Радиовысотомер с частотной модуляцией

Радиовысотомер с частотной модуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 56461 2

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.09.75 (21) 2175366/09 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.07.77 Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 22.08.77 (51) M. Кл.о 01 g 9/24

Государствениый иомитет

Совета Министроа СССР

llD делам изооретеиий и открытий (53} УДК 621.396.9 :

:527.623.08 (088. 8 ) (72) Авторы изобретения

В, М. Полубояров, А. А, Шербаков, В, T. Яковлев и B. Г. Смирнов

Ленинградский институт авиационного приборостроения (71) ЗаявитеЛь (54) РАДИОВ61СОТОМЕР С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к радиолокации, может использоваться для измерения дальности с регулированием скорости изменения частоты передаваемого сигнала.

Известно радиолокационное устройство с частотной модуляцией по пилообразному закону, используемое для измерения высоты полета летательного аппарата, в котором решается задача устранения влияния переотраженного от подстилаюшей поверхности р сигнала на точность измерения высоты (11.

Однако в известном устройстве в случае, если мощность переотраженного сигнала превышает мошпость отраженного на время, больше некоторого заданного времени т 15 о определяемого параметрами схемы, влияние переотраженного сигнала не устраняется, т.е. увеличивается ошибка измерения высоты.

Наиболее близок к предлагаемому — 20 радиовысотомер с частотной модуляцией,содержащий последовательно соединенные приемник и фильтр âåðêних частот, последовательно соединенные усилитель сигнала биений. полсп:оной фильтр, ограничитель, выход ко- д5 торого подключен непосредственно и через блок сравнения к первому и второму входам блока обработки, выход которого соединен со входом передатчика, выход которого связан с гетеродинным входом приемника (2).

Однако в этом радиовысотомере, если на входе приемника имеется переотраженный сигнал, мощность которого больше мошности отраженного сигнала, среднее значение частоты биений группируется вокруг частоты переотраженного сигнала, что прир водит к измерению высоты с ошибкой, равной удвоенной высоте, Цель изобретения — повышение точности измерения высоты при воздействии переотраженного сигнала от подстилаюшей поверхности, Для этого в радиовысотомер с частот= ной модуляцией, содержащий последователь«ю но соединенные приемник и фильтр верхних частот, последовательно соединенные усилитель сигнала биений, полосовой фильтр, ограничитель, выход которого подключен непосредственно и через блок сравнения

564о 12 первому и второму входам блока обработки, выход которого соединен со входом передатчика, выход которого связан с гетеродииным входом приемника, введены последовательно соединенные корректирующий фильтр 5 первый вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, усилитель скорректированного сигнала с автоматической регулировкой усиления и сумматор, а также блок автоматической регулировки усиления, вто- g рой вход сумматора подключен к выходу фильтра верхних частот, а выход — к первому входу усилителя сигнала биений, второй вход которого соединен с выходом блока автоматической регулировки усиления; 15 нулевой выход блока обработки соединен со вторым входом корректирующего фильтра, а управляющий выход соединен одновременно со входом блока автоматической регулировки усиления и со вторым входом уси- 28 лителя скорректированного сигнала с автоматической регулировкой усиления.

На чертеже представдена структурная электрическая схема радиовысотомера.

Рад иовысотомер содержит последователь- 25 но соединенные приемник 1, фильтр верхних частот (ФВЧ) 2, сумматор 3, усилитель 4 сигнала биений, полосовой фильтр

5, ограничитель 6, выход которого подключен непосредственно и через блок сравне- 30 ния 7 к первому и второму входам блока обработки 8, выход которого соединен совходом передатчика 9.

