ 3.

3.3. Ниже приведены краткие сведения о типовом функциональном составе бортового РПМ 3 в составе ИВК фиг. 1 и фиг. 2 для основного наиболее сложного варианта аппаратурной реализации заявленного способа в супергетеродинном РПМ бортовой ДКМВ- или MB-радиостанции ЛА.

В этом случае источником ПС на антенном входе анализируемого РПМ 3 одной из бортовой радиостанции ЛА являются РПД аэродромной ДКМВ- или МВ-радиостанции командно-диспетчерского пункта (КДП) УВД на трассах и в зонах полета ЛА либо РПД бортовой ДКМВ- или MB-радиостанции другого ЛА, с которыми оператором бортового РПМ установлена и поддерживается на этапе ДОК двусторонняя радиосвязь на назначенных литерных частотах в диапазоне ДКМВ или MB, а источником НП - РПД всех других радиостанций ЛА, КДП и других ЛА, работающие одновременно или в комплексе с анализируемым РПМ в совпадающих или сопредельных диапазонах СВ, ДКМВ, MB или ДМВ.

В типовом случае в состав радиоприемного тракта (РПМ) бортовой радиостанции ЛА (от его антенного ВЧ-входа до телефонного НЧ-выхода включительно) в штатном режиме радиоприема излучения класса А3Е либо F3E входят:

усилители и преобразователи частоты входных ВЧ-сигналов (ПС, НП) по высокой (ВЧ) и ненулевых промежуточным (ПЧ) частотам;

обычный (несинхронный) полупроводниковый или транзисторный амплитудный детектор (АД) либо аналогичный частотный детектор (ЧД) дифференцирующего типа, обеспечивающий линейное детектирование преобразованного напряжения ПС (НП) класса А3Е либо F3E (без использования вспомогательного опорного сигнала для синхронного детектирования ПС (НП) с AM либо ЧМ и для восстановления несущей ПС (НП) с однополосной AM) или программные средства, реализующие процессы детектирования в указанных детекторах РПМ с цифровой обработкой сигналов;

линейный УНЧ с АРУ, обеспечивающий усиление выходного НЧ-напряжения АД u_ад(t) либо ЧД u_чд(t), и подавитель шума (ПШ) на телефонном выходе РПМ, обеспечивающий ослабление на 20…30 дБ напряжения собственного НЧ-шума в отсутствия и при слабом НЧ-напряжении ПС (НП) на телефонном выходе РПМ;

система задержанно-усиленной автоматической регулировки усиления (АРУ) РПМ на ВЧ, ПЧ и НЧ в штатных режимах радиоприема излучения класса А3Е либо F3E и технические средства амплитудного ограничения в РПМ ЧМ-напряжения ПС (НП) , обеспечивающие в итоге эффективную стабилизацию уровней полезных звуковых сигналов в наушниках авиагарнитуры оператора РПМ во всех ожидаемых условиях испытаний и эксплуатации ЛА;

совмещенный синтезатор дискретных литерных частот РПД и гетеродинных ВЧ- и ПЧ-сигналов РПМ с кварцевой стабилизацией частоты.

3.4. Нормальное функционирование бортовой радиостанции в составе ИВК фиг. 1 на этапах подготовки и выполнения ДОК РПМ обеспечивают:

совмещенная приемопередающая антенна 1, соединенная ВЧ-разъемами антенно-фидерного тракта (АФТ) 2 через согласующее устройство с антенным входом РПМ 3 в штатных режимах радиоприема и с выходом РПД радиостанции в штатных режимах радиопередачи излучения класса А3Е либо F3E;

совмещенный дистанционно управляемый аттенюатор с дискретно регулируемым затуханием, включенный на антенном входе РПМ при работе радиостанции в штатных режиме радиоприема и с выходом РПД - в штатных режимах радиопередачи;

электронные пульты и органы (ручки, кнопки) электродистанционного управления параметрами и режимами работы РПМ и РПД (их рабочей литерной частотой, видом модуляции, ручной регулировки усиления (РРУ) РПМ и/или громкости (РРГ) на телефонном НЧ-выходе РПМ и др.);

встроенная система контроля (ВСК) исправности РПМ и РПД радиостанции при работе радиостанции в режиме «Контроль»;

устройства сопряжения бортовой радиостанции с бортовыми и сервисными электронными системами регистрации, накопления, обработки и отображения измерительной информации о техническом состоянии РПМ и РПД радиостанции и с штатными бортовыми средствами электронной, звуковой и световой индикации и сигнализации ЛА, которые отличаются большим разнообразием и требуют уточнения для каждого конкретного типа радиостанции;

нажимные переключатели (тангенты), размещенные на рычагах управления ЛА в кабине пилотов и обеспечивающие при их нажатии включение РПД радиостанции в выбранном режиме радиопередачи излучения класса А3Е либо F3E («телефония» с двухполосной аналоговой AM либо ЧМ) при модуляции основного излучения РПД звуковым сигналом (голосом), а при их отжатии - выключение радиоизлучения РПД и включение РПМ в штатном режиме радиоприема излучения класса А3Е либо F3E; низкоомные или высокоомные наушники авиагарнитуры экипажа ЛА, подключенные к телефонному выходу РПМ непосредственно или через самолетное переговорное устройство (СПУ) для прослушивания и органолептической оценки уровней и качества (разборчивости) звуковых сигналов (речи) в баллах по пятибалльной системе;

ларингофоны авиагарнитуры, являющиеся источником модулирующего НЧ-напряжения для амплитудного либо частотного модулятора РПД в режимах радиопередачи излучения класса А3Е либо F3E при модуляции основного излучения РПД звуковым сигналом (голосом) оператора бортовой радиостанции.

Все перечисленные технические средства бортового РПМ, сопряженного с ним электронного и сервисного оборудование ЛА и аэродромного или бортового РПД - источника ПС (НП) обеспечивают в совокупности в составе ИВК фиг. 1 и ИВК фиг. 2 реализацию (осуществление) предложенных технических решений по рациональному выбору используемых технических средств, параметров и режимов их работы на этапах ДОК РПМ и градуировки нормированных АХ РПМ заявленным способом и решение поставленной задачи - оперативной инструментальной оценки энергетических параметров ПС и НП на антенном входе РПМ на основе иных радиотехнических принципов, технических решений и средств, чем в известных способах [3-6], а именно по результатам измерения, регистрации, статистической обработки и нормировки эффективных значений (уровней) НЧ-напряжения u_вых.1(t), u_вых.2(t) на телефонном выходе РПМ в 1-м и во 2-м ОРК РПМ, обусловленного полезной информационной компонентой AM либо ЧМ напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на антенном входе РПМ в 1-м ОРК и соответственно паразитным, вносимым РПМ амплитудным либо фазовым НЧ-шумом, являющимся источником полезной информации о параметрах ПС (НП) на антенном входе РПМ, без привлечения для этих целей измерительной аппаратуры общего и специального (сервисного) назначения типа измерительных антенн, измерительных приемников или анализаторов спектра и без нарушения функциональной и конструктивной целостности РПМ и его АФТ в составе ЛА при подключении измерительной аппаратуры непосредственно к АФТ после отстыковки ВЧ-разъема АФТ от антенного входа РПМ.

