2. Частотный радиометр

Упрощённая структурная схема частотного радиодальномера приведена на рис. 4.

Рисунок 4 Частотный радиодальномер

1 – генератор масштабной частоты; 2 – амплитудный модулятор; 3 – генератор высокой частоты; 4 – усилитель мощности; 5 – антенна передатчика; 6 – антенна приемника; 7 – приемник; 8 – балансный детектор (смеситель);

9 – частотомер; 10 – индикатор дальности

Вырабатываемые генератором масштабной частоты (1) периодические колебания в частотном модуляторе (2) управляют частотой генератора вы­сокой частоты (3). Промодулированные по частоте колебания усиливают­ся по мощности (4) и излучаются антенной (5). Принятый отражённый сигнал (антенна 6, приёмник 7) поступает на балансный детектор (8), куда подаётся также опорное напряжение – часть напряжения излучаемых частотно-модулированных колебаний. В балансном детекторе (8) выделяется сигнал разностной частоты. Этот сигнал измеряется частотомером (9), шкала которого (указатель 10) проградуирована в единицах дальности.

Допустим, что генератор (1) вырабатывает напряжение, изменяющее­ся по пилообразному закону. Тогда частота излучаемого сигнала изменяется так, как показано на рис. 5 сплошной линией.

Рисунок 5 Изменение частоты излучаемого и принимаемого сигнала

Принимаемый сигнал изменяется по тому же закону, но запаздывает на время (пунктирная кривая на рис. 5). Поэтому поступающие на смеситель (8) сигналы отличаются по частоте. Разностная частота определяется из рассмотрения треугольников и (рис. 5):

,

то есть , так как тогда

.

(15)

Измеряемая дальность равна

,

(16)

где – масштабный коэффициент,

.

(17)

Связь ошибки измерителя частоты с дальномерной ошибкой при постоянстве определяется выражением

.

(18)

Для уменьшения при данном значении , следует уменьшать путём увеличения и . Увеличению препятствует неоднозначность отсчёта, возникающая при нарушении условия

.

(19)

т. к. смеситель выделяет абсолютное значение разностной частоты.

Условие (19) используется для выбора частоты . Значение выбирается в диапазоне сотен герц. Большие возможности для уменьшения открываются при увеличении девиации частоты . Увеличению препятствует только необходимость применения более высоких несущих частот . Это объясняется тем, что технически возможно получить

.

(19)

Обычно порядка десятков мегагерц, тогда не менее сотен мегагерц. Такие схемы используются при построении самолётных радиовысотомеров. Современные радиовысотомеры имеют вес до 10 кг, точность ±1 м на высотах до 100 м. В частотном дальномере (высотомере) отсутст­вуют меры селекции сигналов. Это делает прибор чувствительным к прямому сигналу, который может поступать на приёмную антенну путём отражения от элементов конструкции летательного аппарата. На больших высотах мощность этого сигнала соизмерима с мощностью сигнала, отражённого от поверхности Земли. Это приводит к тому, что диапазон работы такого прибора ограничен несколькими тысячами метров.