Выход ФВЧ 2 соединен через последовательно соединенные корректирующий фильтр 5

10 и усилитель 11 скорректированного сигнала с автоматической регулировкой усиления с другим входом сумматора 3, Выход передатчика 9 соединен с гетеродинным входом приемника 1, Нулевой выход блока 4О обработки 8 соединен со вторым входом корректирующего фильтра 10, а управляющий выход — со вторым входом усилителя

11 и со вторым входом усилителя 4 через блок автоматической: регулировки усиле- 45 ния (АРУ) 12

Рад иовы с отомер работает следующим образом, Отраженный сигнал в виде компоненты сигнала биений с частотой и переотраженный сигнал с частотой f о поступают е и приемника 1 через ФВЧ 2 одновременно на сумматор 3 и корректирующий фильтр 10, который ослабляет частотные компоненты сигнала вблизи ожидаемой частоты „по сравнению с заданной частотой f . Через о корректирующий фильтр сигнал биений проходит на усилитель 4, регулирующий его амгщитуду в зависимости от уровня управляющего сигнала. Это необходимо Ilo следу4 ющей причине: мощность переотраженного сигнала сравнима с мощностью отраженного сигнала для высот от 1 до 30 м, а для больших высот она зйачительно меньше

С мощности отраженного сигнала. Поэтому подавлять переотраженный сигнал целесообразно только на малых высотах. Управляющий сигнал с блока обработки 8, обратно пропорциональный высоте, увеличивает на малых высотах амплитуды сигнала с корректирующего фильтра 10 настолько, что она.становится много больше амплитуды сигнала с ФВЧ 2, т. е, сигнал на выходе сумматора 3 определяется только сигналом, прошедшим через фильтр 10.

Далее сигнал поступает на усилитель 4, полосовой фильтр 5 и ограничитель 6. B ограничителе спектр симметрируется вокруг компоненты с наибольшей амплитудой, в блоке обработки 8 определяется центр тяжести спектра сигнала и вырабатывается сигнал рассогласования между положением центра тяжести спектра и заданной частотой . Этот сигнал воздействует на скоо рость измерения частоты излучаемого сигнала таким образом, чтобы частота биений была равна заданной. Поскольку в корректирующем фильтре компонента с частоI той f подавляется в и уаз, если мощность ! переотраженного сигнала в тп раз больше мощности отраженного и тп(и, центр тяжести спектра и, стало быть, высота определяется правильно.

На высотах, больших 30 м, усилитель

11 имеет такой малый коэффициент усиления, что сигнал с ФВЧ 2 много больше сигнала с усилителя 11 . Поэтому сигнал на выходе сумматора 3 определяется только сигналом, прошедшим через ФВЧ 2

Тем самым на больших высотах устраняют ся искажения, вводимые корректирующим фильтром 10 в амплитудно-частотную характеристику тракта. Устранить их необходимо по следующей причине: на больших высотах мощность сигнала с приемника весьма мала в силу известной зависимости мощности принимаемого сигнала от дальности и сравнима с мощностью собственных шумов тракта. Если амплитудно-частотная характеристика тракта до ограничителя 6 искажена (несимметрична), соответственно искажается энергетический спектр шумов на выходе ограничителя.

Сигнал биений взаимодействует с таким шумом в ограничителе 6, ицентр тяжести спектра на его выходе не совпадает с частотой отраженного сигнала биений, что приводит к ошибке измерения высоты.

Введение блока автоматической регулировки усиления (АРУ) 12 и регулировки

564612 усиления усилителя 4 необходимо по следуюшей причине: если по каким пибо причинам, например ввиду неисправности в приемнике

1, сигнал биений отсутствует на малых высотах, т. е. тогда, когда с rjoMolllhlo корректируюшего фильтра 10 вводятся амплитудно-частотные искажения, на ограничитепь 6 поступает только шум с искаженным энергетическим спектром. Спектр шумов на выходе ограничителя также иска- 1О жается, т.е. плотность шумов выше частоты меньше, чем вблизи ее. Это, в свою очередь, приводит к неправильному функционированию блока сравнения, который выдает сгп нап, свидетельствующий о наличии 15 сигнала биений, и блок обработки 8 измеряет высоту, что приводит к грубым ошибкам.