4. Раскрытие сущности и осуществление заявленного изобретения

4.1. Для раскрытия сущности заявленного изобретения и теоретического обоснования возможности его практической реализации на основе иных радиотехнических принципах, технических решения и средств, чем в измерительной аппаратуре типа измерительных приемников и анализаторов спектра общего и специального (сервисного) назначения, следует учесть, что реальный входной ВЧ-сигнал u_вх(t) бортового РПМ в штатном режиме радиоприема ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) без полезной информационной AM либо ЧМ во 2-м ОРК представляет собой аддитивную смесь квазигармонического ВЧ-напряжения ПС (НП)

с уровнем немодулированной несущей U_пс(нп), частотой несущей f_пс(нп), начальной фазой φ₀ и низкими уровнями остаточной паразитной компоненты (опк) аналоговой AM m_опк(t)<<1 и ФМ φ_опк(t)<<1 и напряжения широкополосных собственных ВЧ-шумов РПМ u_сш(t) (тепловых, дробовых, шумов токораспределения и др. пассивных и активных электрорадиоэлементов (ЭРЭ) входных функциональных устройств бортового РПМ), приведенных к его антенному входу и проявляющих себя в процессе предварительной и первичной обработки напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (12) в РПМ в виде паразитных, вносимых РПМ амплитудного m_вш(t) и фазового φ_вш(t) НЧ-шумов, причем эффективные значения (уровни) этих шумов на телефонном выходе РПМ однозначно и монотонно зависят от уровня несущей U_пс(нп) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) и, как следствие, являются источником полезной информации об уровне несущей ПС (НП) U_пс(нп) при оперативной инструментальной оценке энергетических параметров ПС (НП) заявленным способом.

Реальный входной ВЧ-сигнал РПМ u_вх(t)=u_пс(нп)(t)+u_сш(t) во 2-м ОРК можно представить в виде единого квазигармонического сигнала

который в общем случае отличается от ВЧ-напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (12) уровнем несущей U_вх>U_пс(нп) и дополнительно наличием паразитных, вносимых РПМ амплитудного и фазового φ_вш(t) НЧ-шумов, обусловленных в основном собственными ВЧ-шумами u_сш(t) входных функциональных устройств РПМ.

В процессе предварительной и первичной обработки (усиления и преобразования частоты) входного сигнала u_вх(t) (13) в РПМ на ВЧ и ненулевых ПЧ амплитудные спектры вносимого АШ m_вш(t) и ФШ φ_вш(t) и остаточной паразитной компоненты AM m_опк(t) и ФМ φ_опк(t) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (12) подвергаются в основном линейной фильтрации в пределах полосы пропускания выходного (оконечного) УПЧ РПМ, а затем после амплитудного либо частотного детектирования преобразованного (пр) ВЧ-сигнала u_пр.вx(t) (13) в обычном (несинхронном) амплитудном детекторе (АД) либо в аналогичном частотном детекторе (ЧД) дифференцирующего типа - дополнительной фильтрации в линейном УНЧ РПМ в пределах полосы пропускания РПМ по телефонному выходу Δf_{рпм.вых}≤3,5 кГц.

4.2. Используя результаты анализа статистических характеристик огибающей и фазы аддитивной смеси гармонического сигнала и широкополосного нормального шума, изложенные в технической литературе (например, в монографии [10] В. И. Тихонов. Нелинейные преобразования случайных процессов. - М.: Радио и связь, 1986, стр. 35-38 и стр. 40, 41), можно показать, что в первом приближении при уровнях немодулированной несущей ПС (НП) U_пс(нп), превышающих минимальный уровень входного ВЧ-сигнала РПМ U_вx.min=(3…5) U_пор.нш, паразитные, вносимые РПМ АШ m_вш(t) и ФШ φ_вш(t) на телефонном выходе РПМ равновелики (в среднеквадратичном), подчинены близким к нормальному законам распределения вероятностей (для вносимого АШ m_вш(t) - распределению Релея - Райса), не коррелированы в совпадающие моменты времени, а их среднеквадратичные значения (уровни) не превышают 0,1…0,15 (или минус 16…20 дБ) и монотонно уменьшаются, стремясь к нулю при безграничном увеличении уровня немодулированной несущей ПС (НП) U_пс(нп). Этим закономерностям подчинен также вносимый РПМ частотный шум (ЧШ) Δf_вш(t), поскольку по определению вносимый ЧШ Δf_вш(t) является первой производной вносимого ФШ с нормирующим коэффициентом 2π, т.е. 2π Δf_вш(t)=dφ_вш(t)/dt, а уровни вносимых ЧШ и ФШ в полосе пропускания РПМ по телефонному выходу Δf_{рпм.вых} прямо пропорциональны друг другу.

Так как выходное НЧ-напряжение РПМ u_вых.2(t) во 2-м ОРК РПМ формируют в процессе амплитудного либо частотного детектирования преобразованного квазигармонического входного сигнала РПМ u_пр.вх(t) (13) с последующим усилением и фильтрацией выходного НЧ-напряжения АД u_ад(1) либо ЧД u_чд(t) в линейном УНЧ с АРУ, то уровень выходного НЧ-напряжения РПМ U_вых.2(t) во 2-м ОРК РПМ пропорционален суммарному уровню вносимого РПМ АШ m_вш(t) либо ФШ φ_вш(t) и остаточной паразитной компоненты AM m_опк(t) либо ФМ φ_опк(t) входного сигнала АД либо ЧД u_пр.вх(t). Вследствие этого диапазон монотонного уменьшения нормированных уровней δ_вых.2(U_вх) и δ_вых.3(U_вх), вычисленных по результатам измерения, усреднения во времени и нормировки текущих значений уровня выходного НЧ-напряжения РПМ U_вых.2(t) во 2-м ОРК, совпадает с диапазоном монотонного уменьшения суммарного уровня вносимого РПМ АШ m_вш(t) либо ФШ φ_вш(t) и остаточной паразитной AM либо ФМ φ_опк(t) входного сигнала АД либо ЧД u_пр.вx(t) при увеличении уровня несущей U_вх входного ВЧ-сигнала РПМ u_вx(t) (13). Фактически диапазон монотонного уменьшения нормированных уровней δ_вых.2(U_вх), δ_вых.3(U_вх) при увеличении уровня немодулированной несущей U_вх ограничен уровнем остаточной паразитной компоненты AM m_опк(t) либо ФМ φ_опк(t) аэродромного или бортового РПД - источника ПС (НП) во 2-м ОРК РПМ.

