第7章无线电高度表

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7.3 典型无线电高度表
4、多设备安装 干扰: 系统1可能接到系统2的信号(泄漏信 号、地面反射信号) 系统2可能接到系统1的信号 解决:天线对之间有间隔 使用不同的调制频率 调制信号频率相位相反
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7.3 典型无线电高度表
5、飞机在倾斜、俯仰时能测到真实高度

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7.3 典型无线电高度表
EADI上高度显示
跑道升起标志:飞机在起飞和着陆阶段向驾驶员提供代 表飞机同跑道中心线二者空间位置的关系。 水平:LOC,垂直:LRRA
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7.3 典型无线电高度表
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7.3 典型无线电高度表
EADI 在进近着陆阶段显示RA和DH。 主要显示内容: 上升的跑道符号
2H t c
式中:H —— 飞机离地高度 c —— 电波传播速度 测高利用无线电的两个特性: 无线电从地面的反射特性 电波传播速度是常数 (3×108米/秒)
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7.1 组成与概况
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7.3 典型无线电高度表
一、调频连续波(FMCW)高度表
调制器产生一个对称的三角波线性调制电压,对发射 机进行调频,发射波是三角波线性调频的连续波
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三、系统组成
1、收发机 2、收发天线 3、指示器
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7.3 典型无线电高度表
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1、收发机 用于产生发射信号(中心频率为4300MHZ的调频连 续波)、接收机接收由地面返回的信号,接收机通过 比较发射与接收的信号频率,计算出实际的离地高度。 并把数据输送到相应显示装置和飞机其他系统。高度 信号的处理由收发机内部两个微处理器完成,一个进 行高度信号的处理并输出模拟和数字是高度数据;另 一个完成监控功能,监视送到显示电路的高度信息的 有效性和准确性。
M
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跟踪鉴别器工作特性
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三、影响LRRA性能的因素
1、飞机安装延时(AID)校正 飞机停在地面上时,地面反射信号相对发射信号令产生 传播延时,这个延时所产生的高度叫安装延时高度,它 决定于收发电缆长度,收发天线之间距离和飞机停在地 面上天线离地高度。安装延时产生的高度
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7.1 组成与概况
6. 无线电高度表的组成
发射天线 宽波束(20~40°)方向性天线 接收天线 收/发机组件 高度指示器
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7.1 组成与概况
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7.2 测高原理
无线电高度表的测高基础: 测高原理:LRRA天线向地面发射无线电波,经地面 反射后,再返回飞机。测高是测量电波往返传播的 时间Δ t。
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7.1 组成与概况
民航上应用的是 LRRA,配合ILS完成着陆任务。 指示随地形而变,与地面的覆盖层大气条件无关。 几个高度概念
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7.1 组成与概况
2.功用 测量飞机相对地面的真实高度或叫垂直高度 测高范围为-20~2500英尺,属于低高度无线高度表 主要用于飞机和起飞阶段。
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决断高度显示DH 显示在RA上方
显示特点: 选择范围-20-999ft,显示范围 0-999ft,绿色 DH 为负无 显示;
决断高度警戒:
RA<DH 两个黄色DH字母闪亮3S,RA值为黄色
决断高度警戒结束:
自动结束:飞机从比决断高度高75FT高度下降通过DH 时: 飞机落地后自动复位。 人工复位:按压EFIS控制板上的RST键人工复位; 复位后:RA白色,DH绿色
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7.1 组成与概况
用来测量飞机离开 地面的实际高度, 提供预定高度和决 断高度的声音和灯 光信号。它是在进 近着陆过程中保证 飞行安全的重要设 备。配合ILS完成着 陆任务。系统的范 围是-20到2500英 尺。
低高度无线电高度表LRRA--Low Range Radio Altimeter
因为在调频发射信号中,Δ F、FM是常数,差频Fb与飞机真实高 度H成正比。高度越高,差频越大,因此可用差频的大小来测量 高度。
4FFM df Fb f t f r f1 t f r H dt c
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例如,发射信号的调制频率为100Hz,频移为100MHz,则:
VHF NAV 系统波道上工作,LOC频率,飞机高度在200FT时有效升起。 < 200FT时随着高度降低逐渐升起。接地时,跑道标志在固定飞机标记的下 线。
RA
显示范围 -20----2500FT 显示规律: -20---100FT 100---500FT 500---2500FT >2500FT
白色字体 更新增量 2FT 10FT 20FT 显示 空白
限幅器:差频信号电压上下限幅形成技术脉冲
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二、等差频FMCW高度表
1、测高原理
在等差频FMCW高度表中,保持差频Fb和频段Δ F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, 故叫等差频FMCW高度表。
4FFM Fb H c
7.3 典型无线电高度表
普通FMCW高度表阶梯误差
测高的实质是测量单位时间内差频信号电压所形成的脉冲个数,再将 脉冲数转换成直流高度电压或高度信息。但当飞机高度连续变化时,差 频信号电压所形成的脉冲个数只能一个一个跳变(脉冲个数不能为小 数),因而出现测高误差。
阶梯误差:一个调制周期内,一个脉冲(差频)所代表的高度
