民机通信导航与雷达第十章无线电高度表ppt课件

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1、本章学本章学习要点要点了解无了解无线电高度表高度表组成与任成与任务概略；概略；了解了解测高的原理；高的原理；了解典型的无了解典型的无线电高度表；高度表；课时分配分配2 2学学时第十章第十章 无无线电高度表高度表 本章主要内容本章主要内容第一第一节 组成与任成与任务概略概略 第二第二节 测高原理高原理 第三第三节 典型的无典型的无线电高度表高度表 v一、系统的功用一、系统的功用 v 无线电高度表是现代飞机多种电子设备中的一种，无线电高度表是现代飞机多种电子设备中的一种，用来丈量飞机分开地面的实践高度，提供预定高度或用来丈量飞机分开地面的实践高度，提供预定高度或决断高度决断高度DH声音和灯光信号，

2、它是在进近和着陆声音和灯光信号，它是在进近和着陆过程中保证飞行平安的重要设备。过程中保证飞行平安的重要设备。v 利用无线电高度表可以在复杂的气候条件下飞行，利用无线电高度表可以在复杂的气候条件下飞行，穿云下降，以及在能见度很低的情况下着陆等。还可穿云下降，以及在能见度很低的情况下着陆等。还可以同其他导航设备，如仪表着陆系统以同其他导航设备，如仪表着陆系统ILS配合完成配合完成仪表着陆义务；或同自动着陆系统仪表着陆义务；或同自动着陆系统ALS系统配合系统配合任务，完成或类任务，完成或类条件条件下的全自动着陆。下的全自动着陆。第一第一节 组成与任成与任务概略概略 v二、系统的组成二、系统的组成 v

3、组成组成:通常包括收发机、指示器和收发天线。有些老通常包括收发机、指示器和收发天线。有些老式无线电高度表还有预定高度给定器、滤波器和公用式无线电高度表还有预定高度给定器、滤波器和公用的电源等。的电源等。 现代飞机典型无线电高度表系统的组成，现代飞机典型无线电高度表系统的组成，见以下图。见以下图。 现代代飞机上的无机上的无线电高度表的任高度表的任务范范围通常是通常是0-762m(o0-762m(o一一2500ft)2500ft)或或0600m0600m，称，称为低高度无低高度无线电高度表高度表(LRRA)(LRRA)，也有大于，也有大于0 0一一762m762m的，但其的，但其有效任有效任务范范

4、围还是在低高度范是在低高度范围内，内，由于它主要用于由于它主要用于飞机的机的进近和着近和着陆。并且要求其并且要求其输出的高度信息有高度的出的高度信息有高度的准确性，以便准确性，以便为自自动驾驶仪或自或自动着着陆系系统运用。运用。一收发机一收发机高频部分高频部分:收发机的高频部分产生高频振荡信号和处置收发机的高频部分产生高频振荡信号和处置由地面前往的信号以产生高度信息。高频部分也包括由地面前往的信号以产生高度信息。高频部分也包括监控部分，以便监视送到指示电路去的高度信息的有监控部分，以便监视送到指示电路去的高度信息的有效性和准确性。效性和准确性。发射部分发射部分:发射部分包括超高频振荡器、调制器

5、和发射发射部分包括超高频振荡器、调制器和发射调频等幅信号的发射机。调频等幅信号的发射机。 接纳部分接纳部分:接纳部分包括接纳前往信号的接纳电路、滤接纳部分包括接纳前往信号的接纳电路、滤波放大电路和确定前往信号频率的计算电路。波放大电路和确定前往信号频率的计算电路。 二低高度无线电高度表指示器二低高度无线电高度表指示器 高高度度指指示示器器指指示示飞飞机机离离地地面面的的高高度度，以以便便驾驾驶驶员员在在近近进进着着陆陆过过程程中中提提供供高高度度信信息息，以以下下图图分分别别为为指指示示器器为为挪挪动垂直刻度的和圆形指针式高度指示器。动垂直刻度的和圆形指针式高度指示器。 指指示示器器是是一一个

6、个模模拟拟式式仪仪表表，也也可可以以是是一一个个数数字字式式仪仪表表。指指示示器器中中又又把把模模拟拟信信号号或或数数字字信信号号变变为为供供驾驾驶驶员员目目视视显显示示的的线线路路，也也包包括括有有显显示示决决断断高高度度DHDH和和失失效效警警告告旗旗线路。线路。三接纳天线和发射天线三接纳天线和发射天线 无无线线电电高高度度表表系系统统任任务务时时需需求求二二部部天天线线。一一部部用用于于发发射射，一一部部用用于于接接纳纳。任任务务于于4300MHz4300MHz时时采采用用喇喇叭叭天天线线，任任务务于于444MHz444MHz时时采采用用半半波波偶偶极极子子天天线线，它它们们普普通通固定

7、于机身腹部或程度安定面下部。固定于机身腹部或程度安定面下部。 v三三 、无线电高度表的任务原理、无线电高度表的任务原理v作用原理作用原理: : 无线电高度表是利用无线电波从飞机到地无线电高度表是利用无线电波从飞机到地面，再由地面前往飞机，丈量其所阅历的时间而任务的。面，再由地面前往飞机，丈量其所阅历的时间而任务的。由于无线电波传播的速度是知的，所以无线电波在某一由于无线电波传播的速度是知的，所以无线电波在某一时间所经过的间隔是可以计算的。作用原理如以下图所时间所经过的间隔是可以计算的。作用原理如以下图所示。示。 计算原理计算原理: :为了丈量无线电波阅历的时间，无线电高度表将等幅波调为了丈量无

8、线电波阅历的时间，无线电高度表将等幅波调频在一个固定频率上，其原理如以下图所示频在一个固定频率上，其原理如以下图所示, ,在在 时辰，发射机发射时辰，发射机发射一个频率为一个频率为 的信号，此信号向下发射到地面，并在的信号，此信号向下发射到地面，并在 时辰前往而被时辰前往而被接纳，设在接纳，设在 时辰所接纳的前往信号频率为时辰所接纳的前往信号频率为 。由于调制频率是固定。由于调制频率是固定的，所以在此时间内频率添加的，所以在此时间内频率添加( (或减少或减少) )，也就是电波阅历了至地面和，也就是电波阅历了至地面和前往的时间，这个时间差就相当于频率变化前往的时间，这个时间差就相当于频率变化(

