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1、本章學(xué)習(xí)要點(diǎn),理解無(wú)線電高度表組成與工作概況；,理解測(cè)高的原理；,了解典型的無(wú)線電高度表；,課時(shí)分配2學(xué)時(shí),第十章 無(wú)線電高度表,本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)第十章 無(wú)線電高度表,本章主要內(nèi)容,第一節(jié) 組成與工作概況,第二節(jié) 測(cè)高原理,第三節(jié) 典型的無(wú)線電高度表,本章主要內(nèi)容,一、系統(tǒng)的功用,無(wú)線電高度表是現(xiàn)代飛機(jī)多種電子設(shè)備中的一種，,用來(lái)測(cè)量飛機(jī)離開(kāi)地面的實(shí)際高度，提供預(yù)定高度或決斷高度（DH）聲音和燈光信號(hào)，它是在進(jìn)近和著陸過(guò)程中保證飛行安全的重要設(shè)備。,利用無(wú)線電高度表可以在復(fù)雜的氣象條件下飛行，穿云下降，以及在能見(jiàn)度很低的情況下著陸等。還可以同其他導(dǎo)航設(shè)備，如儀表著陸系統(tǒng)（ILS）配合完成儀表著陸任

2、務(wù)；或同自動(dòng)著陸系統(tǒng)（ALS系統(tǒng)）配合工作，完成或類國(guó)際民航組織規(guī)定的著陸條件條件下的全自動(dòng)著陸。,第一節(jié),組成與工作概況,一、系統(tǒng)的功用 第一節(jié) 組成與工作概況,二、系統(tǒng)的組成,組成:,通常包括,收發(fā)機(jī)、指示器和收發(fā)天線。有些老式無(wú)線電高度表還有預(yù)定高度給定器、濾波器和專用的電源等,。,現(xiàn)代飛機(jī)典型無(wú)線電高度表系統(tǒng)的組成，見(jiàn)下圖。,現(xiàn)代飛機(jī)上的無(wú)線電高度表的工作范圍通常是0-762m(o一2500ft)或0600m，稱為低高度無(wú)線電高度表(LRRA)，也有大于0一762m的，但其有效工作范圍還是在低高度范圍內(nèi)，因?yàn)樗饕糜陲w機(jī)的進(jìn)近和著陸。并且要求其輸出的高度信息有高度的準(zhǔn)確性，以便為自動(dòng)

3、駕駛儀或自動(dòng)著陸系統(tǒng)使用。,二、系統(tǒng)的組成 現(xiàn)代飛機(jī)上的無(wú)線電高度表的工作范圍通,（一）收發(fā)機(jī),高頻部分:,收發(fā)機(jī)的高頻部分產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)和處理由地面返回的信號(hào)以產(chǎn)生高度信息。高頻部分也包括監(jiān)控部分，以便監(jiān)視送到指示電路去的高度信息的有效性和準(zhǔn)確性。,發(fā)射部分:,發(fā)射部分包括超高頻振蕩器、調(diào)制器和發(fā)射調(diào)頻等幅信號(hào)的發(fā)射機(jī)。,接收部分:,接收部分包括接收返回信號(hào)的接收電路、濾波放大電路和確定返回信號(hào)頻率的計(jì)算電路。,（一）收發(fā)機(jī),（二）低高度無(wú)線電高度表指示器,高度指示器指示飛機(jī)離地面的高度，以便駕駛員在近進(jìn)著陸過(guò)程中提供高度信息，,下圖分別為指示器為移動(dòng)垂直刻度的和圓形指針式高度指示器。,指

4、示器是一個(gè)模擬式儀表，也可以是一個(gè)數(shù)字式儀表。指示器中又把模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)變?yōu)楣{駛員目視顯示的線路，也包括有顯示決斷高度（DH）和失效警告旗線路。,（二）低高度無(wú)線電高度表指示器,（三）接收天線和發(fā)射天線,無(wú)線電高度表系統(tǒng)工作時(shí)需要二部天線。一部用于發(fā)射，一部用于接收。工作于4300MHz時(shí)采用喇叭天線，,工作于444MHz時(shí)采用半波偶極子天線，它們一般固定于機(jī)身腹部或水平安定面下部。,三、無(wú)線電高度表的工作原理,作用原理:,無(wú)線電高度表是利用無(wú)線電波從飛機(jī)到地面，再由地面返回飛機(jī)，測(cè)量其所經(jīng)歷的時(shí)間而工作的。因?yàn)闊o(wú)線電波傳播的速度是已知的，所以無(wú)線電波在某一時(shí)間所經(jīng)過(guò)的距離是可以計(jì)算的。

