Радиовысотомеры

1.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.

2. 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=2H/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 tH 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

Uб.с. =UБ.Сcos[h th+ 2mчм sin (0,5M th) cos M t; (2)

где UБ.С —-амплитуда преобразованного сигнала ; H=2fH—средняя частота излучаемых колебаний (несущая частота); mч.м==д/м — индекс модуляции; М = 2Fм — частота модуляции; д = 2f — девиация частоты.