專利名稱：實時脈寬測量無線電高度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到無線電高度表，具體地說就是一種采用實時脈寬測量技 術(shù)的無線電高度表。
背景技術(shù)：
無線電高度表是一種以地球表面為反射面，利用測量電磁波傳播延遲的原 理，來確定地球表面上空飛行器高度的一種測高雷達(dá)，目前廣泛應(yīng)用于各種導(dǎo) 彈、無人機、飛機等飛行器中。目前，國內(nèi)外無線電高度表中大多采用三角波調(diào)頻連續(xù)波體制，如圖1、 圖2所示。被測高度H是調(diào)頻頻偏、調(diào)制周期和差拍頻率的函數(shù)H=C Tra fb / (4 AF)式中C為電磁波在空氣中的傳播速度，Tm為調(diào)制信號的調(diào)制周期，fb為 差拍頻率，AF為調(diào)頻頻偏。調(diào)頻頻偏AF —般設(shè)計成常量保持不變，調(diào)制周 期Tm為高度表工作參數(shù)已知，通過測量差拍頻率fb即可確定高度H。普通無線電高度表差拍頻率fb測量使用脈沖計數(shù)方法，高度表高度計算 單元通過對Tm周期內(nèi)的fb脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，可以測量在Tm周期內(nèi)的fb平 均頻率，因此可每隔Tm時間測得一當(dāng)前高度，該高度實際上為Tra時間周期內(nèi) 的平均高度。當(dāng)被測高度增加時，由于受無線電高度表中頻帶寬限制，為保證 差拍頻率fb在高度表信號帶寬內(nèi)，高度表調(diào)制周期Tm也會相應(yīng)增加，高度表高度測量時間間隔也就相應(yīng)延長。隨著航空航天與軍事技術(shù)的發(fā)展，各類飛行器飛行速度越來越快，高度變 化率越來越高，要求無線電高度表能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確輸出高度，滿足飛行器大的 高度變化率的要求。目前，普通無線電高度表無法滿足這類飛行器要求，影響 了無線電高度表在這類飛行器上的使用。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有普通無線電高度表的缺點，本實用新型的目的是提供一種實時脈 寬測量的無線電高度表，可實時輸出測量高度。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是實時脈寬測量無線電高 度表，其特征在于，包括接收天線、微波接收模塊、中頻放大器、時鐘計數(shù)器、 控制模塊、三角波發(fā)生器、微波發(fā)射模塊、發(fā)射天線；所述的微波發(fā)射模塊受三角波發(fā)生器輸出的調(diào)制信號控制產(chǎn)生連續(xù)波調(diào) 頻信號，此信號一小部分作為微波接收模塊的本振信號，其余部分能量通過天 線發(fā)射；該微波發(fā)射模塊的輸入端與三角波發(fā)生器的輸出端連接，其輸出端分 別與微波接收模塊和發(fā)射天線連接；所述的微波接收模塊用于接收從接收天線輸出的回波信號，與本振信號混 頻后產(chǎn)生接收中頻信號輸出；該微波接收模塊的輸出端與中頻放大器的輸入端 連接；中頻放大器的輸出端與時鐘計數(shù)器的輸入端連接；所述的時鐘計數(shù)器用于進(jìn)行實時脈寬測量，并將測量結(jié)果送到控制模塊； 該時鐘計數(shù)器的輸出端與控制模塊的輸入端連接；所述的控制模塊用于對三角波發(fā)生器進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，并完成高度數(shù)據(jù)計 算，該控制模塊的輸出端與三角波發(fā)生器的輸入端連接。上述實時脈寬測量無線電高度表，其中，所述的控制模塊調(diào)節(jié)高度表調(diào)制 周期與調(diào)頻頻偏。上述實時脈寬測量無線電高度表，其中，所述的控制模塊包括順序連接的 一高度計算單元、 一高度數(shù)據(jù)輸出單元、 一三角波控制單元；所述的時鐘計數(shù) 器的輸出端與高度計算單元的輸入端連接；所述的三角波控制單元的輸出端與 三角波發(fā)生器的輸入端連接。上述實時脈寬測量無線電高度表，其中，所述的時鐘計數(shù)器采用被測脈沖 寬度或脈沖間隔作為時間閘門，控制啟動和停止，以測量脈沖寬度或脈沖間隔。上述實時脈寬測量無線電高度表，其中，所述的時鐘計數(shù)器采用高速可編 程門陣列FPGA電路實現(xiàn)。由于本實用新型采用了以上的技術(shù)方案，能夠?qū)崟r輸出測量高度，滿足大 高度變化率飛行器對無線電高度表的使用要求。具有較好的實用性和經(jīng)濟(jì)性。