高度H(Δt)与调制周期TM的关系
Fb
F t FM
Fb
2F H cTM
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7.3 典型无线电高度表
工作状态 1、搜索状态 当收发机所测得的差频偏离25KHz较远时,系统处 于搜索状态。此时积分器输出一个变化的电压,经指数 变换器变换后,使调制锯齿波的周期由小到大变化着 。 由于调制锯齿波的周期由小到大变化,调频发射信号的 频率由快到慢变化,所测差频频率也随之改变,当差频 接近25KHz时,系统就进入跟踪状态。
Fb
Fb '
4FFM H c
4FFM 4FH H TM c c
H
c Fb ' 4F
HN
c N 4 F
H N 1
c N 1 4F
h
c 4F
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放大器:宽带放大器,增益随差频频率增加而增大,补 偿由于高度增加而引起的接收信号幅度减小。
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2、跟踪状态 当飞机保持一定高度飞行时,收发机所测得的差频 保持25KHz,跟踪鉴别器输出的误差信号为零。积分 器输出不变,调制锯齿波周期不变,高度处理器输出 的高度电压不变。 当飞机高度升高时,电波往返传播时间Δ t增大,差 F 频频率Fb( T t )高于25KHz,此时跟踪鉴别器输出一 个正的误差电压,加到积分器,使锯齿波控制电压增 加,调制锯齿波周期增长,调频波的频率变化率 F (T )减小,差频频率减小。直到差频加到25KHz。 M 这时高度处理器输出的高度电压也增加。同理,当 飞机高度下降时,调制锯齿波的周期减小,高度电压 也减小。
Navigation Principles and Systems
导航原理与系统
倪育德
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第七章 无线电高度表
7.1 组成与概况 7.2 测高原理 7.3 典型无线电高度表
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7.1 组成与概况
1. 概述 无线电高度表是一种测距导航设备,利用普 通雷达工作原理,以地面为反射体在飞机上 发射电波,并接收回波以测定飞机到地面的 高度。 按测量范围分 按测量方法分 大高度表 〉30000FT 小高度表 LRRA 脉冲测距原理 频率测距原理
4 100 10 6 100 Fb H 133 H 说高度变1米,差频变化 133Hz。
因为1米=3.28英尺,所以频率刻度为40.5Hz/英尺。在整 个测高范围0~2500尺内,差频范围是0~101KHz。
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7.1 组成与概况
3、地面对电波的反射的类型: 镜面反射 散射(漫反射) 漫反射的条件: 地面不平度〉波长λ 因此,无线电高度表应使地面 成漫反射,而不是用镜面反 射。若地面为镜面反射时,飞 机倾斜或俯仰时,接收不到地 面反射信号
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7.1 组成与概况
4.工作频率: 4300MHz(c波段) 使用较高频率,使地面成漫反射。 5. 类型 根据测量电波传播时间Δ t的方法不同,可分为 普通FMCW高度表 频率无线电测距系统 等差频FMCW高度表 频率无线电测距系统 脉冲式高度表 脉冲测距系统
1 AID [ P K (ct cr )] 2
P——当飞机在地面上时,发射天线和接收天线到地面 的总的最小长度。
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2、发射机对接收机泄漏信号的影响
因此,发射功率不能太大,通常小于0.5瓦,接收机灵敏度不能太高, 这就限制了无线高度表的测高范围
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TEST通过 显示情况: EADI 先显 示40英尺, 接着显示 RA故障旗。
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2.高度显示
非EFIS飞机上,安装有专门的高度表指器
飞行员选择确定的DH
自检,按下TEST,警告旗 出现,高度指针指示规定高 度,若实验高度小于DH, DH灯亮,系统工作正常着 陆式,截获到LOC和GS时, FCC输出抑制信号,防止实 验高度注入FCC 转动DH旋钮时,DH 指针沿刻度盘滑动, 当RA<DH 时,DH灯
收发天线分离安装
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3、多路径发射干扰
多路径反射的弱信号也会被放大,而产生虚假的高度指示
减小多路干扰的方法是: 等差频FMCW高度表,搜索要从零高度向高高度搜索,保证跟踪 最先到的一次反射信号,就锁定到这个正确高度上(最短距离)。 在普通FMCW高度表中,使用跟踪滤波器(频谱滤波器),跟踪最 低差频,可滤除多路径反射信号产生的差频。
由于当飞机高度增加时电波往返传播时间Δ t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Δ t也减小,因此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。
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2、发射信号特性 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4300MHz, 频移是123MHz,发射信号的调制周期随飞机高度变化(250us~50ms)。 高度越高,调制周期越长,保持差频等于25KHz不变(选定差频为 25KHz)
普通FMCW高度表原理块图
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设:中心频率为4300MHz,调制频率FM为100Hz,频 移Δ F为100MHz
普通FMCW高度发射信号
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测高原理
发射机发射信号一路经宽方向性天线发射到地面,取样部分发射信号 直接加到接收机信号混频器(直达信号),与反射信号相混频。 t1时刻,发射频率为f1,经反射在t2时刻被接收。 Δt =t2-t1就是电波往返传播的时间 t2时刻,发射频率为f2, 即在t2-t1时间内,发射频率从f1到f2,从而可 用Fb= f2-f1来测量高度
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7.3 典型无线电高度表
差频与高度的关系 若发射频率为 f 1 ,电波从地面返回到接收天线时,相对发射信 号延时Δt,但接收信号频率 f r= f(不变)。这时经Δt时间 1 后,发射频率变为
df f 2 f r t dt
1 F df 2 2FFM dt 1 TM 4
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