調(diào)頻無線電測高儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種調(diào)頻無線電測高儀，包括MCU以及依次連接的事件計數(shù)器、第一鎖存器和第一緩存器；依次連接的脈沖產(chǎn)生單元、時基計數(shù)器、第二鎖存器、第二緩存器；依次連接的調(diào)制信號發(fā)生器、閘門信號發(fā)生器和時序邏輯控制器，所述事件計數(shù)器和脈沖產(chǎn)生單元分別與所述時序邏輯控制器連接，所述第一緩存器、第二緩存器、閘門信號發(fā)生器、調(diào)制信號發(fā)生器分別與MCU連接，所述調(diào)制信號發(fā)生器連接至所述第一鎖存器、第二鎖存器、第一緩存器和第二緩存器。本實用新型采用與調(diào)制周期相關(guān)的閘門信號發(fā)生器來解決調(diào)制信號相位轉(zhuǎn)折點的影響，從而實現(xiàn)無線電高度表高精度測高。
【專利說明】
調(diào)頻無線電測高儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及無線電高精度測高技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種調(diào)頻無線電測高 儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 在以往脈沖計數(shù)型無線電高度表中，階梯誤差是一種固有的誤差，有文獻(xiàn)表明有 采用調(diào)制再調(diào)制技術(shù)(或稱擺頻技術(shù))來降低階梯誤差，但提高程度在一個數(shù)量級以下，且 采用此類技術(shù)會使測試時間增加，而解決調(diào)制信號相位轉(zhuǎn)折點的影響未見解決途徑。
[0003] 調(diào)頻連續(xù)波無線電高度表中不論是恒定調(diào)制周期還是恒定差拍高度表，都需要對 差拍信號進(jìn)行頻率測量，在傳統(tǒng)的高度表測量中，通常通過脈沖計數(shù)方式計算差拍頻率F b 從而獲得高度的數(shù)據(jù)，以三角波調(diào)制方式為例，高度計算公式如式1所示：
[0004]
(1；)
[0005] 其中
[0006] H:測量高度(m)
[0007] (：:光速（3\108111/8)
[0008] Ts:調(diào)制周期（s)
[0009] Fb:差拍頻率(Hz)
[0010] AF:調(diào)制帶寬（Hz)
[0011]在無線電高度表中，一般采用在一定的測量時間1內(nèi)測量脈沖個數(shù)η的方法來計 算差拍頻率Fb，從而獲得高度信息H，這時，高度計算公式如式2所示：
[0012]
(2)
[0013] 具體測試方法如圖1所示。
[0014] 由此可沖i+教法的階梯誤差Δ H如式3所示：
[0015]
i 3 )
[0016]由于C、TS、AF需要根據(jù)飛行高度等要求確定，△ H與Fb單次測量時間1?成反比，Tm 越長階梯誤差A(yù)H就越小，但Tm增加又會導(dǎo)致高度表測高數(shù)據(jù)刷新率下降。按以往高度表采 用的參數(shù)計算，為保證高度刷新率，采樣周期一般不超過20ms，高度表的階梯誤差△ H最小 在0.5m。
[0017] 另外，當(dāng)調(diào)頻連續(xù)波高度表(包括恒定差拍或恒定調(diào)制周期體制)在調(diào)制周期信號 相位轉(zhuǎn)折點時，由于相位不連續(xù)會帶來"毛刺"信號，如圖2所示。
[0018] 由于恒定差拍體系高度表采用的是鋸齒波信號，其相位突變更大，由此帶來的"毛 刺"信號更加嚴(yán)重。根據(jù)前文所述，"毛刺"信號會在計數(shù)周期內(nèi)造成脈沖數(shù)量多計的情況， 由此會帶來一個偏高的固定誤差，當(dāng)高度較高時，此情況帶來的固定誤差影響較小，當(dāng)高度 很低時，就會產(chǎn)生一個較高的偏高誤差。當(dāng)高度較低，海面反射情況復(fù)雜時，轉(zhuǎn)折點帶來的 誤差就成為一個不可忽視的情況。 【實用新型內(nèi)容】