Согласно требованиям НТД [7, 8] предельно допустимые относительные уровни остаточной паразитной компоненты AM и ЧМ (ФМ) РПД бортовых и аэродромных PC и аэродромного РНО не должны превышать 1% (минус 40 дБ). Обычно эти требования выполняются на практике с запасом не менее 10…15 дБ. Кроме того, линейный УНЧ с АРУ РПМ бортовой PC частично подавляет на 20…25 дБ слабые выходные НЧ-сигналы РПМ, не превышающие порог срабатывания подавителя шума (ПШ). По этим причинам фактические уровни остаточной паразитной AM m_опк(t) либо ФМ на телефонном выходе РПМ во 2-м ОРК и ОРГ РПМ обычно не превышают минус 50…55 дБ относительно номинального напряжения усредненного уровня НЧ-шума РПМ U_вых.нш=U_вых.0, установленного на начальном этапе ДОК и градуировки нормированных АХ РПМ (в линейном режиме его работы в отсутствие входного ВЧ-сигнала (U_вх=0) и тест-сигнала (U_тс=0) при воздействии на антенном входе РПМ лишь напряжения ВЧ-шума u_нш(t).

Именно это и обеспечивает возможность измерения заявленным способом уровней несущей U_пс(нп) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1)), превышающих пороговую чувствительность РПМ U_пор.нш на 55…60 дБ. Включение в 1-м и во 2-м ОРК РПМ затухания встроенных аттенюаторов бортового РПМ и аэродромного или бортового РПД - источника ПС (НП) с дискретно регулируемым затуханием каждого аттенюатора на 20…25 дБ и с суммарным затуханием 40…50 дБ позволяет дополнительно увеличить диапазон измеряемых уровней несущей ПС (НП) U_пс(нп) на 40…50 дБ (до значений 95…100 дБ) во всем диапазоне эксплуатационных значений уровней несущей ПС (НП) U_пс(нп). Существуют также реальные возможности дальнейшего увеличения на 20…25 дБ диапазона измеряемых уровней несущей ПС (НП) U_пc(нп) заявленным способом при снижении уровней дискретных составляющих остаточной паразитной компоненты AM и ФМ РПД аэродромных и бортовых радиостанций и аэродромного РНО до технически реализуемых уровней амплитудных и фазовых НЧ-шумов РПД, не превышающих в типичном случае минус 130…140 дБ/Гц для амплитудных и минус 100…110 дБ/Гц для фазовых НЧ-шумов.

4.3. О фактической форме штатной и двух альтернативных нормированных градуировочных АХ РПМ δ_гвых.1(U_тс) и δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) в типовом случае можно судить по графикам 18, 19, 20 фиг. 3, полученным при градуировке заявленным способом по алгоритмам подраздела 2.4 РПМ серийной бортовой MB-радиостанции «Баклан» в штатном режиме «телефония» с двухполосной аналоговой AM в лабораторно-стендовых условиях с использованием ИВК фиг. 2. По оси ординат графиков 18, 19, 20 фиг. 3 и графиков 18, 19, 23-27 фиг. 4 отложены в логарифмическом масштабе значения нормированных уровней δ_гвых.1, δ_гвых.2, δ_гвых.3, рассчитанные по общим выражениям (8) при номинальном уровне НЧ-шума РПМ U_вых.нш ≈ U_вых.0=20 В, установленном в начале исходного (n=0) ОРГ РПМ, а по оси абсцисс - значения уровня несущей тест-сигнала U_тс в микровольтах (мкВ) в пределах от 1 мкВ до 10 мВ, превышающего исходный номинальный уровень собственного ВЧ-шума РПМ U_пор.нш ≈ 1 мкВ на +80 дБ (в 10⁴ раз).

На фиг. 4 приведены графики семейства штатных нормированных градуировочных АХ δ_гвых.1(U_тс|M_тс), полученные при номинальном уровне НЧ-шума РПМ U_вых.нш=30 В при нескольких фиксированных значениях коэффициента гармонической AM тест-сигнала М_тс с номинальной частотой модуляции 1 кГц:

при трех характерных значениях коэффициента М_тс: при типовом (эталонном) эксплуатационном значении М_тс=0,9 (график 18 фиг. 3 и фиг. 4), при минимально допустимом (номинальном) эксплуатационном значении М_тс=0,3 (график 23 фиг. 4) и в отсутствие полезной AM М_тс=0 (график 19 фиг. 3 и фиг. 4);

при трех промежуточных значениях коэффициента AM М_тс=0,2, 0,1, 0,05 (кривые 24, 25, 26) и при М_тс=0,01 (кривая 27) вблизи предельно допустимого уровня остаточной паразитной компоненты AM, заданного в НТД [7, 8].

Для штатной δ_гвых.1(U_тс) и двух альтернативных δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) нормированных градуировочных АХ (кривые 18, 19, 20 фиг. 3 и фиг. 4) характерно то, что их начальные значения при U_тс=0 тождественно равны 1 независимо от установленного начального уровня выходного НЧ-шума РПМ U_вых.нш ≈ U_вых.0 и монотонное увеличение штатной АХ δ_гвых.1 (U_тс) при всех значениях несущей U_тс в диапазоне от 0 до 18 мкВ, превышающих пороговую чувствительность РПМ по шуму U_пор.нш=1 мкВ на 25 дБ, а для альтернативных нормированных градуировочных АХ δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) - монотонное уменьшение в диапазоне от U_тс>(2…3) U_пор.нш до значений ≈3 мВ, т.е. в диапазоне ≈ 70 дБ относительно номинальной пороговой чувствительность РПМ по напряжению шума U_пор.нш=1 мкВ, что на 45 дБ превышает уровни несущей тест-сигнала U_тс в диапазоне монотонного изменения штатной градуировочной АХ δ_гвых.1(U_тс).

Доверительные границы статистической оценки в гауссовом приближении нормированных штатной δ_гвых.1(U_тс) и двух альтернативных δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) градуировочных АХ РПМ, вычисленные по выражениям (8) при U_тс>3…5 мкВ, не превышают значений 1±3 Δδ_вых.нш ≈ 1,1…1,3 (или 2…4 дБ), где Δδ_вых.нш ≈ 0,03…0,1 - нормированное среднеквадратичное отклонения текущих значений уровня НЧ-шума U_вых.0(t) от его усредненного значения U_вых.0 в диапазоне эксплуатационных значений уровня несущей U_пс(нп) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1), превышающих уровень ВЧ-шума РПМ u_нш(t) в 3…5 раз (на 10…14 дБ).