本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖進(jìn)一步給出。圖l、圖2是現(xiàn)有技術(shù)無線電高度表輸出的波形圖。圖3是本實用新型實時脈寬測量無線電高度表的電方框圖。圖4是本實用新型實時脈寬測量無線電高度表的輸出波形示意圖。
具體實施方式
請參閱圖3，這是本實用新型實時脈寬測量無線電高度表的電方框圖。本 實用新型實時脈寬測量無線電高度表，包括接收天線1、微波接收模塊2、中 頻放大器3、時鐘計數(shù)器4、控制模塊5、三角波發(fā)生器6、微波發(fā)射模塊7、 發(fā)射天線8。所述的微波發(fā)射模塊7的輸入端與三角波發(fā)生器6的輸出端連接，該微波 發(fā)射模塊7的輸出端分別與微波接收模塊2和發(fā)射天線8連接；該微波接收模 塊2的輸出端與中頻放大器3的輸入端連接；中頻放大器3的輸出端與時鐘計 數(shù)器4的輸入端連接；該時鐘計數(shù)器4的輸出端與控制模塊5的輸入端連接； 該控制模塊5的輸出端與三角波發(fā)生器6的輸入端連接。所述的微波發(fā)射模塊7受三角波發(fā)生器6輸出的調(diào)制信號控制產(chǎn)生連續(xù)波 調(diào)頻信號，此信號一小部分作為微波接收模塊2的本振信號，其余部分能量通 過發(fā)射天線8發(fā)射；微波接收模塊2用于接收從接收天線l輸出的回波信號， 與本振信號混頻后產(chǎn)生接收中頻信號輸出；時鐘計數(shù)器4用于進(jìn)行實時脈寬測 量，并將測量結(jié)果送到控制模塊5;控制模塊5用于對三角波發(fā)生器6進(jìn)行控 制和調(diào)節(jié)，并完成高度數(shù)據(jù)計算。本實用新型實時脈寬測量無線電高度表中，所述的控制模塊5包括順序連 接的一高度計算單元51、 一高度數(shù)據(jù)輸出單元52、 一三角波控制單元53;所 述的時鐘計數(shù)器4的輸出端與高度計算單元51的輸入端連接；所述的三角波 控制單元53的輸出端與三角波發(fā)生器6的輸入端連接。本實用新型實時脈寬測量無線電高度表中，時鐘計數(shù)器4是關(guān)鍵之一。本 實用新型采用高速時鐘計數(shù)器4。該高速時鐘計數(shù)器4采用被測脈沖寬度或脈沖間隔作為時間閘門，控制該高速時鐘計數(shù)器4的啟動和停止，以測量脈沖寬 度或脈沖間隔。本實施例時鐘計數(shù)器4為高速時鐘計數(shù)器。本實用新型的工作原理是微波發(fā)射模塊7微波發(fā)射模塊7受調(diào)制信號控制產(chǎn)生連續(xù)波調(diào)頻信號，此 信號一小部分作為微波接收模塊2的本振信號，大部分能量通過天線發(fā)射?；?波信號被天線接收后送到微波接收模塊2，與本振信號混頻后產(chǎn)生接收中頻信 號。接收中頻信號經(jīng)放大器放大送到高速時鐘計數(shù)器4進(jìn)行實時脈寬測量。高 速時鐘計數(shù)器4輸出的脈寬測量結(jié)果送到控制模塊5，控制模塊5根據(jù)脈寬測 量結(jié)果進(jìn)行高度計算輸出高度數(shù)據(jù)?？刂颇K5除完成高度數(shù)據(jù)計算外，它還 對三角波發(fā)生器6進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)高度表調(diào)制周期Tm與調(diào)頻頻偏AF (請配合 參見圖1)。圖4是本實用新型的波形輸出示意圖。其中差拍頻率信號脈沖寬度為Tg， 高速時鐘信號寬度To。在Tg時間內(nèi)高速時鐘計數(shù)器4計數(shù)N個脈沖，則脈沖 寬度Tg等于NTo。由于計數(shù)器存在士l的測量誤差，因此在高速時鐘信號頻率 選擇中要盡量采用高的頻率。無線電高度表差拍頻率一般為幾十kHz左右，采 用工作頻率為幾十MHz的高速時鐘信號，完全可以對差拍頻率脈沖寬度進(jìn)行精 確測量，計數(shù)器誤差可忽略不計。高速時鐘計數(shù)器4一般可采用高速可編程門 陣列(FPGA)電路實現(xiàn)。通過測量脈沖寬度Tg就可以得到差拍頻率fb，由差 拍頻率fb即可確定高度H。本實用新型實時脈寬測量無線電高度表能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確輸出高度，滿足飛 行器大的高度變化率的要求，具有很強的實用性。