5、作用原理如下圖所示。,（三）接收天線和發(fā)射天線三、無(wú)線電高度表的工作原理,計(jì)算原理:,為了測(cè)量無(wú)線電波經(jīng)歷的時(shí)間，無(wú)線電高度表將等幅波調(diào)頻在一個(gè)固定頻率上，,其原理如下圖所示,在 時(shí)刻，發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)頻率為 的信號(hào)，此信號(hào)向下發(fā)射到地面，并在 時(shí)刻返回而被接收，設(shè)在 時(shí)刻所接收的返回信號(hào)頻率為 。因?yàn)檎{(diào)制頻率是固定的，,所以在此時(shí)間內(nèi)頻率增加(或減少)，也就是電波經(jīng)歷了至地面和返回的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間差就相當(dāng)于頻率變化(即產(chǎn)生差頻 -)的時(shí)間,無(wú)線電高度表計(jì)算出這個(gè)頻率的變化，并產(chǎn)生一個(gè)模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，這就代表了飛機(jī)離開(kāi)地面的高度。,計(jì)算原理:為了測(cè)量無(wú)線電波經(jīng)歷的時(shí)間，無(wú)線電高度表將等幅波調(diào)

6、,無(wú)線電高度表收發(fā)機(jī)主要完成以下三項(xiàng)任務(wù)：,發(fā)射一個(gè)調(diào)頻等幅(FMCW)信號(hào)；,接收反射回來(lái)的信號(hào)；,從接收和發(fā)射信號(hào)中找出不同頻率，確定高度。,收發(fā)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)頻率從42504350MHz的調(diào)頻于100Hz的調(diào)頻等幅波，如下圖。頻率從42504350MHz所需發(fā)射的時(shí)間約為0005s,，在這段時(shí)間內(nèi)，有足夠的時(shí)間用于無(wú)線電高度表系統(tǒng)。無(wú)線電波傳播的速度是光的速度，,在這段時(shí)間內(nèi)將覆蓋1498km，也就是808 n mile所以，無(wú)線電高度表將指示02500ft(0762m)，,足以在0005s內(nèi)，在一個(gè)地區(qū)高度上計(jì)算幾百次。,無(wú)線電高度表收發(fā)機(jī)主要完成以下三項(xiàng)任務(wù)：,四、工作概況,振蕩器:,產(chǎn)

7、生等幅信號(hào)，并調(diào)頻于100Hz低頻。,耦合器:,耦合器用來(lái)在發(fā)射信號(hào)中取樣。取樣的發(fā)射信號(hào)加于頻率譯碼器上，并與接收信號(hào)比較以確定高度。從耦合器出來(lái)的調(diào)頻等幅信號(hào)，在加于發(fā)射天線之前須經(jīng)過(guò)隔離器。,隔離器的作用是防止從天線泄漏回來(lái)的高頻信號(hào)進(jìn)入發(fā)射線路。,跟蹤濾波器:,允許預(yù)定的信號(hào)通過(guò)，濾去不需要的信號(hào)，以防止在處理過(guò)程中那些多于一次的反射信號(hào)。,頻率譯碼電路:,可以是一個(gè)頻率計(jì)數(shù)器和比較線路，用來(lái)確定接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)間的不同頻率；也可能是一個(gè)微處理器線路，以便從不同頻率中計(jì)算高度，另一方面，計(jì)算后的高度信號(hào)加于高度變換線路，以便將高度變換成相應(yīng)的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。并適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償了剩余高度

8、(AID)之后，將高度信息輸出并加于相應(yīng)的儀表或飛機(jī)系統(tǒng)中去。,四、工作概況振蕩器:產(chǎn)生等幅信號(hào)，并調(diào)頻于100Hz低頻。,剩余高度：,剩余高度是根據(jù)不同飛機(jī)的安裝情況選定的，見(jiàn)下圖，它要求無(wú)線電高度表在飛機(jī)接地時(shí)讀數(shù)為0，,所以，高度信號(hào)加于指示器之前，必須將起落架與地面存在的距離補(bǔ)償?shù)?，以及在安裝過(guò)程中，由于同軸電纜的長(zhǎng)度引起的高度誤差，也必須在選定剩余高度時(shí)給予補(bǔ)償。,剩余高度(AID)表示了飛機(jī)加載之前起落架的高度。剩余高度是在模擬信號(hào)加于指示器之前在收發(fā)機(jī)的計(jì)算線路中自動(dòng)減去的(指某些先進(jìn)的無(wú)線電高度表系統(tǒng))。,剩余高度：,數(shù)字高度信息：,數(shù)字高度信號(hào)是一個(gè)32位的數(shù)據(jù)字，它提供的高