9、(即产生差频即产生差频 - ) - )的的时间时间, , 无线电高度表计算出这个频率的变化，并产生一个模拟信号或无线电高度表计算出这个频率的变化，并产生一个模拟信号或数字信号，这就代表了飞机分开地面的高度。数字信号，这就代表了飞机分开地面的高度。 无无线电高度表收高度表收发机主要完成以下三机主要完成以下三项义务：发射一个射一个调频等幅等幅(FMCW)(FMCW)信号；信号； 接接纳反射回来的信号；反射回来的信号； 从接从接纳和和发射信号中找出不同射信号中找出不同频率，确定高度。率，确定高度。 收收发机机产生一个生一个频率从率从42504350MHz42504350MHz的的调频于于100Hz1

10、00Hz的的调频等幅波，等幅波，如以下如以下图。频率从率从42504350MHz42504350MHz所需所需发射的射的时间约为0 0005s005s，在，在这段段时间内，有足内，有足够的的时间用于无用于无线电高度表系高度表系统。无。无线电波波传播的速度是播的速度是光的速度，在光的速度，在这段段时间内将覆盖内将覆盖1498km1498km，也就是，也就是808 n mile808 n mile所以，无所以，无线电高度表将指示高度表将指示02500ft(0762m)02500ft(0762m)，足以在，足以在0 0005s005s内，在一个地内，在一个地域高度上域高度上计算几百次。算几百次。 v

11、四、任务概略四、任务概略振荡器振荡器: :产生等幅信号，并调频于产生等幅信号，并调频于100Hz100Hz低频。低频。 耦合器耦合器: :耦合器用来在发射信号中取样。取样耦合器用来在发射信号中取样。取样的发射信号加于频率译码器上，并与接纳信号比的发射信号加于频率译码器上，并与接纳信号比较以确定高度。从耦合器出来的调频等幅信号，较以确定高度。从耦合器出来的调频等幅信号，在加于发射天线之前须经过隔离器。隔离器的作在加于发射天线之前须经过隔离器。隔离器的作用是防止从天线走漏回来的高频信号进入发射线用是防止从天线走漏回来的高频信号进入发射线路。路。跟踪滤波器跟踪滤波器: :允许预定的信号经过，滤去不需

12、允许预定的信号经过，滤去不需求的信号，以防止在处置过程中那些多于一次的求的信号，以防止在处置过程中那些多于一次的反射信号。反射信号。频率译码电路频率译码电路: :可以是一个频率计数器和比较可以是一个频率计数器和比较线路，用来确定接纳信号和发射信号间的不同频线路，用来确定接纳信号和发射信号间的不同频率；也能够是一个微处置器线路，以便从不同频率；也能够是一个微处置器线路，以便从不同频率中计算高度，另一方面，计算后的高度信号加率中计算高度，另一方面，计算后的高度信号加于高度变换线路，以便将高度变换成相应的模拟于高度变换线路，以便将高度变换成相应的模拟信号或数字信号。并适当地补偿了剩余高度信号或数字信

13、号。并适当地补偿了剩余高度(AID)(AID)之后，将高度信息输出并加于相应的仪表之后，将高度信息输出并加于相应的仪表或飞机系统中去。或飞机系统中去。 剩余高度：剩余高度： 剩余高度是根据不同飞机的安装情况选定的，见以下图，剩余高度是根据不同飞机的安装情况选定的，见以下图，它要求无线电高度表在飞机接地时读数为它要求无线电高度表在飞机接地时读数为0 0，所以，高度信号，所以，高度信号加于指示器之前，必需将起落架与地面存在的间隔补偿掉，以加于指示器之前，必需将起落架与地面存在的间隔补偿掉，以及在安装过程中，由于同轴电缆的长度引起的高度误差，也必及在安装过程中，由于同轴电缆的长度引起的高度误差，也必

14、需在选定剩余高度时给予补偿。需在选定剩余高度时给予补偿。 剩余高度剩余高度(AID)(AID)表示了飞机加载之前起落架的高度。剩余表示了飞机加载之前起落架的高度。剩余高度是在模拟信号加于指示器之前在收发机的计算线路中自动高度是在模拟信号加于指示器之前在收发机的计算线路中自动减去的减去的( (指某些先进的无线电高度表系统指某些先进的无线电高度表系统) )。 数字高度信息：数字高度信号是一个数字高度信息：数字高度信号是一个3232位的数据字，它提供的高度信息是以位的数据字，它提供的高度信息是以二二- -十十进制制编码(BCD)(BCD)二二进制制编码的十的十进制或制或BNRBNR二二进制制编码方式

15、方式输至指示至指示器的。器的。这两种方式的两种方式的“位位BitBit的的规定，由以下定，由以下图阐明。明。决断高度决断高度DHDH: : 收收发机的机的输出出电压也用于触也用于触发其他其他线路，模路，模拟高度信号高度信号还不断地与高度不断地与高度预先先调定的跳定的跳闸点相比点相比较。这个跳个跳闸点可用点可用来开启来开启“系上平安系上平安带信号或信号或飞机下降机下降时到达某个到达某个预定高度定高度时向向驾驶员提出告示信号。高度跳提出告示信号。高度跳闸点也可以由指示器上的决点也可以由指示器上的决断高度断高度(DH)(DH)灯来灯来显示。示。 决断高度决断高度(DH)(DH)和最低决断高度和最低决

16、断高度(MDA)(MDA)是由是由驾驶员选定的。定的。在收在收发机里机里调定定时相相对于高度跳于高度跳闸点。决断高度点。决断高度对驾驶员来来说是很有价是很有价值的高度。由于的高度。由于驾驶员可以用可以用这个点作个点作为着着陆程程序的起点或下降序的起点或下降时检查下降点的高度。下降点的高度。v五、气压高度和无线电高度五、气压高度和无线电高度v一样点：气压高度表和无线电高度表都是用来丈量某一样点：气压高度表和无线电高度表都是用来丈量某种航空器本身离地面的高度。某一航空器到达某一基准种航空器本身离地面的高度。某一航空器到达某一基准平面的垂直间隔，这就是飞行高度。通常以平面的垂直间隔，这就是飞行高度。

