63. 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.

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[_h t_h+ 2m_чм sin (0,5_M t_h) cos _M t; (2)

где U_Б.С —-амплитуда преобразованного сигнала ; _H=2f_H—средняя ча­стота излучаемых колебаний (несущая частота); m_ч.м==_д/_м — индекс модуляции; _М = 2F_м — частота модуляции; _д = 2f — девиация частоты.

Мгновенная частота этого сигнала

F_p=|f_изл -f_пр| =|2fд sin (0,5_M t_H)sin _Mt| (3)

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

Fp=2T_M ^-1 ₀^Tм/2 Fp(t)dt=4^-1fд sin (0,5_M t_H) (4)

При малых t_H/T_M которые 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- 2t_H/T_M ) (5)

и практически совпа­дают при t_H«T_M. При несимметричном пилообразном законе. ЧМ частоты Fp₁ и Fp₂ 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.