Эффект Доплера и зависящая от направления частотная модуляция

Смотри рисунки 5;6. Рисунок 5 иллюстрирует возникновение частотной модуляции на основе эффекта Доплера в зависимости от места нахождения наблюдателя. Если всенаправленная антенна А движется по окружности с центром М против направления часовой стрелки, частота, измеряемая двумя наблюдателями, находящимися в точках В1 и В2, вследствие эффекта Доплера будет увеличиваться или уменьшаться (при условии, что диаметр окружности D пренебрежимо мал по сравнению с расстоянием между наблюдателем и антенной) в зависимости от того, движется ли антенна к наблюдателю или от него частота, принимаемого сигнала, будет увеличиваться или уменьшатся. Изменение частоты Δf является функцией скорости движения антенны по окружности или частоты вращения fn, диаметра окружности D, и среднего значения длины волны λ излучаемых сигналов и выражается следующей формулой:

∆f= π f_н

Если антенна А начинает движение по окружности в точке 1 и следует по ней, проходя точки 2 и 3, к точке 4, то частоты, принимаемые наблюдателями, находящимися в точках В1 и В2, изменяются как функции времени. Если в то же самое время с помощью всенаправленной антенны, установленной в центре окружности М, излучаются опорные сигналы с такой же частотой, то сдвиг фаз между опорным сигналом и сигналом с переменной частотой, измеряемый в указанных точках наблюдения, будет пропорционален азимуту точки наблюдения, т.е. фазовые соотношения между сигналом антенны А и сигналом антенны М являются функцией азимута. Опорным направлением является северное направление (точка 1 на рисунке. 4), в котором оба сигнала синфазны.

На рисунке 6 представлен спектр излучаемых сигналов в системе DVOR, из которого видно, что зависящая от азимута частотная модуляция сосредоточена на поднесущей частоте f1, равной 9960 Гц.

Для получения указанного спектра в передатчике DVOR раздельно формируются две боковые частоты f₀ + f₁ и f₀ - f₁, которые излучаются "вращающимися" антеннами. Уровень мощности сигналов боковых частот и фазовые соотношения между ними и несущей установлены такими, чтобы при наложении их в свободном пространстве с сигналами несущей образовался суммарный сигнал, соответствующий АМ- сигналу.

Рисунок 5. Формирование зависящей от направления частотной модуляции

Если две диаметрально противоположные антенны, излучающие сигналы боковых частот, движутся по окружности против часовой стрелки, то тем самым полностью удовлетворяются условия для получения частотной модуляции боковых частот (метод двух боковых частот), заключающиеся в том, что при увеличении верхней боковой частоты нижняя боковая частота уменьшается и, наоборот.

Глубина модуляции каждой из частот может меняться в определенных пределах. Ниже даны номинальные значения глубины модуляции:

- 30 Гц, навигационный сигнал 30%

- 9960 Гц, сигнал вспомогательной поднесущей 30%

- речевой сигнал 30%

- код опознавания 10%

Рисунок 6. Частотный спектр всенаправленного радиомаяка DVOR (VOR)