17、通常以mm为单位，为单位，但在英美制的飞机上还运用但在英美制的飞机上还运用ft ft为单位。为单位。v不同点：无线电高度表丈量高度是以无线电波在空气不同点：无线电高度表丈量高度是以无线电波在空气中的传输为媒介的，它不受大气条件变化的影响；而气中的传输为媒介的，它不受大气条件变化的影响；而气压高度表丈量的高度是以大气压力为媒介的，由于覆盖压高度表丈量的高度是以大气压力为媒介的，由于覆盖地面的大气层容易受大气条件地面的大气层容易受大气条件( (如压力、温度和湿度等如压力、温度和湿度等) )的影响，所以气压是经常变化的，如运用气压测定高度，的影响，所以气压是经常变化的，如运用气压测定高度，必需经过修

18、正才干运用。无线电高度表确定的零高度，必需经过修正才干运用。无线电高度表确定的零高度，是以飞行的飞机向下垂直于地平面为基准的零高度；而是以飞行的飞机向下垂直于地平面为基准的零高度；而气压高度表那么往往以海平面为基准的零高度，如以下气压高度表那么往往以海平面为基准的零高度，如以下图中，气压高度表指示图中，气压高度表指示5590m(18000ft)5590m(18000ft)；而无线电高；而无线电高度表指示那么为度表指示那么为762m(2500ft)762m(2500ft)。 气压高度表的气压是按照测定的规范大气气压高度表的气压是按照测定的规范大气( (空气的压力、密度和温度经空气的压力、密度和温

19、度经计算后获得的计算后获得的) )确定的，它表示了在规范大气条件下的海平面高度确定的，它表示了在规范大气条件下的海平面高度( (气温为气温为+150+150时为时为760mmHg760mmHg，即，即29.2inHg)29.2inHg)。一切飞机的气压高度表都必需校正在这。一切飞机的气压高度表都必需校正在这个规范基准上。个规范基准上。 在在5590m5590m高度上，校正高度信息的主要目的，在于保证在同一地域，区高度上，校正高度信息的主要目的，在于保证在同一地域，区分飞机与飞机间的垂直间隔，见以下图。分飞机与飞机间的垂直间隔，见以下图。 在在5590m5590m以下的高度上，驾驶员可以利用气压

20、高度表，以确定某一地域以下的高度上，驾驶员可以利用气压高度表，以确定某一地域的飞行高度，假设需求在某个机场着陆或起飞，驾驶员就必需将他的高度的飞行高度，假设需求在某个机场着陆或起飞，驾驶员就必需将他的高度表的气压刻度调定在该机场的局面气压上。机场平面的海拔高度表的气压刻度调定在该机场的局面气压上。机场平面的海拔高度( (标高标高) )可可以在飞行地图上找到。以在飞行地图上找到。 由此可见，在不同情况下飞行，需求知道几种不同含义的高度由此可见，在不同情况下飞行，需求知道几种不同含义的高度:真实高度或实践高度真实高度或实践高度:无线电高度是指以地平面为基准的高度，无线电高度是指以地平面为基准的高度

21、，称为真实高度或实践高度；称为真实高度或实践高度；气压高度在规范大气条件下，有几种通用的高度气压高度在规范大气条件下，有几种通用的高度:绝对高度绝对高度:以海平面为基准的高度，称为绝对高度，在巡航时运以海平面为基准的高度，称为绝对高度，在巡航时运用；用；相对高度相对高度:以机场平面为基准的高度，称为相对高度，在着陆起以机场平面为基准的高度，称为相对高度，在着陆起飞时运用；飞时运用；真实高度真实高度:以飞机正下方地平面为基准的高度，称为真实高度，以飞机正下方地平面为基准的高度，称为真实高度，在飞机进场和着陆时运用。在飞机进场和着陆时运用。 无无线电高度表的高度表的测高原理由于机件型式不同，有高原

22、理由于机件型式不同，有调频等幅式等幅式(FMCW)、恒定差、恒定差频调频等幅式和脉冲等幅式和脉冲(PULSE)式式3种，但它种，但它们的根本原理是一的根本原理是一样的，都是利用无的，都是利用无线电波向波向下下发射再从地面反射回来的效射再从地面反射回来的效应任任务的。的。一、一、 调频式无式无线电高度表高度表(一一)测高原理高原理测高原理高原理:是将高度表的是将高度表的发射射频率以一定的率以一定的规律律(固定固定调制制频率率)随随时间而而变化，而化，而发射射信号的幅度不信号的幅度不变。要确定。要确定飞机的机的飞行高度，就必需行高度，就必需测定无定无线电波从波从飞机机发射到地面，射到地面，再由地面

23、反射回来所再由地面反射回来所阅历的的时间t。在。在时间t内无内无线电波所波所经过的的间隔隔s，其关系如下，其关系如下:s=ct。(c无无线电波波传播的速度播的速度)第二第二节 测高原理高原理任务过程：在多数无线电高度表中采用调频方法。它的任务任务过程：在多数无线电高度表中采用调频方法。它的任务过程是这样的：无线电高度表振荡电路把调频后的振荡信号，过程是这样的：无线电高度表振荡电路把调频后的振荡信号，经过发射天线发射出去，这个振荡信号经过从飞机到地面，再经过发射天线发射出去，这个振荡信号经过从飞机到地面，再从地面反射前往到飞机，由接纳天线接纳。接纳的信号从地面反射前往到飞机，由接纳天线接纳。接纳