Таким образом, графики 18, 19, 20 фиг. 3 и фиг. 4 нормированных штатной δ_гвых.1(U_тс) и двух альтернативных δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) градуировочных АХ РПМ подтверждают факт существенного увеличения (по крайней мере, до 50…55 дБ) верхней границы диапазона измеряемых уровней несущей ПС (НП) U_пс(нп)=U_тс заявленным способом при использовании для этих целей любой из альтернативных градуировочных АХ δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс), характеризующих функциональные зависимости нормированных уровней напряжения u_вых.2(t) вносимого РПМ амплитудного НЧ-шума на телефонном выходе РПМ во 2-м альтернативном ОРГ от уровня несущей тест-сигнала U_тс во 2-м ОРГ РПМ.

Включение в 1-м и 2-м ОРК РПМ на этапе ДОК встроенных дискретно регулируемых аттенюаторов РПМ и РПД - источника ПС (НП) с суммарным затуханием аттенюаторов 40…50 дБ позволяет расширить до 90…100 дБ диапазон измеряемых уровней несущей ПС (НП) U_пс(нп) без привлечения для этих целей измерительных антенн, измерительных приемников и анализаторов спектра общего и специального (сервисного) назначения с перспективой дальнейшего увеличения диапазона измеряемых уровней несущей ПС (НП) U_пс(нп) на 25…30 дБ за счет технически реализуемого снижения дискретных составляющих остаточной паразитной компоненты AM и ФМ наземных и бортовых РПД - источников ПС (НП) до уровней остаточной шумовой компоненты AM и ФМ.

4.4. Для нормированной штатной АХ РПМ δ_вых.1(U_пс(нп)), отражающей зависимость нормированного уровня δ_вых.1 (2) от уровня несущей ПС (НП) U_пс(нп) в 1-м ОРК РПМ, и совпадающей с ней нормированной градуировочной АХ δ_гвых.1(U_тс) (8), полученной в 1-м ОРГ РПМ, характерно то, что их начальные значения при U_пс(нп)=U_тс=0 тождественно равны 1, а их начальные совпадающие (в пределах доверительных границ δ_{вых.1.дг}(U_пс(нп)) ≈ δ_{гвых.1.дг}(U_тс) при U_пс(нп)=U_тс) участки являются монотонно возрастающими функциями уровня несущей ПС (НП) U_пс(нп) и соответственно уровня несущей тест-сигнала U_тс.=U_пс(нп).

В отличие от этого совпадающие начальные участки нормированной альтернативной АХ δ_вых.2(U_пс(нп)) во 2-м ОРК РПК и нормированной градуировочной АХ δ_гвых.2(U_тс) во 2-м ОРГ РПМ, подчинены более сложным закономерностям в зависимости от особенностей аппаратурной схемотехнической или программно-алгоритмической реализации замкнутой системы АРУ РПМ и технических средств амплитудного ограничения ЧМ-напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) в РПМ и режимов их функционирования. В типовом случае, показанном на фиг. 3 и фиг. 4, нормированная АХ РПМ δ_вых.2(U_пс(нп)) и совпадающая с ней нормированная градуировочная АХ РПМ δ_гвых.2(U_тс) имеют плоские совпадающие начальные участки при уровнях несущей , а затем совпадающие монотонно убывающие участки указанных АХ δ_вых.2(U_пс(нп)) и δ_гвых.2(U_тс) до минимального значения δ_{вых.2.мин} АХ δ_вых.2(U_пс(нп)) на ее нижнем плоском участке, зависящего от фактического уровня остаточной паразитной компоненты AM либо ФМ напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) во 2-м ОРК РПМ и превышающего в типовом случае фактический уровень δ_{гвых.2.мин} остаточной паразитной компоненты AM либо ФМ напряжения тест-сигнала u_тс(t) (4) во 2-м ОРГ РПМ. Возможны также случаи, когда совпадающие начальные участки нормированной АХ δ_вых.2(U_пс(нп)) и нормированной градуировочной АХ δ_гвых.2(U_тс) не являются монотонными функциями уровней несущей ПС (НП) U_пс(нп) и тест-сигнала U_тс. При этом указанные АХ сначала монотонно возрастают относительно их начального значения 1, достигают своих максимальных значений δ_{вых.2.мах} ≈ δ_{гвых.2.мах}>1 при некотором значении несущей U_{пс(нп).мax} ≈ U_тс.мах, а затем монотонно убывают, достигают начального значения 1 при U_пс(нп) ≈ U_тс ≈ (3…5) U_пор.нш и стремятся далее к своим минимальным значениям δ_{вых.2.мин} << 1 и δ_{гвых.2.мин} << 1 на нижних плоских участках АХ δ_вых.2(U_пс(нп)) и δ_гвых.2 (U_тс).

Вследствие этого для количественной инструментальной оценки уровней несущей U_пс(нп)=U_вх<(3…5)⋅U_пор.нш напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на начальном плоском или немонотонно изменяющемся участке альтернативной АХ РПМ δ_вых.2(U_вх) ≈ δ_гвых.2(U_тс)>1 необходимо использовать нормированные градуировочные АХ δ_гвых.1(U_тс) и/или δ_гвых.3(U_тс), а во всех других случаях - альтернативные градуировочные АХ δ_гвых.2(U_тс) и/или δ_гвых.3(U_тс). В свою очередь для количественной инструментальной оценки амплитудных значений коэффициента М_вх полезной информационной AM либо девиации частоты Δf_max.вх полезной информационной ЧМ входного ВЧ-сигнала (ПС, НП) u_вх(t)=u_пс(нп)(t) (1) необходимо использовать нормированные градуировочные ДХ δ_гвых.1(М_вх|U_тс), δ_гвых.1(Δf_max.вx|U_тс), заданные общими выражениями (10) при .

4.5. В принципе требуемые энергетические параметры ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на антенном входе РПМ можно вычислить по измеренным значениям нормированных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 (2), не привлекая для этих целей нормированные градуировочные АХ и ДХ РПМ, заданные выражениями (8) и (10) соответственно, при наличии необходимых исходных данных для аналитического расчета существенно нелинейных зависимостей коэффициента шума РПМ F_нш(U_пс(нп)) и коэффициента усиления РПМ К_нш(U_пс(нп)) по напряжению входного ВЧ-шума РПМ u_сш(t) от уровня несущей U_пс(нп) в 1-м и 2-м ОРК РПМ. Однако в существующей ТД на бортовые РПМ с телефонным выходом необходимая априорная информации отсутствует, что делает принципиально необходимым выполнение градуировки заявленным способом нормированных АХ РПМ (8) в диапазоне до 65…70 дБ относительно номинальной пороговой чувствительности РПМ по напряжения ВЧ-шума U_пор.нш.