Дпя устранения этого на малых высотах усилитель 4 с помошью блока АРУ 12 снижает усиление настопько, что уровень шу- 20 мов на входе ограничителя 6 близок к нупю, в то время как это снижение усиления не приводит к подавлению снгнапа биений, если он присутствует, так как мошность его на малых высотах весьма велика. 25

Подъем амплитудно-частотной характеристики корректируюшего фшгьтра 10 на частотах ниже о в 7l раз по сравнению с частотой необходим rro спедуюшей З0 о причине: пусть создалась ситуация, когда мошность переотраженного сигнала в 7I7 раз больше мощности отраженного, причем гп) П (гч — коэффициент подавления переотраженного сигнала корректирующим фипьт- 35 ром . Тогда через время, равное постоянной времени замкнутой петли обратной связи в радиовысотомере, будет сопровождаться высота Н„п, а компонента сигнала бие ний, соотвествующая высоте Но, окажет- 40 .ся ниже частоты j о

Если через некоторое время мошность переотра>кенного сигнала уменьшится так, что выпопнится соотношение тл(.ц, радиовысотомер через некоторое время вновь 45 будет сопровождать частоту . Если

Ба характеристика корректируюшего фильтра не поднимается, обратный переход от сопровождения высоты Н к сопровождению

И высоты Н происходит только в том случае, если мошность переотраженного сигнала меньше моп;ности отраженного, так как корректируюший фильтр не подавляет в этом случае нереотраженного сигнала.

Необходимость обнуления корректируюшего фильтра, т, е. связи его с нулевым выходом блока обраоотки 8, вызвано спедуюшей причиной: известно, что спектр сигнала биений является дискретным с частотами, кратными частоте модупируюшей

60 функции, При пропускании такого сигнала биений через корректируюший фильтр уменьшается амплитуда. гармоники, частота которой больше. . Это, в свою очередь, может вызвать смещение центра тяжести спектра сигнала на выходе ограничителя

6 от частоты о, в результате чего возникает ошибка измерения высоты, которая тем больше, чем круче спад амплитудночастотной характеристики корректируюшего фильтра и чем больше модупируюшая частота, Этого не происходит, если сигнал биений поступает на корректируюший фильтр только на время, равное одному периоду модупируюшей функции.

Если теперь в начале каждого периода модупируюшей функции устанавливать в кор ректируюшем фильтре начальные нупевые условия, реакция на входной сигнал будет такая же, как на одиночный сигнал за время одного периода модуляции, При этом не возникает ошибки изл ерения высоты.

Точность измерения высоты описанным радиовысотомером в два раза выше по сравнению с известным в условиях воздействия переотра>кенного сигнала.

Формула изобретения

Радиовысотомер с частотной модупяци- 3 ей, содержащий поспедоватепьцо соединенные приемник и фильтр верхних частот, последовательно соединенные усилитель сигнала биений, попосовой фильтр, ограничитель, выход которого подключен непосредственно и через блок сравнения к первому и второму входам блока обработки, выход которого соединен со входом передатчика, выход которого: связан с гетеродинным входом приемника, отп ичаюш ийся тем, что, с целью повышения точности измерения высоты при воздействии переотраженного сигнала от подстипаюшей поверхности, в него дополнительно введены последовательно соединенные корректирующий фильтр, первый вход которого соединен с выходом фипьтра верхних частот, усипитепь скорректированного сигнала с автоматической регупировкой усиления и сумматор, а также блок автоматической регулировки усиления, при этом второй вход сумматора подключен к выходу фильтра верхних частот, а выходк первому входу усилитепя сигнала биений, второй вход которого соединен с выходом блока автоматической регулировки усипения, нулевой выход блока обработки соединен со вторым входом корректирую1цего фильтра, а управляющий выход соединен одновременно со входом блока автоматической регулировки усиления и со вторым вхо

5646 12

Составитель И. Тюрин

ТекРед А. Богдан КоРРектоР A. Гриденко

Редактор Б. Федотов

Заказ 2174/211 Тираж 7 17 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 дом усилителя скорректированного сигнала с автоматической регулировкой усиления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США % 3403388, НКИ 343- 14, 24.09.68.

2. Патент Франции ¹ 1557670, С 01 9/24, 21.02.69.