Бортовой радиовысотометр Советский патент 1975 года по МПК G01S9/28 

Изобретение относится к области радновысотометрии Малых высот н может быть использовано в радиодальнометрии при измерении J тaлыx расстояний до объектов с большой поверхиостыо отрал ения.

Известен бортовой радиовысотомер, состоящий из последовательио включенны.ч нерестраиваемого генератора частоты модуляции, модулятора, генератора СВЧ и иередающей а 1тепны, прнем.ной антенны, соединенной с первым в.ходом смесителя, второй вход которого через линию задержки соединен с ге-нератором СВЧ, а выход смеснтеля через полосовой усилитель первого канала селекцпп соединен с частотным дискриминатором, выход которого через усилитель ностоянного тока и узел поиска подключен к перестраивае 1 ому генератору частоты модуляцин, причем второй вход узла поиска соединен через узел памят с выходом полосового усилителя нервого канала селекции.

Однако этот радиовысотометр дает значительные погрешности в измереиии при возникновении многократных переотраженнй излучаемого снгнала между корпусом детального аппарата и отражающей аюверхиостьюЦель изобретения - устранение погрешности в измерении высоты, обусловленной возникновением эффекта многократных нереотражений.

Поставленная цель достигается тем, что Б радновысотомер донолпительно введены п полосовых усилителей и делителей частоты, ирнчем выход смесителя соединен с входамн полосовых усплнтелей, а их выходы через делнтели частоты с коэффициентами делення, равными номеру ка)1ала, подключены к входу частотного днскрим; натора.

На чертеже нредставлена блок-схема нредлакаемого бортового радиовысотомера.

Он содержит носледовательно соединенные перестраиваемый генератор 1 частоты модуляции, модулятор 2, генератор СВЧ 3 н нередаюн|ую антенну 4. Приемная антенна 5 соедн.йена с нервым входом смеснтеля 6, второй которого соединен с выходом генератора СВЧ 3 через линию 7 задержки, величина коTopoir определяется временной задержкой СВЧ-тракта, соеднняющего выход генератора

СВЧ 3 с передающей антенной 4 н прпемную антенну 5 со смес1 телем 6, Выход смеснтеля 6 соедипеп с входами полосовых уснлпте.1СЙ 8:.8-1, включенных в каждый канал селекции, а выходы цолосовых усплителей соединены с входами частотиого дискриминатора 9, выход полосового усилителя Q. первого канала селекции соединен с входом частотного дискриминатора 9 неносредственно, а выходы полосовых ус}1лнтелей 8п-8и носледуютих каналов селекции соединены с частотньш

дискрпмппа го1)ол1 9 через дс.-ипс.чи П. Юм частоты, коэффициент деления кспорых paiicii номеру кааалл. Выход чаетотпого дпекрил1И;1аг;) 9 еоед.нкч через последовате.ИаНо нк.иочениые усилитель 11 гюстояниого тока п 3ел 12 попека с .лерестраиваемым lio частого i-eiicjiaторол 1 частоты модуляции. Выло;. иолосо: го усилителя 8.. iiepBoix) канала се.икцнн сосдинеи с BTOpbLM одом узла 12 no-icKa чсро,, узел 13 1 амяти.

Пред.чагаемьи |)()1 ысо1оме; |)аиотао г следу101Ц11М образо.м.

Электромагнитные (ЛЗЧ-колебании, зырабатываемые генсраторол СВЧ З, модулИ|1 чоТ ся ло частоте ло липениому (н11ло()бразно;а или трсугольиому) закону с номониио люду.тятора 2, частота : 1одуляции оирел.еляется иерестра вае.мыл1 генерато)ол1 1 частоты модуляции. Бо.чьшая часть лгошности i4Miep;-iTop; СВЧ 3 излучается но иаи)авлсч1И1о к .leMiioii поверхности с номощыо 1ередак) антенны 4. меньшая же часть 1иостуч1ает через .типню 7 заде() на одн); из входоз, смеснте.тя 6. Част) отраженного от земноГ: iioijcpXH: стн с;1ГНала 1К)Стут1ает на приемную антенну 5 и далее на liTopoii вход смеснте.1я ( (Koixipbiii предночтительне выполнить но ба.1ансно| схелге). Излучаемы н отраженн1) от земноГ: новерхпостн сигналы, 1 занМ())уя всме-снтеле 6, образуют ira его .оде сигнал бненп.. средняя частота которого зазнсит от iiapaMcTров люду.тяцнн не)едаюн1его устройства н высоты тголета обьекта. Донустилг виачале, ч IT, вторичные, а тем более миого1 ратные :iei)eoTражепня отсутствуют. В этом с.тучае работа Предлагаемого выеотомера не отлнчается от )аботы известного pa;iHOis icoioMei)a с непемениой частотой модуляции.

Если сиектр снгиала б 1еннн iie попадает i; полосу -нронускания нолоеового усилителя 8, то на выходе узла 13 иалгятн сигиа.т отсутствует, и с генератора «инлы, 15 одян1е1Ч) т. узел 12 поиска, лннеЙ1ю-из 1еня 01цееся (.чииенно-надаiouj.ee) ианряжеине ностунает на вхо.д лч1рав,тения eHcpaTOjia 1 частоты модулягип, осуш,еств,-|яя тем сам1лм режнм нонска. Под воздейстг 1ем ;пм1ейио-нзменя1ОН1е1Х)ся иапряження тене|)ато)а «пил) частота. мод ляцнн гсцератора 11зме1|яетс;.1 -з пределах, OI peдeляe ыx дианазопом ;1зме|1яемых высот, и -ноэтому одиовреме Н о изменяется средняя ,11(ния часготы снгна.ла до тех нор, иока сирна.т бнений не но.надет в но.юсу -нронускания люлосово1о усилителя 8.. Одпог.ременно на .выходе узла. 13 иа.1ятн нонв,1яется си1нал иостоянного тока, Koropijiii ;:1ере1 од:1гт узел 12 нонска в такое соетоянне, что на Р.ХОЛ. утфавлелня генератора 1 частоты моду.тянин будет Поступать снгнал с уснл1ггеля II 110СТОЯНИОГО тока, величина которого онределяетея частотным днскрнмннатором 9. Поско.чьку частота настройки нолосового усн.тите, 8ii н переходная част(гга ч кмотного ;uiскри.;Н 1Г1тора 9 совнадают н яв ;потся иосгояннымн.тонрн измеиенпн ;ькч;ТЫ 6vдет нзменягься частота модулянии reHeiia-uipu i частоты модуляш); так, чтобы средняя частота спектра сигнала бнени11 сох)ан 1лась неиз-мениой | jKiJuioii ереходиой частоте частот5 Hoio ;и1СК)нмннатора 9. Такнм образом, измеряя частоту (нернод) модул5н.111н с номощью измер1 теля частоты (е});|(да), южио измеpHTii истннихчо 1-;| 1согу. При возн.чкновеннп миочок ат1н 1х He|ie0 ;1Т))ажениГ; )1езул1/гнру1оиин1 снектр сигиадг, бнеинй нз ijecKo.ibKnx лока/1Ы; ;х )ов. cooTHCic 1 одно-, /м ратно |у i;e)е;)тра/1чеимнм.

В общем ,1С срс-дннс частоты .1ока,1ы1ых

.J снект)о; не нахо.тя1Чя в не, очислеН|Н 1х соотношениях нз-за на.чнчня остат() liijicuTbi. он редел ясмой д.-1иной соед1п1нтельнь х кабелей, соеднняюшнх выход, ixMieitaTopa СВЧ 3 с нередаю1це 1 аите: ; О| ; -I н нрнемную а1ггенну 5 с

0 вчод.ол смесп сля (). Прн наличии остаточиси; илсоты сдедиие част;1Т1)1 /юкадьших cHCivTpoi; ))

.|:. (Я„,,,-//,„.-г1

... /VAM..- (//,„..,-2//,,,..)

с

AA/yA--J/A,-r |-«/A,n) / л..-,..,,-- --- - -(. - - г.те //Of.т значенне остаточно lUJcoTb, онреде.)е Bijipa/KeiiiicM;

(/1Л-/:)

- 2

5 Д h еомегрнческая д-шим кабе.1ей соедиияющнх 15ыход 1-енерато)а CB-l 3 с нередающе aiii-enHoii 4 н нрием-ную :11мен;| 5 ее смеентелем (j С(К)Т)етстт5еиио;

f -днэ.тектрическая нроипцаемост, дла.ть:О т) сосдннн1е.1) абе,1ей 1 н /j;

/б.(.||.; /д-,.,.;;,.: /.-,.,:,,.- -частоты иастро| гкк

иол(к:ов1)1: дд -1итеде к численно pai;Hijie сре. частотам спектров биений, соответствуюгцнх О.Т110-, дву- и п-к)агному не|Н-;)Т и1же111П();

., ./-- дев 1ация частоты i-енератора СВЧ 3;

частота модуляции;

/Лкт истинное значение высоты; ;/ - Ho.Meii иере;гграженн г, С -скорость расн)остранен1 я э,1ектромаг0Hiriiibix ко;1ебаннй;

НЛП 4 в завнснмости oi- вида ,111неГ|1и к модуляции (1гн.ч(юбразная .ч.ш .тьиая).

Вк.тюченне ,тинин 7 задер;1:ки н TiiaKT reicрод гнног( cHiTiri.ia ком 1енсир ет остаточную

.) ВЫСОТ}. В эгом с.-:учае часточы ,-H)i aibiibix

снектр(;в будут находиться з цс..1е1Н1ь;д

()Т110н;енчях н он}1еделяться соотнон ениям1г;/ :Л/-/М-Я„СТ.

/ .ч,.- -0 /- , л,KV/./. «//.-,.

05 - -С

Если приемопередатчик рад11овысо оме и1 совместить территориально с приемной и передающей аитеана, то лииии 7 задержки из тракта гетеродинного сигнала может быть исключена.

