二、无线电高度表
1.普通调频连续波无线电高度表
普通调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)一般用三角波进行调频,得到三角波线性调制电压,如飞机上的860F-4高度表,其发射信号载波为 4 300 MHz,调制信号为100 Hz的三角形波,频移ΔF为100 MHz(图4-72)。
图4-72 普通FMCW高度表发射信号频率随时间变化
FMCW高度表工作过程为发射机发射信号到地面,同时取样部分发射信号到接收机混频器,地面反射信号反射回接收机,与混频器里的信号进行混频,得到频率差,从而得到无线电高度(图4-73)。其工作过程如图4-74所示。
图4-73 FMCW高度表发射的射频信号
图4-74 FMCW高度表结构框图
由图4-75可知,t1时刻发射机发射三角形调频波,频率为f1;t2时刻接收机收到地面反射回的无线电波,此时,频率变为f2。即在Δt间隔内,频率变化了Δf,这样,频率差就和时间间隔对应上了,所以无线电高度,式中,c为无线电波传播速度,一般为光速。
2.等差频调频连续波无线电高度表
等差频调频连续波无线电高度表发射机向地面发射锯齿波调频信号。发射频率是线性锯齿波调频的连续波,发射信号的中心频率是4 300 MHz,频移是123 MHz,发射信号的调制周期随飞机高度变化(250 μs~50 ms)。高度越高,调制周期越长,但保持差频等于25 kHz不变(选定差频为25 kHz)。
在等差频调频连续波无线电高度表中,保持差频Fb和频段ΔF不变,而调制周期TM是随飞机高度变化的。由于发射信号是调频连续波,而且差频保持不变,故称等差频调频连续波无线电高度表。
当飞机高度增加时,电波往返传播时间Δt也增加,因此,需增大调频波的调制周期TM才能保持差频Fb不变;反之,当飞机高度减小时,电波往返传播时间Δt也减小,需减小调频波的调制周期。所以,这种高度表实际上是用调制周期TM的大小来测量高度的。如当前飞机高度为H,产生的锯齿波为线性(图4-75),在接收机中的混频,那么飞机当前无线电高度
。
图4-75 高度H与调制周期TM的关系
3.脉冲无线电高度表
脉冲无线电高度表是通过测量脉冲信号往返飞机和地面的传播时间来测定高度的。其测高原理与普通的测距雷达基本相同,因此也称为雷达高度表。
脉冲无线电高度表的高度测量范围取决于发射脉冲的重复周期,最小可测高度取决于脉冲宽度,而测高精度是由对脉冲前沿的测量精度及设备噪声决定的。