9、度信息是以二-十進(jìn)制編碼(BCD)（二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制）或BNR二進(jìn)制編碼形式輸至指示器的。這兩種形式的“位”（Bit）的規(guī)定，由下圖說(shuō)明。,數(shù)字高度信息：數(shù)字高度信號(hào)是一個(gè)32位的數(shù)據(jù)字，它提供的高度,決斷高度（DH）:,收發(fā)機(jī)的輸出電壓也用于觸發(fā)其他線路，模擬高度信號(hào)還不斷地與高度預(yù)先調(diào)定的跳閘點(diǎn)相比較。這個(gè)跳閘點(diǎn)可用來(lái)開(kāi)啟“系上安全帶”信號(hào)或飛機(jī)下降時(shí)到達(dá)某個(gè)預(yù)定高度時(shí)向駕駛員提出告示信號(hào)。高度跳閘點(diǎn)也可以由指示器上的決斷高度(DH)燈來(lái)顯示。,決斷高度(DH)和最低決斷高度(MDA)是由駕駛員選定的。在收發(fā)機(jī)里調(diào)定時(shí)相對(duì)于高度跳閘點(diǎn)。決斷高度對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō)是很有價(jià)值的高度。因?yàn)轳{駛員可以

10、用這個(gè)點(diǎn)作為著陸程序的起點(diǎn)或下降時(shí)檢查下降點(diǎn)的高度。,決斷高度（DH）:,五、氣壓高度和無(wú)線電高度,相同點(diǎn)：,氣壓高度表和無(wú)線電高度表都是用來(lái)測(cè)量某種航空器本身離地面的高度。,某一航空器到達(dá)某一基準(zhǔn)平面的垂直距離，這就是飛行高度。通常以m為單位，但在英美制的飛機(jī)上還使用ft為單位。,不同點(diǎn)：,無(wú)線電高度表測(cè)量高度是以無(wú)線電波在空氣中的傳輸為媒介的，它不受大氣條件變化的影響；而氣壓高度表測(cè)量的高度是以大氣壓力為媒介的，由于覆蓋地面的大氣層容易受大氣條件(如壓力、溫度和濕度等)的影響，所以氣壓是經(jīng)常變化的，如,使用氣壓測(cè)定高度，必須經(jīng)過(guò)修正才能使用。,無(wú)線電高度表確定的零高度，是以飛行的飛機(jī)向下垂

11、直于地平面為基準(zhǔn)的零高度；而氣壓高度表則往往以海平面為基準(zhǔn)的零高度，,如下圖中，氣壓高度表指示5590m(18000ft)；而無(wú)線電高度表指示則為762m(2500ft)。,五、氣壓高度和無(wú)線電高度,氣壓高度表的氣壓是按照測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣(空氣的壓力、密度和溫度經(jīng)計(jì)算后獲得的)確定的，它表示了在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的海平面高度(氣溫為+15,0,時(shí)為760mmHg，即29.2inHg)。所有飛機(jī)的氣壓高度表都必須校正在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)上。,在5590m高度上，校正高度信息的主要目的，在于保證在同一地區(qū)，區(qū)分飛機(jī)與飛機(jī)間的垂直距離，見(jiàn)下圖。,在5590m以下的高度上，駕駛員可以利用氣壓高度表，以確定某一地區(qū)

12、的飛行高度，如果需要在某個(gè)機(jī)場(chǎng)著陸或起飛，駕駛員就必須將他的高度表的氣壓刻度調(diào)定在該機(jī)場(chǎng)的場(chǎng)面氣壓上。機(jī)場(chǎng)平面的海拔高度(標(biāo)高)可以在飛行地圖上找到。,氣壓高度表的氣壓是按照測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣(空氣的壓力、密,由此可見(jiàn)，在不同情況下飛行，需要知道幾種不同含義的高度:,真實(shí)高度或?qū)嶋H高度:,無(wú)線電高度是指以地平面為基準(zhǔn)的高度，稱為真實(shí)高度或?qū)嶋H高度；,氣壓高度在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，有幾種通用的高度:,絕對(duì)高度:,以海平面為基準(zhǔn)的高度，稱為絕對(duì)高度，在巡航時(shí)使用；,相對(duì)高度:,以機(jī)場(chǎng)平面為基準(zhǔn)的高度，稱為相對(duì)高度，在著陸起飛時(shí)使用；,真實(shí)高度:,以飛機(jī)正下方地平面為基準(zhǔn)的高度，稱為真實(shí)高度，在飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)和著