24、的信号( (即反射即反射信号信号) )送入平衡检波器送入平衡检波器( (或混频器或混频器) )。与此同时，在平衡检波器中，。与此同时，在平衡检波器中，经过收发机中的馈线，从振荡器直接输入信号经过收发机中的馈线，从振荡器直接输入信号( (即直接信号即直接信号) )也也加于平衡检波器上。加于平衡检波器上。 由于振荡器的频率是随时间变化的，而且反射信号的行由于振荡器的频率是随时间变化的，而且反射信号的行程大大超越直接信号的行程，所以在平衡检波器中，将输入两程大大超越直接信号的行程，所以在平衡检波器中，将输入两种不同频率的信号，一种是反射信号的频率信号，另一种是直种不同频率的信号，一种是反射信号的频率

25、信号，另一种是直接信号的频率信号。接信号的频率信号。 由于由于这两种信号重叠的两种信号重叠的结果，就果，就获得差拍得差拍频率率电压。差拍差拍频率率( )( )等于直接信号和反射信号的等于直接信号和反射信号的频率之差，其率之差，其值由下式决由下式决议：式中式中 差拍差拍频率率(Hz)(Hz)；ff调制制频带宽度度(Hz)(Hz)；HH丈量高度丈量高度(m)(m) 调制制频率率(Hz)(Hz)；cc无无线电波波传播速度播速度(km(kms)s)； 从公式中可以看出，差拍从公式中可以看出，差拍频率是与率是与飞机机飞行高度成正比的。其行高度成正比的。其频率关系率关系见以下以下图。 ( (二二) ) 作

26、用原理作用原理 调频等幅式无线调频等幅式无线电高度表电高度表普通由收发机、高度指示普通由收发机、高度指示器、发射天线、接纳天线器、发射天线、接纳天线和预定高度给定器等组成。和预定高度给定器等组成。其作用原理见右图。其作用原理见右图。 电路包括发射电路、接电路包括发射电路、接纳电路、高度计算电路、纳电路、高度计算电路、指示器闭锁电路和预定高指示器闭锁电路和预定高度信号电路等。度信号电路等。发射电路发射电路组成：发射电路是一个调频发射机，由超高频振荡器和调制器组成。组成：发射电路是一个调频发射机，由超高频振荡器和调制器组成。超高频振荡器：产生超高频延续的调频信号，其频率变化范围为超高频振荡器：产生

27、超高频延续的调频信号，其频率变化范围为435.5435.5一一452.5MHz452.5MHz，调制频率为，调制频率为70Hz70Hz。此信号分两路输出，一路由发射。此信号分两路输出，一路由发射天线发射出去，经地面反射再被接纳天线接纳，并送入接纳放大电路天线发射出去，经地面反射再被接纳天线接纳，并送入接纳放大电路构成反射信号；一路直接输给接纳电路作为直接信号。构成反射信号；一路直接输给接纳电路作为直接信号。调制器：包括音频振荡器和音频功率放大器，它产生并输出具有一定调制器：包括音频振荡器和音频功率放大器，它产生并输出具有一定功率的音频信号去驱动调频电动机，带动超高频振荡器电路中的可变功率的音频

28、信号去驱动调频电动机，带动超高频振荡器电路中的可变电容器的动片，使其在超高频振荡器的腔体内旋转，完成频率调制造电容器的动片，使其在超高频振荡器的腔体内旋转，完成频率调制造用。用。接纳放大电路接纳放大电路组成组成: :接纳放大电路由平衡检波器接纳放大电路由平衡检波器( (混频器混频器) )和低频放大器组成。和低频放大器组成。平衡检波器平衡检波器: :反射信号和直接信号在平衡检波器中混频后，得到差频反射信号和直接信号在平衡检波器中混频后，得到差频电压，如前所述，这个差频信号是正比于飞行高度的。电压，如前所述，这个差频信号是正比于飞行高度的。低频放大器低频放大器: :差频电压经低频放大器放大后，获得

29、一定的幅度，并加差频电压经低频放大器放大后，获得一定的幅度，并加于高度计算电路和高度指示器闭锁电路的输入端。于高度计算电路和高度指示器闭锁电路的输入端。 高度计算电路高度计算电路组成组成:高度计算电路由限幅器、计算器和直流电压放大器等组成。高度计算电路由限幅器、计算器和直流电压放大器等组成。功能功能:它的义务是将差频电压变成直流电压。由于差频电压的频率是它的义务是将差频电压变成直流电压。由于差频电压的频率是随飞行高度的变化而变化的，所以，高度计算电路输出的直流电压是随飞行高度的变化而变化的，所以，高度计算电路输出的直流电压是与飞行高度成正比的。这一电压加到高度指示器时，指示器就可指示与飞行高度

30、成正比的。这一电压加到高度指示器时，指示器就可指示出飞机的飞行高度。出飞机的飞行高度。限幅器：用来对差频电压进展限幅，使计算器计算的结果不受差频限幅器：用来对差频电压进展限幅，使计算器计算的结果不受差频电压振幅的影响；电压振幅的影响； 计算器：用来将差频的高低变成直流电压的大小；计算器：用来将差频的高低变成直流电压的大小； 直流电压放大器：用来对计算器输出的直流电压进展放大，并把它直流电压放大器：用来对计算器输出的直流电压进展放大，并把它变成直流电流，供指示器指示。变成直流电流，供指示器指示。指示器闭锁电路：高度指示器的闭锁电路用来当反射信号微弱时，指示器闭锁电路：高度指示器的闭锁电路用来当反

31、射信号微弱时，即飞行高度超越即飞行高度超越600m时，用以消除高度指示器的错误指示和预定高时，用以消除高度指示器的错误指示和预定高度的错误信号。度的错误信号。 预定定电路路 当当飞机的机的飞行高度降至行高度降至预定高度定高度转换开关所指的高度开关所指的高度(50(50，100m100m等等) )时，预定高度信号定高度信号电路将路将发出灯光信号和音响信号。出灯光信号和音响信号。这个个电路由两个路由两个电压控制：控制：预定高度定高度转换开关来的开关来的电压和从直流放和从直流放大器来的大器来的电压相比相比较，当，当这两个两个电压数数值相等相等时，预定高度信号定高度信号电路的路的继电器任器任务，这时在

32、在驾驶员的耳机中可以听到的耳机中可以听到310s310s，400Hz400Hz延延续的音的音频信号，同信号，同时，预定高度的警告灯亮，当定高度的警告灯亮，当飞机在机在低于低于预定高度上定高度上飞行行时，预定高度信号灯不断是燃亮的。定高度信号灯不断是燃亮的。v三、恒定差频调频式无线电高度三、恒定差频调频式无线电高度v一恒定差频调频式测高原理一恒定差频调频式测高原理v 恒定差频调频式无线电高度表运用跟踪原理，在测恒定差频调频式无线电高度表运用跟踪原理，在测高范围内将信号转换为恒定差频，而在转换过程中高范围内将信号转换为恒定差频，而在转换过程中(调调制行程继续时间内制行程继续时间内)提取高度信号。其

33、作用原理如以下提取高度信号。其作用原理如以下图。图。 锯齿波调频的超高频信锯齿波调频的超高频信号，由发射机出发经高频头号，由发射机出发经高频头到发射天线向地面发射，同到发射天线向地面发射，同时，部分功率时，部分功率( (直接信号直接信号) )经经功率分配器进入高频头中的功率分配器进入高频头中的混频器，并与从地面反射回混频器，并与从地面反射回来的信号反射信号相混来的信号反射信号相混频，构成差频信号频，构成差频信号 。差频信号差频信号 与高频信号阅历的时间与高频信号阅历的时间 和调制参数成比例，即：和调制参数成比例，即：式中式中 = =差频；差频； 高频信号阅历的时间；高频信号阅历的时间； 调制范

34、围频带；调制范围频带； 调制行程继续时间；调制行程继续时间； 剩余高度；剩余高度； 实践高度；实践高度； 延迟线当量高度。延迟线当量高度。 在恒定差频式无线电高度表中，差频坚持不变。恒定差频由稳在恒定差频式无线电高度表中，差频坚持不变。恒定差频由稳定环路保证。稳定环路包括发射机、高频头定环路保证。稳定环路包括发射机、高频头( (含混频器含混频器) )、差频放大、差频放大器、鉴频器、积分器、指数变换电路和调制器构成环路。器、鉴频器、积分器、指数变换电路和调制器构成环路。( (二二) )作用原理作用原理差频跟踪差频跟踪( (测高过程测高过程) )：从混频器：从混频器( (在高频头中在高频头中) )

35、输出的差输出的差频信号频信号 ，由差频放大器放大，放大后差频信号的频率，由差频放大器放大，放大后差频信号的频率进入鉴频器与鉴频器中的基准频率进入鉴频器与鉴频器中的基准频率 相比较，假设相比较，假设 ，那么鉴频器将输出一个误差信号，这个误差信号加于，那么鉴频器将输出一个误差信号，这个误差信号加于频率稳定环路的积分器上，然后再进入指数变换器，再频率稳定环路的积分器上，然后再进入指数变换器，再到调制器，使调制器构成一个进入发射机的调制电压，到调制器，使调制器构成一个进入发射机的调制电压，这个调制电压的任务行程这个调制电压的任务行程( (继续时间内继续时间内) )最终使误差信号最终使误差信号消逝等于零

36、。即消逝等于零。即 ，这时，这时 。式中的。式中的调制电压任务行程继续时间与丈量高度成比例。调制电压任务行程继续时间与丈量高度成比例。 为了减小调制电压任务行程继续时间内提取高度信息时调制频带为了减小调制电压任务行程继续时间内提取高度信息时调制频带 不稳定产不稳定产生的误差，在高度表中采用两个高质量的谐振腔，一个调在频率生的误差，在高度表中采用两个高质量的谐振腔，一个调在频率 ，一个调，一个调在频率在频率 ，以谐振腔的频率差，以谐振腔的频率差 - - 来保证调制频率在规范频带来保证调制频率在规范频带 上，如以上，如以下图所示。当发射频率到达或近似谐振回路频率时，在谐振腔的输出端产生下图所示。当

37、发射频率到达或近似谐振回路频率时，在谐振腔的输出端产生一个为构成丈量间隔的信号进入调制器，这时，前式中的一个为构成丈量间隔的信号进入调制器，这时，前式中的 可用替代可用替代 ，得丈量间隔继续时间的表达式：得丈量间隔继续时间的表达式： 式中式中 为无线电高度表常数。为无线电高度表常数。 为符合零高度丈量间隔继续时间；为符合零高度丈量间隔继续时间； 为符合瞬间高度丈量间隔的继续时间。坚持等式为符合瞬间高度丈量间隔的继续时间。坚持等式 为一常数，同为一常数，同时固定的调制频率规范带恒定不变，这样就保证了丈量间隔的继续时间与不时固定的调制频率规范带恒定不变，这样就保证了丈量间隔的继续时间与不稳定要素无

38、关。稳定要素无关。搜索过程：搜索过程： 在接通无线电高度表之初，能够没有差频信号输入差频放在接通无线电高度表之初，能够没有差频信号输入差频放大器，这时由搜索和截获电路完成搜索和截获。搜索时，积分大器，这时由搜索和截获电路完成搜索和截获。搜索时，积分器构成一个进入指数变换器的电压送到调制器，使调制器改动器构成一个进入指数变换器的电压送到调制器，使调制器改动调制电压的任务行程继续时间，直到差频频率进入差频放大器调制电压的任务行程继续时间，直到差频频率进入差频放大器的通带截获内的继续时间为止。这时差频信号的振幅高于的通带截获内的继续时间为止。这时差频信号的振幅高于截获界限，搜索停顿转入丈量跟踪形状。

39、同时可以延续不断检截获界限，搜索停顿转入丈量跟踪形状。同时可以延续不断检查高度表的任务形状。有效信号的出现和解除决议于无线电高查高度表的任务形状。有效信号的出现和解除决议于无线电高度表的任务才干。度表的任务才干。 三、三、 脉冲式无脉冲式无线电高度表高度表一丈量原理一丈量原理脉冲式无脉冲式无线电高度表的高度表的测高原理：高原理：发射天射天线辐射的无射的无线电高高频脉冲信号向地面方向脉冲信号向地面方向传输，无，无线电波的能量的波的能量的一部分被地面吸收，一部分被分散，一部分一部分被地面吸收，一部分被分散，一部分连同同杂波波反射回来被接反射回来被接纳天天线接接纳。被接。被接纳的高的高频脉冲信号脉冲

40、信号经放大和放大和检波后，加于高度丈量波后，加于高度丈量线路。高度丈量路。高度丈量线路本路本身构成一种搜索脉冲。身构成一种搜索脉冲。这种脉冲将在种脉冲将在时间上与地面反上与地面反射信号重合。射信号重合。这时，电子跟踪子跟踪线路搜索并截路搜索并截获反射信反射信号，自号，自动地将搜索脉冲地将搜索脉冲坚持在与反射信号重合的位置持在与反射信号重合的位置上。上。 脉冲式无脉冲式无线电高度表的任高度表的任务，就在于丈量高，就在于丈量高频发射射脉冲与地面反射脉冲之脉冲与地面反射脉冲之间的的时间间隔。隔。发射脉冲与反射脉冲与反射脉冲的射脉冲的时间间隔与被隔与被测高度成比例。由于在高度成比例。由于在该波波长和所

41、丈量的高度范和所丈量的高度范围内，无内，无线电波的波的传播速度可以以播速度可以以为是不是不变的，并等于光的的，并等于光的传播速度，所以丈量高度播速度，所以丈量高度H H，可按以下公式算出：，可按以下公式算出： 式中式中HH丈量的高度；丈量的高度； C C无无线电波波传播的速度；播的速度； t t所丈量的所丈量的时间间隔。隔。( (二二) )脉冲式无脉冲式无线电高度表作用原理高度表作用原理组成：脉冲式无成：脉冲式无线电高度表高度表(PB18)(PB18)，普通由收，普通由收发机，丈量机，丈量组件，天件，天线，指，指针式指示器，十式指示器，十进制数制数码指指示器，控制盒等示器，控制盒等组成。收成。

42、收发机里有机里有发射机和接射机和接纳机的机的高高频部分。在丈量部分。在丈量组件里有中件里有中频放大器，放大器，电子跟踪器，子跟踪器，脉冲脉冲传感器、脉冲感器、脉冲计数器和数器和检查部件。部件。作用原理：脉冲式无作用原理：脉冲式无线电高度表的作用原理，高度表的作用原理，见以下以下图。任务形状：无线电高度表有三种任务形状，即搜索形状任务形状：无线电高度表有三种任务形状，即搜索形状( (对反射对反射脉冲脉冲) )，测高形状，测高形状( (即跟踪形状即跟踪形状) )，检查形状。以下分别阐明搜索，检查形状。以下分别阐明搜索和测高形状的任务情况。和测高形状的任务情况。搜索形状：搜索形状电压图如以下图所示。

43、搜索形状：搜索形状电压图如以下图所示。测高形状：搜索形状电压图如以下图所示。测高形状：搜索形状电压图如以下图所示。 四四 、无、无线电高度表的剩余高度高度表的剩余高度 无无线电高度表的剩余高度，即高度表的剩余高度，即飞机在停放机在停放时，接，接通无通无线电高度表高度表时，其指示器，其指示器应只是在零高度位置。只是在零高度位置。然而，在然而，在这种情况下，由于种情况下，由于发射信号沿着射信号沿着馈线传输，并并经空空间，由，由发射天射天线传播到地面，再前往至接播到地面，再前往至接纳天天线，因此，因此，产生了直接信号与反射信号的某些行程初生了直接信号与反射信号的某些行程初差。差。这样，对于不同于不同

44、类型的型的飞机，根据无机，根据无线电高度表高度表安装位置的不同，其剩余高度也各有不同，剩余高度安装位置的不同，其剩余高度也各有不同，剩余高度可按列可按列线图以下以下图或按下式确定：或按下式确定： 式中式中 剩余高度剩余高度M M； 接接纳和和发射射馈线总长度度m m； 发射天射天线到地面和由地面到接到地面和由地面到接纳天天线的的最短最短间隔隔m m( (此此时 飞机停放在地面上机停放在地面上) ) 无无线电高度表有各种不同的高度表有各种不同的类型，它型，它们的的测高方法及高方法及调制方制方式等也各不一式等也各不一样，目前，目前较多运用是普通多运用是普通调频延延续波式的无波式的无线电测高原理。高

45、原理。现就就860F-4860F-4型无型无线电高度表高度表进展展简单的分析的分析阐明。明。一一 、系、系统的的组成及成及测高原理高原理 860F4 860F4型无型无线电高度表是美国高度表是美国70807080年代的年代的产品，由美国柯品，由美国柯林斯公司消林斯公司消费。整机采用集成。整机采用集成电路、印刷路、印刷电路板和微路板和微处置器，因置器，因此体此体积小、分量小、分量轻，运用寿命，运用寿命长，可靠性高。，可靠性高。860F4860F4型无型无线电高高度表是属于低高度无度表是属于低高度无线电高度表，主要是由收高度表，主要是由收发机、高度表指示机、高度表指示器和收器和收发机天机天线等等组

46、成，其高度信息成，其高度信息还送入送入ADIADI姿姿态指引指引仪。第三节第三节 典型的无线电高度表典型的无线电高度表( (一一) ) 收收发机机功能：用来丈量功能：用来丈量飞机离地面的机离地面的实践高度，它践高度，它发射和接射和接纳从地面前往的信号，并从地面前往的信号，并给予予计算和算和处置。置。任任务原理：收原理：收发机机产生并生并输出中心出中心频率率为4300MHz4300MHz的的调频等幅等幅(FMCW)(FMCW)信号；接信号；接纳机接机接纳反射回来的信号，并反射回来的信号，并与与发射射频率比率比较，产生相当于生相当于实践践飞行高度的差行高度的差频信信号，此信号由收号，此信号由收发机

47、的二个微型机的二个微型计算机算机处置。一个微置。一个微型型计算机完成高度信息的算机完成高度信息的处置，并置，并输出模出模拟的和数字的和数字的高度信号；另一个完成的高度信号；另一个完成对系系统任任务的的监控作用。收控作用。收发机的高度信息也提供机的高度信息也提供应自自动驾驶仪和其他和其他飞行控制行控制系系统。任任务形状：收形状：收发机机设有自有自检安装，在收安装，在收发机的面板上机的面板上有一个有一个“测试形状按形状按钮灯，系灯，系统正常任正常任务时按按钮灯灯不亮，当按不亮，当按压按按钮灯灯时，收，收发机机进展自展自检，如收，如收发机机任任务正常，正常，“测试形状灯形状灯( (按按钮灯灯) )亮

48、，并使高度指亮，并使高度指示器的指示器的指针指到指到40ft(12.2m)40ft(12.2m)。电源：收源：收发机运用机运用115v115v，400Hz400Hz的的单向交流向交流电。( (二二) ) 天天线 无无线电高度表的天高度表的天线有二个，一个用于有二个，一个用于发射，一个射，一个用于接用于接纳高高频电能。能。( (三三) ) 高度指示器高度指示器 无无线电高度表指示器指示的高度范高度表指示器指示的高度范围从从-20-202500ft2500ft。从指示器上可以看出系。从指示器上可以看出系统的任的任务形状，也就是形状，也就是系系统在在实验时，其指，其指针指到相指到相应的基准点上的数的

49、基准点上的数值( (波波音音737737型型飞机机为40ft40ft上上) )。指示器的刻度从一指示器的刻度从一20500ft20500ft是是线性的，性的，5002500ft5002500ft是是对数的。数的。 指指针遮罩在某种情况下遮罩在某种情况下( (如超越丈量范如超越丈量范围时) )隐蔽高蔽高度指度指针，警告旗的出，警告旗的出现阐明指示的高度无效。明指示的高度无效。 决断高度决断高度(DH)(DH)游游标( (三角三角标志志) )由决断高度控制旋由决断高度控制旋钮控制，将游控制，将游标放在放在预定的基准高度上，就定的基准高度上，就调定了定了预定高定高度。度。 自自检开关用来引开关用来引

50、发整个系整个系统、指示器和收、指示器和收发机的机的实验。指示器的任指示器的任务情况：从收情况：从收发机机输出的信号，使指示器的指出的信号，使指示器的指针指到相指到相应高度高度值的刻度上，如丈量高度超越的刻度上，如丈量高度超越2500ft2500ft，指示器指，指示器指针将将隐藏在指藏在指针遮罩后面。遮罩后面。决断高度决断高度(DH)(DH)或最低决断高度或最低决断高度(MDA)(MDA)是由决断高度控制旋是由决断高度控制旋钮，旋，旋转指示器指示器中的游中的游标沿指示器周沿指示器周围调定的，当丈量的高度等于或低于决断高度定的，当丈量的高度等于或低于决断高度时，驾驶员仪表板上的警告灯亮。表板上的警

51、告灯亮。 监控器在指示器中用来控器在指示器中用来监控收控收发机和指示器任机和指示器任务线路的有效性，当任路的有效性，当任一部分失效一部分失效时，出，出现警告旗，指警告旗，指针也将也将隐藏在指藏在指针遮罩后面。当封遮罩后面。当封锁无无线电高度表高度表电源或系源或系统在在测试中，警告旗也将在指示器上出中，警告旗也将在指示器上出现。系。系统测试完好，完好，指示器指示指示器指示40ft40ft，同，同时出出现警告旗。指示器警告旗。指示器见以下以下图。电源：指示器运用源：指示器运用115V115V，400Hz400Hz交流和交流和30V30V直流。指示器指示灯需直流。指示器指示灯需5V5V，400Hz4

52、00Hz交流交流电。( (四四) ) 姿态指引仪姿态指引仪(ADI)(ADI)中的跑道升起标志中的跑道升起标志 姿态指引仪姿态指引仪ADIADI中的跑道升起标志用于飞机在起飞中的跑道升起标志用于飞机在起飞和着陆阶段中向驾驶员提供代表飞机同跑道中心线二和着陆阶段中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。者空间位置的关系。 跑道标志的程度位移由仪表着陆系统跑道标志的程度位移由仪表着陆系统ILSILS中的航向中的航向偏移信号控制，垂直位移由无线电高度表测得的高度偏移信号控制，垂直位移由无线电高度表测得的高度信号挪动。信号挪动。 跑道标志只需在甚高频导航跑道标志只需在甚高频导航(VHF N

53、AV)(VHF NAV)系统波道上系统波道上任务，并调到仪表着陆系统频率上时，才干看到，并任务，并调到仪表着陆系统频率上时，才干看到，并且在且在200ft200ft无线电高度上，有航向信息的指引下，航向无线电高度上，有航向信息的指引下，航向刻度上才有跑道标志显示。当飞机进近下降到刻度上才有跑道标志显示。当飞机进近下降到200ft200ft以以下时，跑道标志垂直上升，相当于飞机高于跑道的高下时，跑道标志垂直上升，相当于飞机高于跑道的高度。接地时，跑道标志必需在固定飞机标志的下线。度。接地时，跑道标志必需在固定飞机标志的下线。如以下图所示。如以下图所示。 ( (五五) ) 系系统测高原理高原理 系

54、系统发射一个等幅射一个等幅变化的化的调频信号信号(FM)(FM)，在接，在接纳时，为地面往返地面往返阅历的的时间所滞后，它同部分所滞后，它同部分发射信号相射信号相混合，混合，产生差生差频，这个差个差频相当于相当于飞机离地的高度。机离地的高度。 发射信号的射信号的频率率为4300MHzAMHz(4300MHzAMHz(柯林斯的柯林斯的A A为50MHz50MHz；本迪克斯的；本迪克斯的A A为70MHz)70MHz)。设在在 时间内向地面内向地面发射的射的频率率为 ，在接，在接纳机混机混频器接器接纳的反射信号的的反射信号的时间为 ，那么，在，那么，在 时间内，内，发射射频率添加到一率添加到一个新

55、的个新的频率率 。在。在 时辰辰时 和和 在混在混频器中混器中混频，在其在其输出端的出端的频率差率差为 ，它相当于当，它相当于当时的的飞行高度，行高度，经过适当适当处置，置，这个个频率差率差变为直流直流电压，并送到内，并送到内部其他系部其他系统上。其作用原理如以下上。其作用原理如以下图所示。所示。 二、电路任务原理二、电路任务原理 收发机线路任务原理，见以下图。收发机线路任务原理，见以下图。 收发机由三角收发机由三角波产生器，高频振荡器，高频发射机，混频器，噪声波产生器，高频振荡器，高频发射机，混频器，噪声限制器，信号监视器，高度处置器，监控处置器，比限制器，信号监视器，高度处置器，监控处置器

56、，比较器，跳闸线路，相互关扰监测器和电流监控器等线较器，跳闸线路，相互关扰监测器和电流监控器等线路组成。路组成。 ( (一一) ) 发发射信号射信号( (低于低于2500ft2500ft高度高度) ) 当收当收发发机接通机接通电电源，源，发发射机就开射机就开场场向向发发射天射天线发线发送高送高频频信号。信号。发发射信号射信号频频率率调调制于制于100Hz,100Hz,于于425042504350MHz4350MHz之之间调频间调频，频带宽频带宽度度为为100MHz100MHz。( (二二) ) 接接纳纳信号信号( (低于低于2500ft2500ft高度高度) ) 发发射信号从地面反射回来，射信

57、号从地面反射回来，经经混混频频器提供相当于器提供相当于飞飞机机实实践离地高度的践离地高度的频频率差。率差。频频率差率差经经高度高度处处置机置机变变为为直流直流电压电压，并送到高度指示器和其他系，并送到高度指示器和其他系统统中去。中去。( (三三) ) 接接纳纳信号信号( (高于高于2500ft2500ft高度高度) ) 飞飞机高于机高于2500ft2500ft时时，高度，高度处处置器置器产产生一个不生一个不见见 out-of-viewout-of-view 偏置信号，使指示器指偏置信号，使指示器指针隐针隐藏在遮藏在遮罩后面，罩后面，这时这时高度高度处处置机和置机和监监控控处处置机将配置置机将配

58、置类类似高似高度的信号，以度的信号，以坚坚持接持接纳纳机机处处于任于任务务形状，并使形状，并使监监控控电电路路坚坚持旗持旗“不不见见 即指示器上即指示器上设设有警告旗出有警告旗出现现 。(四四) 旗旗电路路 旗旗电路路门1的的输出端无出端无线电高度表旗正常高度表旗正常时为高高逻辑电平，提供平，提供电源，使警告旗源，使警告旗坚持持“不不见。的。的输入端有入端有电源供源供应监视器，器，处置机比置机比较器和从器和从监控控处置机来的置机来的处置机有效信号；低置机有效信号；低逻辑电平平输出出时，坚持持指示器指示器“可可见(in-view)，高，高逻辑电平平输出出时，直流，直流输出使指示器偏置于出使指示器

59、偏置于“不不见。(五五) 自自检 给无无线电高度表功能高度表功能实验一个一个“地地线(在收在收发机上机上或指示器上或指示器上)，自，自检就开就开场了。收了。收发机机产生一个等于特生一个等于特定高度的直流定高度的直流驱动电压(不同型不同型别的机件，其特定高度的机件，其特定高度的的电压也不同也不同)。 实验的的输入加于入加于监控控处置机，置机，经数据数据总线至高度至高度处置机，提供自置机，提供自检信号。信号。胜利的利的实验，机件任，机件任务正常正常时，收收发机面板上的机面板上的实验形状按形状按钮开关的开关的发光二极管亮，光二极管亮，高度指示器的指高度指示器的指针指在指在规定的高度上定的高度上(40

60、ft)，并出，并出现警警告旗告旗(flag。( (六六) ) 无线电高度表指示电路无线电高度表指示电路 无线电高度表指示器的线路原理无线电高度表指示器的线路原理 , ,如以下图如以下图( (七七) ) 跑道升起标志跑道升起标志 跑道升起标志线路设在姿态指引仪跑道升起标志线路设在姿态指引仪ADIADI中，其线路中，其线路原理，见以下图所示。它以跑道标志的升起作为无线原理，见以下图所示。它以跑道标志的升起作为无线电高度表显示飞机与跑道之间的相对位置关系。电高度表显示飞机与跑道之间的相对位置关系。运用运用: :在波音系列的民用在波音系列的民用飞机上装有两套以上的无机上装有两套以上的无线电高度表高度表

61、系系统，在波音，在波音737737型型飞机上除提供第一套机上除提供第一套输出的高度信息外，出的高度信息外，还提供提供应飞机系机系统的自的自动油油门速度指令速度指令(A(ATSTSC)C)，飞行行控制控制计算机算机A(FCC A)A(FCC A)和近地警告系和近地警告系统(GPWS)(GPWS)；第二套收；第二套收发机向机向飞行控制行控制计算机算机B(FCC B)B(FCC B)提供高度信息。提供高度信息。主要性能主要性能:860F4:860F4型低高度无型低高度无线电高度表具有以下主要性能：高度表具有以下主要性能： (1) (1)高度丈量范高度丈量范围从从202 500ft(202 500ft

62、(一一6762m)6762m)； (2) (2)发射的中心射的中心频率率4300MHz4300MHz； (3) (3)调频频带宽度度100MHz(42504 350MHz)100MHz(42504 350MHz)； (4) (4)调制制频率率100Hz100Hz。1 1、简述无线电高度表系统组成及任务原理。、简述无线电高度表系统组成及任务原理。2 2、阐明调频式无线电高度表的测高原理。、阐明调频式无线电高度表的测高原理。3 3、阐明恒定差频调频式无线电高度表的测高、阐明恒定差频调频式无线电高度表的测高原理。原理。4 4、什么是无线电高度表的剩余高度。阐明它、什么是无线电高度表的剩余高度。阐明它是如何构成的。是如何构成的。5 5、简述典型无线电高度表收发机的组成。、简述典型无线电高度表收发机的组成。习习 题题