第7章無線電高度表

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1、導(dǎo)航原理與系統(tǒng)NavigationPrinciplesandSystems倪育德中國民航大學(xué)第七章無線電高度表7.1組成與概況7.2測高原理7.3典型無線電高度表中國民航大學(xué)CAUC1.概述無線電高度表是一種測距導(dǎo)航設(shè)備，利用普通雷達(dá)工作原理，以地面為反射體在飛機(jī)上發(fā)射電波，并接收回波以測定飛機(jī)到地面的高度。按測量范圍分大高度表〉30000FT小高度表LRRA按測量方法分脈沖測距原理頻率測距原理7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC用來測量飛機(jī)離開地面的實際高度，提供預(yù)定高度和決斷高度的聲音和燈光信號。它是在進(jìn)近著陸過程中保證

2、飛行安全的重要設(shè)備。配合ILS完成著陸任務(wù)。系統(tǒng)的范圍是－20到2500英尺。低高度無線電高度表LRRA--LowRangeRadioAltimeter7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC民航上應(yīng)用的是LRRA，配合ILS完成著陸任務(wù)。指示隨地形而變，與地面的覆蓋層大氣條件無關(guān)。幾個高度概念7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC2.功用測量飛機(jī)相對地面的真實高度或叫垂直高度測高范圍為-20～2500英尺，屬于低高度無線高度表主要用于飛機(jī)和起飛階段。7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC3、地面對電波的反射的類型：鏡面反射散射（漫

3、反射）漫反射的條件：地面不平度〉波長λ因此，無線電高度表應(yīng)使地面成漫反射，而不是用鏡面反射。若地面為鏡面反射時，飛機(jī)傾斜或俯仰時，接收不到地面反射信號7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC4.工作頻率：4300MHz（c波段）使用較高頻率，使地面成漫反射。5.類型根據(jù)測量電波傳播時間Δt的方法不同，可分為普通FMCW高度表頻率無線電測距系統(tǒng)等差頻FMCW高度表頻率無線電測距系統(tǒng)脈沖式高度表脈沖測距系統(tǒng)7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC6.無線電高度表的組成發(fā)射天線寬波束（20～40°）方向性天線接收天線收/發(fā)機(jī)組件高度指示器

4、7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC無線電高度表的測高基礎(chǔ)：測高原理：LRRA天線向地面發(fā)射無線電波，經(jīng)地面反射后，再返回飛機(jī)。測高是測量電波往返傳播的時間Δt。式中：H——飛機(jī)離地高度c——電波傳播速度測高利用無線電的兩個特性：無線電從地面的反射特性電波傳播速度是常數(shù)（3×108米/秒）7.2測高原理中國民航大學(xué)CAUC7.1組成與概況中國民航大學(xué)CAUC一、調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）高度表調(diào)制器產(chǎn)生一個對稱的三角波線性調(diào)制電壓，對發(fā)射機(jī)進(jìn)行調(diào)頻，發(fā)射波是三角波線性調(diào)頻的連續(xù)波普通FMCW高

5、度表原理塊圖7.3典型無線電高度表中國民航大學(xué)CAUC設(shè)：中心頻率為4300MHz，調(diào)制頻率FM為100Hz，頻移ΔF為100MHz普通FMCW高度發(fā)射信號7.3典型無線電高度表中國民航大學(xué)CAUC測高原理發(fā)射機(jī)發(fā)射信號一路經(jīng)寬方向性天線發(fā)射到地面，取樣部分發(fā)射信號直接加到接收機(jī)信號混頻器（直達(dá)信號），與反射信號相混頻。t1時刻，發(fā)射頻率為f1，經(jīng)反射在t2時刻被接收。Δt=t2-t1就是電波往返傳播的時間t2時刻，發(fā)射頻率為f2,即在t2-t1時間內(nèi)，發(fā)射頻率從f1到f2,從而可用Fb=f2-f1來測量高度7.3典型無線電

6、高度表中國民航大學(xué)CAUC差頻與高度的關(guān)系若發(fā)射頻率為，電波從地面返回到接收天線時，相對發(fā)射信號延時Δt，但接收信號頻率=（不變）。這時經(jīng)Δt時間后，發(fā)射頻率變?yōu)橐驗樵谡{(diào)頻發(fā)射信號中，ΔF、FM是常數(shù)，差頻Fb與飛機(jī)真實高度H成正比。高度越高，差頻越大，因此可用差頻的大小來測量高度。7.3典型無線電高度表中國民航大學(xué)CAUC例如，發(fā)射信號的調(diào)制頻率為100Hz，頻移為100MHz，則：(Hz/米)頻率刻度為133Hz/米，也就是說高度變1米，差頻變化133Hz。因為1米=3.28英尺，所以頻率刻度為40.5Hz/英尺。在整個

7、測高范圍0～2500尺內(nèi)，差頻范圍是0～101KHz。7.3典型無線電高度表中國民航大學(xué)CAUC普通FMCW高度表階梯誤差測高的實質(zhì)是測量單位時間內(nèi)差頻信號電壓所形成的脈沖個數(shù)，再將脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成直流高度電壓或高度信息。但當(dāng)飛機(jī)高度連續(xù)變化時，差頻信號電壓所形成的脈沖個數(shù)只能一個一個跳變（脈沖個數(shù)不能為小數(shù)），因而出現(xiàn)測高誤差。階梯誤差：一個調(diào)制周期內(nèi)，一個脈沖（差頻）所代表的高度7.3典型無線電高度表中國民航大學(xué)CAUC放大器：寬帶放大器，增益隨差頻頻率增加而增大，補償由于高度增加而引起的接收信號幅度減小。限幅器：差頻信號電

8、壓上下限幅形成技術(shù)脈沖7.3典型無線電高度表中國民航大學(xué)CAUC二、等差頻FMCW高度表1、測高原理在等差頻FMCW高度表中，保持差頻Fb和頻段ΔF不變，而調(diào)制周期TM是隨飛機(jī)高度變化的。由于發(fā)射信號是調(diào)頻連續(xù)波，而且差頻保持不變，故叫等差頻FMCW高度表。由于當(dāng)飛機(jī)高度增加時電波往返傳播