13、陸時(shí)使用。,由此可見(jiàn)，在不同情況下飛行，需要知道幾種不同含義的高度:,無(wú)線電高度表的測(cè)高原理由于機(jī)件型式不同，有調(diào)頻等幅式(FMCW)、恒定差頻調(diào)頻等幅式和脈沖(PULSE)式3種，但它們的基本原理是一樣的，都是利用無(wú)線電波向下發(fā)射再?gòu)牡孛娣瓷浠貋?lái)的效應(yīng)工作的。,一、調(diào)頻式無(wú)線電高度表,(一)測(cè)高原理,測(cè)高原理:,是將高度表的發(fā)射頻率以一定的規(guī)律(固定調(diào)制頻率)隨時(shí)間而變化，而發(fā)射信號(hào)的幅度不變。要確定飛機(jī)的飛行高度，就必須測(cè)定無(wú)線電波從飛機(jī)發(fā)射到地面，再由地面反射回來(lái)所經(jīng)歷的時(shí)間t。在時(shí)間t內(nèi)無(wú)線電波所經(jīng)過(guò)的距離s，其關(guān)系如下:s=ct。(c無(wú)線電波傳播的速度),第二節(jié),測(cè)高原理,無(wú)線電高度

14、表的測(cè)高原理由于機(jī)件型式不同，有調(diào)頻,工作過(guò)程：,在多數(shù)無(wú)線電高度表中采用調(diào)頻方法。它的工作過(guò)程是這樣的：,無(wú)線電高度表振蕩電路把調(diào)頻后的振蕩信號(hào)，通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射出去，這個(gè)振蕩信號(hào)通過(guò)從飛機(jī)到地面，再?gòu)牡孛娣瓷浞祷氐斤w機(jī)，由接收天線接收。接收的信號(hào)(即反射信號(hào))送入平衡檢波器(或混頻器)。與此同時(shí)，在平衡檢波器中，通過(guò)收發(fā)機(jī)中的饋線，從振蕩器直接輸入信號(hào)(即直接信號(hào))也加于平衡檢波器上。,由于振蕩器的頻率是隨時(shí)間變化的，而且反射信號(hào)的行程大大超過(guò)直接信號(hào)的行程，所以在平衡檢波器中，將輸入兩種不同頻率的信號(hào)，一種是反射信號(hào)的頻率信號(hào)，另一種是直接信號(hào)的頻率信號(hào)。,工作過(guò)程：在多數(shù)無(wú)線電高度表中

15、采用調(diào)頻方法。它的工作過(guò)程是這,由于這兩種信號(hào)重疊的結(jié)果，就獲得差拍頻率電壓。,差拍頻率()等于直接信號(hào)和反射信號(hào)的頻率之差，其值由下式?jīng)Q定：,式中 差拍頻率(Hz)；f調(diào)制頻帶寬度(Hz)；H測(cè)量高度(m),調(diào)制頻率(Hz)；c無(wú)線電波傳播速度(kms)；,從公式中可以看出，差拍頻率是與飛機(jī)飛行高度成正比的。,其頻率關(guān)系見(jiàn)下圖。,由于這兩種信號(hào)重疊的結(jié)果，就獲得差拍頻率電壓。,(二)作用原理,調(diào)頻等幅式無(wú)線電高度表,一般由收發(fā)機(jī)、高度指示器、發(fā)射天線、接收天線和預(yù)定高度給定器等組成。其作用原理見(jiàn)右圖。,電路包括發(fā)射電路、接收電路、高度計(jì)算電路、指示器閉鎖電路和預(yù)定高度信號(hào)電路等。,(二)作用

16、原理,發(fā)射電路,組成：,發(fā)射電路是一個(gè)調(diào)頻發(fā)射機(jī)，由超高頻振蕩器和調(diào)制器組成。,超高頻振蕩器：,產(chǎn)生超高頻連續(xù)的調(diào)頻信號(hào)，其頻率變化范圍為435.5一452.5MHz，調(diào)制頻率為70Hz。此信號(hào)分兩路輸出，一路由發(fā)射天線發(fā)射出去，經(jīng)地面反射再被接收天線接收，并送入接收放大電路構(gòu)成反射信號(hào)；一路直接輸給接收電路作為直接信號(hào)。,調(diào)制器：,包括音頻振蕩器和音頻功率放大器，它產(chǎn)生并輸出具有一定功率的音頻信號(hào)去驅(qū)動(dòng)調(diào)頻電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)超高頻振蕩器電路中的可變電容器的動(dòng)片，使其在超高頻振蕩器的腔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，完成頻率調(diào)制作用。,接收放大電路,組成:,接收放大電路由平衡檢波器(混頻器)和低頻放大器組成。,平衡檢波器:,反射信號(hào)和直接信號(hào)在平衡檢波器中混頻后，得到差頻電壓，如前所述，這個(gè)差頻信號(hào)是正比于飛行高度的。,低頻放大器:,差頻電壓經(jīng)低頻放大器放大后，獲得一定的幅度，并加于高度計(jì)算電路和高度指示器閉鎖電路的輸入端。,發(fā)射電路,高度計(jì)算電路,組成:,高度計(jì)算電路由限幅器、計(jì)算器和直流電壓放大器等組成。,功能:,它的任務(wù)是將差頻電壓變成直流電壓。由于差頻電壓的頻率是隨飛行高度的變化而變化的，所以，高度計(jì)算電