Частотный метод позволяет при малой пиковой мощности излучаемого сигнала получить высокую точность и разрешающую способность по дальности. В радиовысотомерах закон модуляции частоты может отличаться от линейного, что упрощает создание аппаратуры.
В радиовысотомере непрерывного излучения для измерения расстояния до земной поверхности используется метод частотной модуляции.
Блок-схема радиовысотомера непрерывного излучения приведена на Рисунке 1.
 |
 |
Рисунок 1- Блок-схема радиовысотомера непрерывного излучения.
Излучаемый вниз передающей антенной (Апер) сигнал ЧМ передатчика ЧМП отражается от земной поверхности и воздействует на приёмную антенну (Апр) вместе с прямым сигналом, наведённым непосредственно от антенны Апер.
В результате взаимодействия этих сигналов в смесителе (См) на выходе его формируется спектр дальномерных частот, который после усиления и ограничения в блоке усилителя-ограничителя (УО) поступает на счётчик частоты (СЧ). Счётчик снабжён цифровым индикатором (Инд).
5. Выбор типа АФУ и расчёт основных параметров
Наиболее узкий спектр дальномерных частот при нормальном облучении земной поверхности, обеспечивающем также минимальные доплеровские смещения спектра и наиболее выгодные энергетические соотношения. В связи с этим в ЧМ РВ используются однолучевые антенные системы с вертикальным направлением оси диаграммы направленности. Использование столь широких диаграмм направленности позволяет простыми средствами обеспечить работу РВ при кренах самолёта, не прибегая к стабилизации антенной системы: жёстко закреплённая антенна с раствором диаграммы направленности порядка
Da=600-700 обеспечивает правильные показания РВ при кренах до 600.
Применим антенную решётку из спиральных антенн. Для лучшей развязки передающая и приёмная антенна монтируем в крыльях самолёта на расстоянии нескольких метров друг от друга (Рис.1).
Расчёт производится из литературы [Л1,стр.254-258].
Длина витка спирали принимается равной длине волны:
L=l=3см
Коэффициент направленного действия равен:
D0×h=Kус где h=1
Тогда D0=200
Длина антенны определяется из выражения:
Шаг спирали находится из условия:
S=0.22l=0.8×3=2,4см
Число витков спирали находится из выражения:
Находим радиус спирали:
Диаметр диска экрана принимается равным:
(0,09¸1.1) ×l=1×3=3см
Входное сопротивление спирали почти чисто активное и определяется из приближённого выражения [Л1,стр248,(9.15)]:
Расчёт спиральной антенны закончен.
Находим ширину диаграммы направленности на уровне половиной мощности [Л1,стр225,(9.23)]:
Ширина диаграммы направленности вполне устраивает для высотомера.
6. Выбор метода генерации зондирующего сигнала и метода обработки отражённых сигналов.
При частотном методе измерения высоты излучается непрерывный сигнал, частота которого fи изменяется по пилообразному закону. Частота принимаемого сигнала fпр изменяется по тому же закону, но с запаздыванием t=2R/c, разность частот принимаемого и излучаемого сигнала (частота биений) определяется равенством:
Частотомер фиксирует частоту биений за период модуляции.
Из последнего выражения следует, что при измеренной частоте биения высота до земли определяется как:
75км
При девиации частоты W=1×106 Гц
При частоте биений Fб=10кГц
При TМ=100мс
Что удовлетворяет техническому заданию.
Структурная схема частотного дальномера приведена на рисунке 2.
Рисунок 2- Структурная схема дальномера.
Биения формируются в приемнике, на который подаются принимаемый и излучаемый сигнал. После усиления биения поступают на частотомер и затем на индикатор высоты.
Минимальная частота спектра биения, которая может быть зафиксирована спектроанализатором, равна частоте модуляции.
Следовательно минимальная высота, определяемая частотным дальномером равна:
Что удовлетворяет техническому заданию.
В нашей системе измерения высоты в качестве частотомера используют счётчик импульсов, который фиксирует число биений за период модуляции:
Дискретность отсчёта DD соответствующая изменению числа биений n на единицу, может быть найдена из соотношения:
.
Разность между фиксируемой анализатором частотой и частотой биений вызывает ошибку измерения дальности. Эта ошибка обусловлена принципом действия частотного дальномера, т.е. является методической. И определяется как:
sн=с/8Wf=37,5м.
Что удовлетворяет техническому заданию.
7.Энергетический расчёт РЛС.
Рассчитаем коэффициент шума:
Nш= Nш_увч+ (Nш_пч-1)/KУВЧ
Учитываются первые два каскада т.к. вносимый коэффициент шума остальных каскадов незначителен.
Из графиков [7 стр. 145] определим значения шумовых температур для наиболее распространенных устройств СВЧ при f0=1 ГГц.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.