无线电测高机.pptx

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1、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第1页/共58页 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，并接受回波以测定飞机到地面的高度。按测量范围分 大高度表 30000FT 小高度表 LRRA 按 测量方法分 脉冲测距原理 频率测距原理第2页/共58页民航上应用的是 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。

2、几个高度概念第3页/共58页5.1无线电高度表系统概况1 1、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-202500英尺，属于低高度无线高度表主要用于飞机和起飞阶段。第4页/共58页5.1无线电高度表系统概况2 2、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t。式中：H 飞机离地高度 c 电波传播速度因此，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（3108米/秒）第5页/共58页原理图原理图1 1第6页/共58页原理图原理图2 2第7页/共58页原理图原理图3 3第8页/共58

3、页原理图原理图4 4第9页/共58页原理图原理图5 5第10页/共58页原理图原理图6 6第11页/共58页5.1无线电高度表系统概况3 3、地面对电波的反射的类型：镜面反射 散射（叫漫反射）。漫反射的条件：地面不平度波长因此，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，接受不到地面反射信号第12页/共58页5.1无线电高度表系统概况4、工作频率：4300MHz（c波段）使用较高频率，使地面成漫反射。第13页/共58页5.1无线电高度表系统概况5 5、无线电高度表的类型根据测量电波传播时间t的方法不同，可分为：普通FMCW高度表 属于频率无线电测距系统

4、 等差频FMCW高度表 脉冲式高度表 属于脉冲测距系统第14页/共58页5.1无线电高度表系统概况6、无线电高度表的组成LRRA系统包括：发射天线 宽波束（2040）方向性天线接收天线收/发机组件高度指示器第15页/共58页、典型无线电高度表的组成 第16页/共58页5.2测高原理第17页/共58页一、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普通FMCW高度表原理块图 第18页/共58页一、调频连续波（FMCWFMCW）高度表（续）设：中心频率为4300MHz，调制频率FM为100Hz，频移F为100MHz普通FMCW

5、高度发射信号 第19页/共58页第20页/共58页第21页/共58页一、调频连续波（FMCWFMCW）高度表（续）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。第22页/共58页一、调频连续波（FMCWFMCW）高度表（续）差频与高度的关系 若发射频率为 ，电波从地面返回到接收天线时，相对发射信号延时t，但接收信号频率 =（不变）。这时经t时间后，发射频率变为 因为在调频发射信号中，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。第23页/共58页一、调频连续波（F

6、MCWFMCW）高度表（续）普通FMCW高度表阶梯误差 是指在一个调制周期内，一个脉冲（差频）所代表的高度 第24页/共58页一、调频连续波（FMCWFMCW）高度表（续）例如，发射信号的调制频率为100Hz，频移为100MHz，则：(Hz/米)即频率刻度为133Hz/米，也就是说高度变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02500尺内，差频范围是0101KHz。第25页/共58页二、等差频FMCW高度表方块图 第26页/共58页二、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F不变，而调制周期TM

7、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。由于当飞机高度增加时电波往返传播时间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。第27页/共58页二、等差频FMCW高度表（续）2 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（250us50ms）。高度越高，调制周期越长，保持差频等于25KHz不变（选定差频为2

8、5KHz）高度H（t）与调制周期TM的关系 第28页/共58页3、工作方式搜索方式跟踪方式搜索鉴别器的工作特性第29页/共58页跟踪鉴别器工作特性 第30页/共58页工作情况第31页/共58页等差频FMCWFMCW高度表小结综上所述，等差频FMCW高度表有二种工作状态，即搜索状态和跟踪状态。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。第32页/共58

9、页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t增大，差频频率Fb()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（）减小，差频频率减小。直到差频加到25KHz。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。第33页/共58页三、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

10、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可由下式计算：式中：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。第34页/共58页三、影响LRRA性能的因素（续）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 第35页/共58页三、影响LRRA性能的因素（续）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：如等差频FMCW高度表，搜索要从零高度向高

11、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。第36页/共58页4、多设备安装干扰：系统1可能接到系统2的信号 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三、影响LRRA性能的因素（续）第37页/共58页两部高度表的发射信号三、影响LRRA性能的因素（续）第38页/共58页两部高度表的发射信号三、影响LRRA性能的因素（续）第39页/共58页5、飞机在倾斜、俯仰时能测到真实高度三、影响LRRA性能的因素（续）第40页

12、/共58页四、脉冲式高度表发射信号：PRF=8KHZ(125S)脉宽：60 s频率：4300MHZ第41页/共58页脉冲式高度表原理图第42页/共58页5.3系统组成 1、收发机 2、收发天线 3、指示器 第43页/共58页5.3典型系统组成第44页/共58页 1、发射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，接受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

13、有效性和准确性。第45页/共58页TEST通过显示情况：EADI 先显示40英尺，接着显示RA故障旗。第46页/共58页2、EADI上高度显示第47页/共58页指示器介绍指示器介绍非EFIS飞机上，安装有专门的高度表指器第48页/共58页高度表指示器第49页/共58页EFISEFIS飞机上，高度在飞机上，高度在EADIEADI上显示上显示第50页/共58页EADI 在进近着陆阶段显示RA和DH。主要显示内容：RA 显示范围 -20-2500FT 显示规律：-20-100FT 更新增量 2FT 100-500FT 10FT 500-2500FT 20FT 2500FT 显示 空白 上升的跑道符号

14、 LOC有效时升起。飞机高度从2500FT减小到200FT，跑到符号保持200FT，200FT时随着高度降低逐渐升起。第51页/共58页决断高度显示DH 显示在RA上方显示特点：*DH 为负 无显示；*飞机从比决断高度高75FT高度下降通过DH时：DH值消失，两个黄色DH字母闪亮3S，RA值为黄色。复位方法：1、按压EFIS控制板上的RST键人工复位；2、飞机爬升到比DH值大于75FT时自动复位；3、飞机落地后自动复位。高度警戒ALT 飞机下降到1000FT时显示复位方法：1、按压EFIS控制板上的RST键人工复位；2、飞机爬升到2500FT时自动复位；3、飞机下降到500FT时自动复位。第5

15、2页/共58页3、收发天线 收、发天线可互换 工作频段 4300MHZ，工作在微波波段，因此对电缆长度要求严格。4、EFIS 控制板 用于选择所要求显示的信，显示在EADI、EHSI上。第53页/共58页5、无线电高度和决断高度原理图第54页/共58页6、装机情况及使用两套或三套天线成90度调制频率不同第55页/共58页使用使用 1、飞行高度低于2500英尺时，高度表开始 高度指示。2、当飞行高度低于决断高度DH时，决断高 度灯亮；高于决断高度时，决断高度灯 灭。3、ALT 4、升起的跑道符号 第56页/共58页功用、量程几个高度的定义基本测高原理普通FMCW测高原理等差频FMCW测高原理、工作方式影响LRRA的性能因素有哪些实际系统的控制与显示复习作业思考题第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页