При этом принципиально важно то, что градуировка нормированных АХ РПМ заявленным способом в трех эталонных ОРГ РПМ и дополнительно при нескольких (не менее пяти-семи) фиксированных значениях коэффициента гармонической AM М_тс либо девиации частоты гармонической ЧМ Δf_мax.тc тест-сигнала u_тс(t) (4) позволяет сначала вычислить семейство нормированных градуировочных АХ РПМ δ_гвых.1(U_тс|М_тс) либо δ_гвых.1(U_тc|Δf_мax.тc) как функций уровня несущей U_тс тест-сигнала u_тс(t) при фиксированных значениях его коэффициента гармонической AM М_тс либо девиации частоты гармонической ЧМ f_мax.тc как параметра указанных АХ с учетом всей совокупности нелинейных и флюктуационных процессов в функциональных устройствах РПМ, охваченных замкнутой системой АРУ, и в каскадах амплитудного ограничения в РПМ ЧМ-напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1), влияющих на форму нормированных градуировочных АХ РПМ в штатном режиме его функционирования, а затем определить количественные значения энергетических параметров напряжения ПС (НП) по результатам вычисления нормированных уровней δ_вых., δ_вых.2, δ_вых.3 (2) в 1-м и 2-м ОРК РПМ на этапе ДОК, что устраняет недостатки известных односигнальных способов и алгоритмов испытаний, изложенных в НТД и ТД [1, 7-9], и встроенной системы контроля исправности РПМ и обеспечивает решение актуальной технической проблемы (задачи) оперативной инструментальной оценки и контроля энергетических параметров ПС или НП на антенном входе существующего парка РПМ преимущественно собственными техническими средствами РПМ, бортового и сервисного электронного оборудования ЛА и РПД - источника ПС (НП) без привлечения для этих целей измерительной аппаратуры общего и специального (сервисного) назначения типа измерительных антенн, измерительных приемников и анализаторов спектра по результатам измерения нормированных уровней δ_вых.2, δ_вых.3 (2) напряжения НЧ-шума u_вых.2(t) на телефонном выходе РПМ во 2 м ОРК, пропорциональных уровням вносимых РПМ амплитудных либо фазовых НЧ-шумов как источников полезной информации об уровне несущей U_пс(нп) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) на антенном входе РПМ.

4.6. Пример осуществления заявленного способа на этапе ДОК РПМ. Процесс ДОК бортового РПМ в составе ЛА, обеспечивающего оперативную инструментальную оценку энергетических параметров ПС или НП в трех (n=0, 1, 2) ОРК РПМ с использованием ИВК фиг. 1 на основе иных радиотехнических принципов, технических решений и средств, чем в измерительных приемниках и анализаторах спектра, в более детальном изложении, чем в подразделах 2.2 и 2.3, для различных вариантов аппаратурной реализации ИВК фиг. 1 состоит в следующем.

(а). В начале исходного (n=0) ОРК РПМ 3 в составе ИВК фиг. 1 устанавливают двустороннюю радиосвязь с оператором наземной радиостанции или бортовой радиостанции другого ЛА, обеспечивают с его помощью работу РПД 10 - источника ПС (НП) на рабочей литерной частоте f_прд основного излучения РПД, выбранной из условий совпадения основного или побочного излучения РПД на частотах кратных или дробных гармоник и субгармоник и интермодуляционных частотах с основным каналом приема РПМ с рабочей литерной частотой f_рпм, поочередно в трех (n=0, 1, 2) эталонных ОРК РПМ: при выключенном радиоизлучении РПД в исходном (n=0) ОРК РПМ, в штатном режиме излучении класса А3Е либо F3E с типовыми, заданными в ТД эталонными эксплуатационными параметрами аналоговой AM либо ЧМ в 1-м (n=1) штатном ОРК и в режиме излучения класса А3Е либо F3E без полезной информационной модуляции (с немодулированной несущей) во 2-м (n=2) альтернативном ОРК, при этом измеряют встроенным вольтметром 13 и документируют тем или иным способом уровни несущей основного излучения РПД 10 в 1-м и во 2-м режимах радиопередачи; для минимизации влияния мощных акустических шумов ЛА и остаточных НЧ-шумов модулятора РПД на уровни остаточной паразитной компоненты AM либо ЧМ основного излучения РПД во 2-м ОРК РПМ обнуляют (закорачивают) двухпозиционным переключателем 14 ИВК фиг. 1 сигнальный вход амплитудного либо частотного модулятора РПД 10, а при необходимости - включают и выключают по командам оператора РПМ 3 или автоматически ЭВМ затухание встроенных аттенюаторов РПМ 3 и/или РПД 10 и информируют об этом оператора РПМ 3. Моменты включения и выключения выбранных режимов работы бортового РПМ 3 и РПД 10 и затухания их дискретно регулируемых аттенюаторов регистрируют на борту ЛА в виде разовых команд в едином времени для всех регистраторов ЛА и ИВК фиг. 1.

(б). В исходном (n=0) ОРК РПМ включают бортовой РПМ 3 на выбранной (назначенной) рабочей литерной частоте f_рпм в штатном режиме радиоприема излучения класса А3Е либо F3E, устанавливают номинальный, заданный в ТД уровень выходного НЧ-шума РПМ U_вых.нш ≈ (0,1…0,3)⋅U_вых.мax, где U_вых.мax - заданное в ТД на РПМ максимальное значение уровня выходного НЧ-напряжения U_вых.1 на плоском участке штатной АХ РПМ U_вых.1(U_пс(нп)); убеждаются в отсутствие на антенном входе ПС, НП, иных неконтролируемых аддитивных ВЧ-помех и акустических шумов ЛА недопустимых уровней, прослушивая звуковые сигналы в наушниках авиагарнитуры оператора РПМ, подключенных к телефонному выходу РПМ непосредственно или через СПУ, а затем обеспечивают измерение, регистрацию и статистическую обработку текущих значений уровней выходного НЧ-напряжения (шума) U_вых.n(t) в трех ОРК РПМ встроенными или сервисными вольтметром 4а и/или милливольтметром 4б, техническими средствами регистрации 5 и ЭВМ 6 ЛА или ИВК рис. 1.

Далее выключают по командам оператора РПМ радиоизлучение РПД 10 - источника ПС (НП), повторяют измерения по п. 4.6(б) для всех других РПД - источников НП для РПМ, после чего завершают испытания бортового РПМ на этапе ДОК и приступают к обработке их результатов ЭВМ 6 ЛА или ИВК фиг. 1.

(в). В зависимости от технических возможностей и программно-математического обеспечения ЭВМ 6 ЛА и ИВК фиг. 1 статистическую обработку во времени текущих значений уровней НЧ-напряжения U_вых.n(t), измеренных в трех (n=0, 1, 2) ОРК РПМ, выполняют либо на борту ЛА в реальном или близком к реальному времени, либо как вариант на аэродромной ЭВМ ИВК или на программируемом микрокалькуляторе после завершения полета ЛА. При этом вычисляют известными стандартными методами значения усредненных уровней U_вых.n и их среднеквадратичных отклонений ΔU_вых.n, нормируют усредненные уровни U_вых.1, U_вых.2 относительно номинального уровня НЧ-шума U_вых.нш ≈ U_вых.0, установленного в начале исходного (n=0) ОРК РПМ и уточненного по результатам усреднения во времени текущих значений уровня НЧ-шума U_вых.0(t); после чего вычисляют значения нормированных (безразмерных) усредненных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 и их доверительных границ по общим выражениями (2), (3), а затем определяют по алгоритмам подразделов 2.2, 23, 2.5 и общим выражениям (5)-(7), (11) количественные значения энергетических параметров напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) по нормированным градуировочным амплитудным (АХ) и детекторной (ДХ) характеристикам РПМ и их доверительным границам, вычисленным предварительно по общим выражениям (8)-(10) и алгоритмам, изложенным в подразделе 2.4.

Далее оценивают экспертными методами или автоматически на ЭВМ соответствие вычисленных заявленным способом энергетических параметров напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) требованиям НТД [7, 8], а затем используют их согласно программам и методикам наземных и летных испытаний ЛА при оценке технического состояния и технических характеристик РПМ в составе ЛА.

г). Возможность практической реализации заявленного способа многократно подтверждена результатами наземных и летных испытаний бортовых РПМ с телефонном выходом бортовых радиостанций и бортового РНО в составе нескольких типов ЛА по оценке ЭМС РПМ с РПД бортовых радиостанций ЛА для различных вариантов аппаратурной реализации ИВК фиг. 1. Так в качестве измерителей уровней НЧ-напряжения РПМ в 1-м и во 2-м ОРК использовались измеритель выхода В3-10 и милливольтметры В3-41 и В3-42, а для регистрации звуковых сигналов на телефонном выходе РПМ - бортовой магнитный регистратор ЛА с последующей обработкой измерительной информации на локальном аэродромном ВЦ в лабораторно-стендовых условиях. Графики нормированных градуировочных АХ и ДХ, приведенные на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5, и аналогичные графики для ряда других бортовых радиостанций практически использованы для количественной оценки заявленном способом уровней несущей ПС и НП с совпадающими и близкими рабочими литерными частотами при обработке результатов сертификационных испытаний опытных образцов ЛА по оценке ЭМС РПМ с РПД бортовых радиостанций ЛА. В дальнейшем для измерения уровней НЧ-напряжения РПМ в 1-м и во 2-м ОРК использовались малогабаритные вибро- и удароустойчивые мультиметры типа АРРА-305 USB и APPA-85RH, oбecпечивающие измерение среднеквадратичных значений сигналов произвольных формы и уровней не менее 10 мкВ для АРРА-305 USB и 1 мВ для APPA-85RH, статистическую обработку результатов измерений встроенным микропроцессором, передачу результатов обработки на ЭВМ 6 ИВК фиг. 1 по линии USB и их отображение на мониторе ЭВМ.

В настоящее время прорабатываются технические аспекты внедрения заявленного способа в состав автоматизированной системы контроля технического состояния бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) при испытаниях БРЭО в наземных и летных испытаниях и эксплуатации ЛА по техническому состоянию.

4.7. Пример осуществления заявленного способа на этапе градуировки нормированных АХ бортового РПМ в составе ИВК фиг. 2. Градуировку нормированных АХ бортового РПМ 3 в составе ИВК фиг. 2 выполняют предварительно (до этапа ДОК) в лабораторно-стендовых условиях до установки на ЛА либо после демонтажа РПМ с борта ЛА во время регламентных работ или при необходимости - во время межполетных либо предполетных подготовительных работ в составе ЛА в аэродромных условиях в трех (n=0, 1, 2) ОРГ РПМ, аналогичных в основном трем (n=0, 1, 2) ОРК РПМ на этапе ДОК, используя для этих целей в составе ИВК фиг. 2 сервисный имитатор 16 или как вариант программируемый ГСС, формирующий на антенном ходе РПМ 3 калиброванный тест-сигнал u_тс(t) класса А3Е либо F3E, имитирующий напряжение ПС (НП) u_пс(нп(t) (1) на рабочей литерной частоте РПМ f_рпм ≈ f_пс(нп), с регулируемыми (программируемыми) уровнем несущей U_тс в пределах 65…70 дБ относительно номинальной пороговой чувствительности РПМ по напряжению шума U_пор.нш и с регулируемыми (программируемыми) параметрами гармонической AM либо ЧМ в пределах эксплуатационных значений полезной AM либо ЧМ ПС (НП).

Градуировку нормированных АХ бортового РПМ 3 в составе ИВК фиг. 2 заявленным способом в более кратком изложении, чем в подразделе 2.3, для различных вариантов аппаратурной реализации ИВК фиг. 2 выполняют в следующем порядке.

а). В начале исходного (нулевого, n=0) ОРГ включают РПМ 3 в штатном рабочем режиме радиоприема ПС класса А3Е либо F3E с двухполосной аналоговой AM либо ЧМ на рабочей литерной частоте f_рпм, устанавливают максимально возможное усиление РПМ при выключенном ПШ для РПМ бортовой PC и номинальный, заданный в ТД уровень (эффективное значение) выходного НЧ-шума U_вых.нш на телефонном выходе РПМ (или СПУ) при выключенном тест-сигнале u_тс(t)=0; измеряют встроенным или внешним сервисным вольтметром 4а и/или милливольтметром 4б ИВК фиг. 2 текущие значения уровня НЧ-напряжения (шума) U_гвых.0(t) и регистрируют эти значения техническими средствами регистрации 5 ИВК фиг. 2 с объемом выборки N₀ >> 1 и частотой выборки F₀≤100 Гц;

б). Для обеспечения 1-го ОРГ (n=1) бортового РПМ 3 включают сервисный имитатор или ГСС 16 ИВК фиг. 2 на выбранной (назначенной) рабочей литерной частоте РПМ f_рпм=f_тс в режиме генерации тест-сигнала u_тс(t) класса А3Е (F3E) с типовыми, заданными в ТД эталонными эксплуатационными параметрами гармонической AM (ЧМ) основного излучения РПД 10 - источника ПС или НП, а для обеспечения 2-го (n=2) ОРГ РПМ - в режиме генерации тест-сигнала u_тс(t) класса А3Е (F3E) без модуляции (с немодулированной несущей); после чего измеряют вольтметром 4а и/или милливольтметром 4б ИВК фиг. 2 текущие значения уровня НЧ-напряжения U_вых.1(t), U_вых.2(t) на телефонном выходе РПМ в 1-м и во 2-м ОРГ, регистрируют техническими средствами регистрации 5 ИВК фиг. 2 эти значения с объемом выборки N₁, N₂ >> 1 и частотой выборки F₀≤100 Гц после окончания переходных процессов в замкнутой системе АРУ РПМ при каждом дискретном значении уровня несущей тест-сигнала U_тс, установленном в 1-м и 2-м ОРГ:

сначала при уровне несущей U_пс(нп)=U_пор.нш, обеспечивающем на телефонном выходе РПМ уровень выходного НЧ-напряжения РПМ U_вых.1=⋅U_вых.нш, где U_пор.нш - заданная в ТД номинальная пороговая чувствительность РПМ по напряжению шума u_нш(t), и далее - после каждого дискретного изменения уровня несущей тест-сигнала U_тс с шагом …2 (или 3…6 дБ) относительно U_пор.нш на монотонно изменяющемся участке штатной градуировочной АХ РПМ U_гвых.1(U_тс) и с шагом 10…15 дБ до значений 65…70 дБ на плоском участке градуировочной АХ U_гвых.1(U_тс), после чего выключают имитатор или ГСС 16 ИВК фиг. 2 и приступают к обработке результатов регистрации.

в). Статистическую обработку во времени текущих значений уровней НЧ-напряжения U_гвых.n(t), измеренных в трех (n=0, 1, 2) ОРГ РПМ, выполняют вычислительными средствами (ЭВМ) 6 ИВК фиг. 2 при всех фиксированных уровнях несущей тест-сигнала U_тс, использованных в 1-м и во 2-м ОРГ, стандартными методами по алгоритмам и выражениям (8), (9) подраздела 2.4, при этом вычисляют усредненные во времени уровни U_гвых.0, U_гвых.1(U_тс), U_гвых.2(U_тс), и их среднеквадратичные отклонения ΔU_гвых.1(U_тс), ΔU_гвых.2(U_тс), ΔU_гвых.0, нормируют усредненные уровни U_гвых.1(U_тс), U_гвых.2(U_тс) относительно номинального уровня НЧ-шума U_вых.нш=U_гвых.0, установленного в начале исходного (n=0) ОРГ РПМ и уточненного по результатам вычисления усредненного значения U_гвых.0, после чего вычисляют значения нормированных уровней δ_гвых.1(U_тс), δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) (8) и их доверительных границ (9), регистрируют техническими средствами регистрации 8 ИВК фиг. 2 значения нормированных уровней δ_гвых.1(U_тс); δ_гвых.2(U_тс); δ_гвых.3(U_тс) и их доверительных границ при всех фиксированных значениях уровня несущей тест-сигнала U_тс, установленных в 1-м и 2-м ОРГ РПМ, в виде двумерных массивов числовых данных, а затем используют функциональные зависимости указанных уровней от уровня несущей тест-сигнала U_тс в качестве нормированных градуировочных АХ РПМ δ_гвых.1(U_тс), δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс), документируют эти АХ в виде графиков как функции уровня несущей тест-сигнала U_тс в двойном логарифмическом масштабе, а затем используют эти АХ для количественной инструментальной оценки уровня несущей  напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) по результатам вычисления на этапе ДОК РПМ нормированных усредненных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 (2) и их доверительных границ (3) в 1-м и во 2-м ОРК РПМ.

Для обеспечения количественной инструментальной оценки заявленным способом амплитудных значений коэффициента М_пс(нп) полезной информационной AM  либо девиации частоты Δf_{max.пс(нп)} полезной информационной ЧМ Δf_пс(нп)(t) напряжения ПС (НП) u_пс(нп)(t) (1) по нормированной градуировочной ДХ РПМ δ_гвых.1(М_тс|U_тс) либо δ_гвых.1(Δf_max.тc|U_тc), полученной в 1-м ОРГ РПМ по алгоритмам п. 2.4(в), выполняют дополнительно к изложенному выше в п. 2.4(б) измерение и регистрацию текущих значений уровня выходного НЧ-напряжения U_гвых.1(t) в 1-м ОРГ РПМ при нескольких (не менее пяти-семи) фиксированных значениях коэффициента гармонической AM М_тс либо девиации частоты гармонической ЧМ Δf_max.тc тест-сигнала u_тс(t), равномерно распределенных с шагом не более 15…20% от максимальных эксплуатационных значений М_тс, Δf_max.тc до 20% указанных значений и далее с шагом 2,5…5% до 0,5…1% включительно при всех значениях уровня несущей тест-сигнала U_тс, указанных в п. 2.4(б).

г). Изложенный выше процесс градуировки заявленным способом штатной и двух альтернативных нормированных градуировочных АХ δ_гвых.1(U_тс) и δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) с использованием ИВК фиг. 2 был практически реализован при градуировке нормированных АХ РПМ нескольких серийных бортовых радиостанций ЛА, в их числе MB-радиостанции «Баклан» в лабораторно-стендовых условиях. При градуировке РПМ MB-радиостанции «Баклан» в качестве источника тест-сигнала u_тс(t) 2 был использован ГСС типа Г4-107, а для измерения уровня (среднеквадратичного значения) НЧ-напряжения U_гвых.1, U_гвых.2 в 1-м и 2-м ОРК РПМ 3 - сервисный вольтметр 4а типа В3-10 и милливольтметр 4б типа В3-41, включенные на выходе СПУ параллельно высокоомным наушникам авиагарнитуры.

Возможность практической реализации заявленного способа на этапе градуировки нормированных АХ РПМ подтверждают графики фиг. 3 и фиг. 4 нормированных градуировочные АХ РПМ серийной бортовой радиостанции «Баклан» и аналогичные графики для бортовых РПМ других типов. При этом альтернативные градуировочные АХ δ_гвых.2(U_тс), δ_гвых.3(U_тс) устанавливают существенно нелинейную взаимно однозначную функциональную связь между нормированными уровнями δ_гвых.2, δ_гвых.3, вычисленными по общим выражениям (8) по результатам измерений уровней НЧ-напряжения РПМ на телефонном выходе в 1-м и 2-м ОРГ, - с одной стороны и уровнем несущей тест-сигнала U_тс на антенном входе РПМ - с другой в динамическом диапазоне, превышающем номинальную пороговую чувствительность РПМ по напряжению шума U_пор.нш на 60…65 дБ. Это обстоятельство позволяет использовать нормированные градуировочные АХ δ_гвых.1(U_тс), δ_гвых.2(U_тс); δ_гвых.3(U_тс) для количественной инструментальной оценки уровня несущей ПС (НП) U_пс(нп) (1) по результатам вычисления нормированных уровней δ_вых.1, δ_вых.2, δ_вых.3 на этапе ДОК РПМ. При этом принципиально важно то, что способы и алгоритмы испытаний и контроля бортовых РПМ, изложенные в «Типовой методике…» [1] и в НТД [7-9], как и существующие способы встроенного контроля исправности бортовых РПМ с телефонным выходом, не обладают такими возможностями и не позволяют оперативно оценить количественно и контролировать изменения основных (влияющих на технические характеристики и техническое состояние РПМ) энергетических параметров ПС и НП на антенном входе РПМ в составе ЛА в наземных и летных условиях.