權(quán)利要求1、實時脈寬測量無線電高度表，其特征在于，包括接收天線、微波接收模塊、中頻放大器、時鐘計數(shù)器、控制模塊、三角波發(fā)生器、微波發(fā)射模塊、發(fā)射天線；所述的微波發(fā)射模塊受三角波發(fā)生器輸出的調(diào)制信號控制產(chǎn)生連續(xù)波調(diào)頻信號，此信號一小部分作為微波接收模塊的本振信號，其余部分能量通過天線發(fā)射；該微波發(fā)射模塊的輸入端與三角波發(fā)生器的輸出端連接，其輸出端分別與微波接收模塊和發(fā)射天線連接；所述的微波接收模塊用于接收從接收天線輸出的回波信號，與本振信號混頻后產(chǎn)生接收中頻信號輸出；該微波接收模塊的輸出端與中頻放大器的輸入端連接；中頻放大器的輸出端與時鐘計數(shù)器的輸入端連接；所述的時鐘計數(shù)器用于進(jìn)行實時脈寬測量，并將測量結(jié)果送到控制模塊；該時鐘計數(shù)器的輸出端與控制模塊的輸入端連接；所述的控制模塊用于對三角波發(fā)生器進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，并完成高度數(shù)據(jù)計算，該控制模塊的輸出端與三角波發(fā)生器的輸入端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的實時脈寬測量無線電高度表，其特征在于，所 述的控制模塊調(diào)節(jié)高度表調(diào)制周期與調(diào)頻頻偏。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的實時脈寬測量無線電高度表，其特征在于，所 述的控制模塊包括順序連接的一高度計算單元、 一高度數(shù)據(jù)輸出單元、 一三角 波控制單元；所述的時鐘計數(shù)器的輸出端與高度計算單元的輸入端連接；所述 的三角波控制單元的輸出端與三角波發(fā)生器的輸入端連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的實時脈寬測量無線電高度表，其特征在于，所 述的時鐘計數(shù)器以被測脈沖寬度或脈沖間隔作為時間閘門，控制啟動和停止， 以測量脈沖寬度或脈沖間隔。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的實時脈寬測量無線電高度表，其特征在于，所述的時鐘計數(shù)器采用高速可編程門陣列電路實現(xiàn)。
專利摘要本實用新型公開了一種實時脈寬測量無線電高度表，其特點是，包括接收天線、微波接收模塊、中頻放大器、時鐘計數(shù)器、控制模塊、三角波發(fā)生器、微波發(fā)射模塊、發(fā)射天線；微波發(fā)射模塊的輸入端與三角波發(fā)生器的輸出端連接，其輸出端分別與微波接收模塊和發(fā)射天線連接；微波接收模塊的輸出端與中頻放大器的輸入端連接，其輸出端與時鐘計數(shù)器的輸入端連接；時鐘計數(shù)器的輸出端與控制模塊的輸入端連接；控制模塊的輸出端與三角波發(fā)生器的輸入端連接。能夠?qū)崟r輸出測量高度，滿足大高度變化率飛行器對無線電高度表的使用要求。具有較好的實用性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號G08C17/00GK201126637SQ20072019888
公開日2008年10月1日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者汪海勇, 弘 管, 華 紀(jì) 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十研究所