自动定向机ADF：原理、组成与导航应用

"ADF的组成与工作原理主要涉及自动定向机（Automatic Direction Finder，ADF）在航空导航中的应用，该系统包括天线系统、接收机、控制盒和方位指示器等部分。ADF主要用于接收无方向信标（Non-Directional Beacon，NDB）的信号，提供飞机的方位信息。系统特点是体积小、成本低，但受天波干扰，精度有限，常作为辅助导航系统使用。" 在航空导航领域，自动定向机（ADF）是一个重要的组成部分，它在20世纪20年代就已经被引入，并至今仍在某些飞机上使用，尽管其数量在全球范围内呈下降趋势。ADF-NDB系统是一种振幅测角导航系统，适用于近程导航，能够帮助飞机定位和引导飞行路径，但因为受到天波干扰，测角误差较大，通常作为主导航系统如ILS的补充。 ADF的工作原理主要包括以下几个方面： 1. **天线系统**：由垂直天线、环型天线和测角器组成。环型天线负责接收地面NDB台发出的信号，垂直天线则用于消除天波干扰，提高信号的准确性。 2. **接收机**：采用超外差式设计，将接收到的射频调幅信号(RF)转换为低频信号，这个过程涉及到信号的解调，形成M型调幅信号。 3. **控制盒**：飞行员通过控制盒可以切换工作模式，选择所需的频率，并对设备进行调谐，确保接收正确的目标NDB信号。 4. **方位指示器**：包括电磁指示器（RMI）和电距离磁指示器（RDMI）。这些指示器显示飞机的方位、电台方位、飞机航向以及相对方位角，为飞行员提供直观的导航信息。 ADF-NDB系统的特点在于其简单、经济，可以利用各种地面信号源，如NDB、海岸信标甚至调幅广播台。然而，由于受到地波和天波的干扰，其导航精度相对较低，一般只作为辅助导航手段，尤其是在ILS等更精确的导航系统存在时。 在导航应用中，ADF-NDB系统主要承担两方面的任务：一是定位，通过比较两个NDB台的信号差异来确定飞机的位置；二是导航，连续自动对准地面导航台，引导飞机沿预定航线飞行，也可以作为ILS的引入系统，帮助飞机进入ILS下滑道。 振幅测向系统的一般特性包括振幅或调制度与方位信息的依从关系，通过方向性天线实现信号的定向接收。根据信号的不同形式，振幅测向系统可以分为E型和M型，它们在信号处理和方位计算上略有不同，但都是为了从接收到的信号中提取出准确的方位信息。 ADF虽然有其局限性，但在特定的飞行条件下，仍然是一个不可或缺的导航工具，特别是在没有其他高级导航设施覆盖的地区。