Мгновенная частота этого сигнала

Назначение, принцип действия и типы радиовысотомеров

Радиовысотомеры (РВ) предназначены для измерения истинной высоты полета летательного аппарата. Они относятся к классу автономных радионавигационных установок, так как не требуют для образования канала измерения дополнительного наземного оборудования.

Для радиовысотомеров выделены определенные диапазоны частот вблизи 4300, 1600-1900 и 440 МГц. В радиовысотомерах применяется радиолокационный принцип определения расстояния (высоты) по отраженному сигналу. Передатчик радиовысотоме­ра формирует колебания, которые с помощью передающей антенны А-1 направляют­ся в сторону земной поверхности. Отраженный сигнал поступает на приемную антенну А-2 и приемник. Измеритель высоты ИВ вырабатывает напряжение, про­порциональное времени прохождения сигнала до земной поверхности  и обрат­но, т.е. пропорциональное истинной высоте.

Для измерения высоты используются частотный и временной (импульсный)методы. Соответствующие РВ называют частотными и импульсными. В зависимости от максимальной измеряемой высоты различают РВ малых и больших высот.

Радиовысотомеры малых высот(до 1500 м) применяют главным образом для управления ЛА в вертикальной плоскости в системах захода на посадку и автоматической посадки. Используются, в основном, РВ с изучением непрерывных частотно-модулированных колебаний. Большинство РВ малых высот дают информацию не только о текущей высоте полета, но и о достижении самолетом установленной заданной высоты полета (или опасной высоты), а также о своей работоспособности. Эта информация обычно в виде постоянных напряжений поступает на индикаторы РВ и в вычислитель системы управления ЛА.

Радиовысотомеры больших высот(до 30 км) применяют как вспомогательное навигационное средство при аэрофотосъемке местности и для других целей.  Данные РВ используют излучение импульсных колебаний.

Радиовысотомер малых высот.

2.1 Принцип действия радиовысотомера малых высот.

Упрощенное объяснение этого метода состоит в следующем, генератор УВЧ через передающую антенну излучает по направлению к земле высокочастотные колебания, модулированные по частоте специальным частотным модулятором. Кроме того, колебания генератора подаются непосредственно к балансному декодеру (так называемый прямой сигнал).

Отраженные от земли частотно-модулированные высокочастотные колебания принимаются приемной антенной радиовысотомера и поступают на вход балансного декодера с запаздыванием по отношению к прямому сигналу на время

                                 t =2 H/C,                                                 (1)

где Н- высота полета, С - скорость света.

В результате смещения прямого и отраженного сигналов на входе балансного детектора образуется результирующий сигнал, представляющий собой высокочастотные колебания, модулированные не только по частоте, но и по амплитуде.

 

 

2.2 Методы измерения малых высот.

Частотный метод измерения высоты основан на частотной модуляции (ЧМ) излучаемых колебаний.

Низкочастотный генератор ГНЧ (рис.1.)вырабатывает модулирующее на­пряжение, которое управляет частотой высокочастотных колебаний генерируе­мых передатчиком Прд. Отраженный от земной поверхности сигнал поступает на балансный смеситель БС, куда подается также часть мощности излучаемых ЧМ колебании. Частоты принимаемого и излучаемого колебаний отличаются друг от друга, так как за время t_H мгновенная частота излучаемого колебания изменяется из-за модуляции частоты. Сигнал разностной частоты выделяется усилителем низкой частоты УНЧ и поступает на измеритель частоты ИЧ с которого снимается напряжение U (Н), пропорциональное высоте полета.

       

Рис1. Упрощенная структурная схема частот­ного радиовысотомера

 

В РВ используют гармоническую или линейную (пилообразную) частотную модуляцию излучаемых колебаний.

При гармонической ЧМ полезный сигнал балансного смесителя (преобразован­ный сигнал) имеет вид

 

U _б.с. =U _Б.Сcos[w_h t_h+ 2 m _чм sin(0,5W _M t_h) cosW _M t ];                 (2)

 

 где U _Б.С —-амплитуда преобразованного сигнала; w_H = 2p f _H — средняя ча­стота излучаемых колебаний (несущая частота); m _ч.м == Dw_д / W _м — индекс модуляции; W_М = 2p F _м — частота модуляции; Dw_д = 2pD f — девиация частоты.

Мгновенная частота этого сигнала

 

F _p =|f _изл -f _пр | =| 2D f д sin ( 0,5W_M t_H) sinW_M t|                            (3)

является периодической функцией времени. Измеритель частоты выдает напря­жение, пропорциональное, например, средней частоте преобразованного сиг­нала:

 

Fp= 2 T _M ^{- 1} ò ₀ ^{Tм / 2}Fp (t)dt= 4 p ^{- 1}D f д sin (0,5W_M t _H)                       (4)

 

При малых t _H / T_Mкоторые обеспечиваются в РВ выбором частоты модуляции, за­висимость Fp (H) имеет линейный характер (табл.1).

Недостатком гармонического закона модуляции является большая ширина спектра преобразованного сигнала, что затрудняет селекцию сигналов и приво­дит к снижению точности РВ.

При линейной ЧМ изменение частоты излучаемых колебаний среднее и мгновенное значения частоты преобразованно­го сигнала связаны соотношением   

                                  Fp =F_p ( 1 - 2 t_H/ T_M )                               (5)   

 и практически совпа­дают при t _H«T_M. При несимметричном пилообразном законе. ЧМ частоты Fp ₁ и Fp ₂ существенно отличаются друг от друга. Для измерения высоты обычно используется частота Fp _1.

Достоинством линейной ЧМ является более узкий, чем при гармонической ЧМ, спектр преобразованного сигнала, что определило преимущественное при­менение линейной ЧМ в современных РВ.

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: