第7章无线电高度表

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1、导航原理与系统NavigationPrinciplesandSystems倪育德中国民航大学第七章无线电高度表7.1组成与概况7.2测高原理7.3典型无线电高度表中国民航大学CAUC1.概述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，并接收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7.1组成与概况中国民航大学CAUC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

2、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--LowRangeRadioAltimeter7.1组成与概况中国民航大学CAUC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。几个高度概念7.1组成与概况中国民航大学CAUC2.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-20～2500英尺，属于低高度无线高度表主要用于飞机和起飞阶段。7.1组成与概况中国民航大学CAUC3、地面对电波的反射的类型：镜面反射散射（漫

3、反射）漫反射的条件：地面不平度〉波长λ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，接收不到地面反射信号7.1组成与概况中国民航大学CAUC4.工作频率：4300MHz（c波段）使用较高频率，使地面成漫反射。5.类型根据测量电波传播时间Δt的方法不同，可分为普通FMCW高度表频率无线电测距系统等差频FMCW高度表频率无线电测距系统脉冲式高度表脉冲测距系统7.1组成与概况中国民航大学CAUC6.无线电高度表的组成发射天线宽波束（20～40°）方向性天线接收天线收/发机组件高度指示器

4、7.1组成与概况中国民航大学CAUC7.1组成与概况中国民航大学CAUC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Δt。式中：H——飞机离地高度c——电波传播速度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（3×108米/秒）7.2测高原理中国民航大学CAUC7.1组成与概况中国民航大学CAUC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

5、度表原理块图7.3典型无线电高度表中国民航大学CAUC设：中心频率为4300MHz，调制频率FM为100Hz，频移ΔF为100MHz普通FMCW高度发射信号7.3典型无线电高度表中国民航大学CAUC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。t1时刻，发射频率为f1，经反射在t2时刻被接收。Δt=t2-t1就是电波往返传播的时间t2时刻，发射频率为f2,即在t2-t1时间内，发射频率从f1到f2,从而可用Fb=f2-f1来测量高度7.3典型无线电

6、高度表中国民航大学CAUC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Δt，但接收信号频率=（不变）。这时经Δt时间后，发射频率变为因为在调频发射信号中，ΔF、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。7.3典型无线电高度表中国民航大学CAUC例如，发射信号的调制频率为100Hz，频移为100MHz，则：(Hz/米)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

7、测高范围0～2500尺内，差频范围是0～101KHz。7.3典型无线电高度表中国民航大学CAUC普通FMCW高度表阶梯误差测高的实质是测量单位时间内差频信号电压所形成的脉冲个数，再将脉冲数转换成直流高度电压或高度信息。但当飞机高度连续变化时，差频信号电压所形成的脉冲个数只能一个一个跳变（脉冲个数不能为小数），因而出现测高误差。阶梯误差：一个调制周期内，一个脉冲（差频）所代表的高度7.3典型无线电高度表中国民航大学CAUC放大器：宽带放大器，增益随差频频率增加而增大，补偿由于高度增加而引起的接收信号幅度减小。限幅器：差频信号电

8、压上下限幅形成技术脉冲7.3典型无线电高度表中国民航大学CAUC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ΔF不变，而调制周期TM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