Поскольку при условии колгиеисации остатощюй высоты средние частоты локальных спектров кратны, то иоявляется возможность обработки всех локальных снектров одинм и тем же частотным диокримннаторо.м 9. С этой целью выходной сигнал иолосового усплнте.ьт 8, настроенного на второй локальный соот1зетствуюнии1 двукратному чтереотражению, иодается на делитель 10а частоты на два, 1 только иосле этого сигнал иоступает на вход частотного дискриминатора 9, куда также лостуиает снгиал с выхода лолосо-Б01-о усилителя 8а, соответствующий однократному нереотражению, т. е. соответствующий нстнппой высоте. В общем случае сигнал с выхода иолосового усилителя БД постунает на делитель 10п деления частоты на п, а затем поступает на вход частотного дискриминатора 9.

В реальных условнях работы радиовысотомера а.мнлнтуды огибающих локальных снектров из.меняются в очень широких пределах (ог максимальных значений н практнческн до полного псчезповення). Причина этого - явление нптерференцнн отраже1пн 1х сигналов н нелинейные преобразования в нелинейных элементах приемпого устройства радиовысотомера при наличии м}1отократных иереотражеиий.

Если на вход приемного устройства (смесителя 6) ностунают сигналы, соответствующие как истинной высоте, так н многократно нереотраже1Н1ые, то в смесителе G н в нелинейных усилительных каскадах происходит подавление слабого сигнала сильным. Но слабым часто оказывается сигнал, соответствуюнии однократному нерсотраженню, а сигнал, соответствующий двук|)атному (н )еже TpexKpaiiioму) переотражению, оказывается более сильньиг. В результате к измерительному устройству иодводится сигнал со сиектром, изменяюHUiM свое положеиие на оси частот is очень широких иределах. Вследствие этого возникает значнтельная флуктуацнониая погрешность, ;еличнна которой такова, чго известные радичвысотомеры становятся непрпгод1П51мн к .1уатации. Иаи.х.удншми условиями Hj)i(Me ieнпя оказывается режим висения над т/одной новерхностью.

В П|1ед;1а1 ас-мом радн(1МзКЧ)томере п смесителе {) нронсходп то же самое янлонне иодавлеиня слабого спгна.ча сильным, но вслодетпие .иогоканал1 ной обработки от1-)ажеИ11ых сигналов ноле смесителя 6 к измерителю частотгл (частотному дискриминатору 9) в любом c.iyчае нодводится сип .ал (или сумма сигналов), средние частоты которого С(ютр,етст1}уюг нстииио г,ысоге. Iic.ii: на вход частотно1Ч) дн0 скримииатора 9 o.inoBjicMeHHo ириходят иеCKO.ibKo сп;нало, то ji ие.ШнеГнюм элеме1ггеограиичигеле, яи.;;11ОП1емся cocrariiioii частью любого MacTOTiioro дискримннагора, iipO icxoдит а1 томат11ческое выделите сильного сигиа5 ла. Таким образом. 1 езависимо ог измеисшгй амил:ггуд спгиало:; is иолосовых ус1лиго.-1ях 8(,, 8), выходной сигналчастоти(мч) диск;)нмииатора ) оиределяется средней частого нанбольн1его сигнала. Мо так как средние частоты снгиалоБ, нодводимых к частотному диCKpii.MiniaTopy 9. соответствуют всегда истинному значению высоты, то ф.гсктуапнонная ног 1ещмость, обхсловлеиная л иогокра1иымн нереотражениям:;. будет отс тствовать.

5

Г р е д м с т и 3 о б ) е т е и и я

Бортовой радиовысотомер, состоящий из иосле дова тел ьн о включенных нерестранваемого

0 генератора частоты модуляции, модулятора, генератора СВЧ и передающей а1ггенны, приемной антенны, соеди1юпной с первым входо.м смес гтеля, второй вход KOTOpoio 4cj)e3 линию задержк соедииеи с 1-еиератором С1ВЧ, а вы5 смесите;1я через полосовой уси,1нтель iiejiвого канала селекции соединен с частотныл дискриминатором, выход KOTOJIOVCJ через усилитель постоянного тока и зел ноиска подключен к перестраиваемому генератору частоты модуляцни, ирнчем второй 1;ход узла ионска соединен через узел иамяти с вы.ходом иолосового силителя иерво о каиа.1;1 селекции, oT.ut4aiou(iiucfi тем, что. с целью устранения иогрешпости is из.1ерен 1и высоты, обус5 ловлениой возннкновеннем эффеггга MHOIOкратных нереотраженнй, в него доио.т.пгге.нию введены п полосовых усилигелеГ и делите.1ей частоты, нричсм выход смес1Г1еля соединен с входами иолосов1 1х усил1ггелсй, а их выходы

0 через делители частоты с коэффицненгами деле1ПИ1, равнымн номеру канала, нодк.тючены к вхо.чу частотного дискриминатора.