Таким образом, заявленный способ устраняет недостатки известных односигнальных способов и алгоритмов испытаний и встроенного контроля исправности РПМ и обеспечивает решение актуальной технической проблемы (задачи) оперативной инструментальной оценки и контроля энергетических параметров ПС или НП на антенном входе существующего парка РПМ по результатам измерения нормированных уровней δ_вых.2, δ_вых.3, характеризующих уровни паразитных, вносимых входными устройствами РПМ амплитудных и фазовых НЧ-шумов, преимущественно собственными техническими средствами РПМ, бортового и сервисного электронного оборудования ЛА и РПД - источников ПС или НП без привлечения для этих целей измерительных антенн, измерительных приемников и анализаторов спектра общего и специального (сервисного) назначения.

Использование заявленного способа в реальных условиях испытаний и эксплуатации бортового РПМ с телефонным выходом в составе ЛА в наземных и летных условиях позволяет определить по результатам измерения уровней (эффективных значений) НЧ-напряжения на телефонным выходе РПМ в трех эталонных односигнальных режимах контроля и градуировки нормированных АХ РПМ количественные значения основных энергетических параметров ПС и НП класса А3Е либо F3E на антенном входе РПМ (уровня несущей ПС или НП, амплитудных значений коэффициента полезной информационной AM либо девиации частоты полезной информационной ЧМ и среднеквадратичные значений остаточной паразитной компоненты AM либо ЧМ с учетом амплитудных и фазовых шумов, вносимых РПМ) с приемлемой инженерной точностью (с ошибками, не превышающими 1,5…2 дБ) без привлечения для этих целей дополнительно измерительной аппаратуры общего и специального (сервисного) назначения и использовать полученные результаты при наземных и летных испытаний ЛА по оценке электромагнитной безопасности и совместимости бортового радиооборудования связи и навигации, электродинамической развязки и азимутальных диаграмм направленности бортовых приемных и передающих антенн ЛА, а также для оперативного инструментального контроля технического состояния РПМ в наземных и летных условиях при эксплуатации ЛА по техническому состоянию, что обеспечивает появление новых свойств заявленного способа, отсутствующих в известных способах, изложенных в патентах [3-6] и в НТД и ТД [1, 7-9].

Список цитированной литературы

[1]. Типовая методика оценки электромагнитной совместимости бортового радиооборудования, установленного на воздушных судах ГА. - М.: Гос. НИИ «Аэронавигация» и ГНЦ «ЛИИ им. М. М. Громова», 1995. - 64 с.

[2]. Измерение радиосигналов и помех. «Новости фирмы «Роде и Шварц». Специальный выпуск (на русском языке), 1985. - 87 с.

[3]. Патент РФ на изобретение RU 2374654 С2 «Способ оценки электромагнитной совместимости корабельных технических средств и аппаратурный комплекс для его реализации» от 27.12.2007 г., МПК G01R 29/08 (2006.01).

[4]. Патент РФ на изобретение RU 2638079 С1 «Способ измерения азимутальной диаграммы направленности антенны в составе наземных подвижных объектов больших размеров и устройство для его осуществления» от 19.10.2016 г., МПК G01R 29/10 (2006.01).

[5]. Патент РФ на изобретение RU 2251803 C1 «Способ определения информационных параметров и характеристик радиосигналов передатчиков» от 20.07.2004 г., МПК Н04В 7/185, 7/26.

[6]. Патент РФ на изобретение RU 2267862 С1 «Устройство для определения информационных параметров и характеристик радиосигналов передатчиков» от 20.07.2004 г., МПК Н04В 7/185, 7/26 (2006.01).

[7]. Технические требования к оборудованию самолета. Приложение П8 к гл. 8 НЛГС-2 «Оборудование самолета». - М.: МВК по нормам летной годности. 1974. - 360 с., стр. 200, 201 и 220-222.

[8]. Единые нормы летной годности самолетов (ЕНЛГС) транспортной категории. Технические требования к оборудованию самолета. Приложение П8 к гл. 8 ЕНЛГ-С «Оборудование самолета». - М.: МАК, Постоянная комиссия по гражданской авиации СЭВ. 1987. - 360 с., стр. 217-224.

[9]. Радиостанция «Арлекин-Д». Руководство по технической эксплуатации ИВ1.104.136 РЭ книга 1. Руководство по техническому обслуживанию РО 023.10.00 Регулировка и испытания, стр. 513-528.

[10]. В.И. Тихонов. Нелинейные преобразования случайных процессов. - М.: Радио и связь, 1986. - 296 с., стр. 35-38 и стр. 40, 41.

Список сокращений

АД - амплитудный детектор

AM - амплитудная модуляция

АРК - автоматический радиокомпас

АРУ - автоматическая регулировка усиления

АХ - амплитудная характеристика

АШ - амплитудный шум

ВСК - встроенная система контроля

ВЦ - вычислительный центр

ВЧ - высокая частота

ГСС - генератор стандартных сигналов

ДКМВ - декаметровые волны

ДМВ - дециметровые волны

ДОК - дополнительный оперативный контроль

ДХ - детекторная характеристика (РПМ)

ГРП - глиссадный приемник

ИВК - измерительно-вычислительный комплекс

КРП - курсовой приемник

ЛИИ - летно-исследовательский институт

ЛЛ - летающая лаборатория

МРП - маркерный приемник

MB - метровые волны

НП - непреднамеренная помеха

НТД - нормативно-технический документ

НЦ - научный центр

НЧ - низкая частота

ОКП - основной канал приема (РПМ)

ОРГ - односигнальный режим градуировки (РПМ)

ОРК - односигнальный режим контроля (РПМ)

ПС - полезный сигнал

ПЧ - промежуточная частота

ПШ - подавитель шума

РНО - радионавигационное оборудование

РПД - радиопередатчик

РПМ - радиоприемник

РРГ - ручная регулировка громкости

РРУ - ручная регулировка усиления

PC - радиостанция

РСБН - радиотехническая система ближней навигации

СВ - средние волны

СПУ - самолетное переговорное устройство

ТД - техническая документация

УНЧ - усилитель низких частот

УПЧ - усилитель промежуточных частот

ФШ - фазовый шум

ЧД - частотный детектор

ЧМ - частотная модуляция

ЧШ - частотный шум

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

ЭДР - электродинамическая развязка

ЭМБС - электромагнитная безопасность и совместимость

ЭМО - электромагнитная обстановка

ЭМС - электромагнитная совместимость

ЭРЭ - электрорадиоэлементы