[0019] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種調(diào)頻無線電測高儀。
[0020] 根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種調(diào)頻無線電測高儀，其特征是，包括M⑶以 及依次連接的事件計數(shù)器、第一鎖存器和第一緩存器;依次連接的脈沖產(chǎn)生單元、時基計數(shù) 器、第二鎖存器、第二緩存器;依次連接的調(diào)制信號發(fā)生器、閘門信號發(fā)生器和時序邏輯控 制器，所述事件計數(shù)器和脈沖產(chǎn)生單元分別與所述時序邏輯控制器連接，所述第一緩存器、 第二緩存器、閘門信號發(fā)生器、調(diào)制信號發(fā)生器分別與MCU連接，所述調(diào)制信號發(fā)生器連接 至所述第一鎖存器、第二鎖存器、第一緩存器和第二緩存器。
[0021] 優(yōu)選地，所述MCU包括調(diào)制信號控制模塊、閘門信號控制模塊和差拍信號控制模 塊，所述調(diào)制信號控制模塊控制所述調(diào)制信號發(fā)生器產(chǎn)生高度表的調(diào)制信號;所述閘門信 號控制模塊控制所述閘門信號發(fā)生器根據(jù)所述調(diào)制信號發(fā)生器送來的調(diào)制周期的相位信 息去除相位轉(zhuǎn)折點并結(jié)合差拍信號信息后形成閘門信號送給所述時序邏輯控制器，所述時 序邏輯控制器根據(jù)所述閘門信號以及所述本地脈沖控制第一緩存器和第二緩存器得到正 確的計數(shù)結(jié)果，差拍信號控制模塊讀取第一緩存器和第二緩存器的計數(shù)結(jié)果后計算獲得精 確的差拍信號頻率信息，計算出無線電高度表的測高信息。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下的有益效果：
[0023] 采用與調(diào)制周期相關(guān)的閘門信號發(fā)生器來解決調(diào)制信號相位轉(zhuǎn)折點的影響，從而 實現(xiàn)無線電高度表高精度測高。
【附圖說明】
[0024] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本實用新型的其它特 征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0025] 圖1為現(xiàn)有的脈沖計數(shù)方法的波形圖；
[0026] 圖2為現(xiàn)有的脈沖計數(shù)方法中調(diào)制周期信號相位轉(zhuǎn)折點時出現(xiàn)的"毛刺"信號示意 圖；
[0027] 圖3為本實用新型的測高儀結(jié)構(gòu)框圖；
[0028] 圖4為本實用新型的調(diào)制信號時序圖。
[0029] 圖中：1為M⑶，2為事件計數(shù)器，3為第一鎖存器，4為第一緩存器，5為脈沖產(chǎn)生單 元，6為時基計數(shù)器，7為第二鎖存器，8為第二緩存器，9為調(diào)制信號發(fā)生器，10閘門信號發(fā)生 器，11為時序邏輯控制器。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。 這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
[0031] 參見附圖3，包括MCUl以及依次連接的事件計數(shù)器2、第一鎖存器3和第一緩存器4; 依次連接的脈沖產(chǎn)生單元5、時基計數(shù)器6、第二鎖存器7、第二緩存器8;依次連接的調(diào)制信 號發(fā)生器9、閘門信號發(fā)生器10和時序邏輯控制器11，事件計數(shù)器和脈沖產(chǎn)生單元分別與所 述時序邏輯控制器連接，所述第一緩存器、第二緩存器、閘門信號發(fā)生器、調(diào)制信號發(fā)生器 分別與MCU連接，所述調(diào)制信號發(fā)生器連接至所述第一鎖存器、第二鎖存器、第一緩存器和 第二緩存器。
[0032] MCU包括調(diào)制信號控制模塊、閘門信號控制模塊和差拍信號控制模塊，事件計數(shù)器 對輸入的差拍信號計數(shù)，并將計數(shù)值送到第一鎖存器，同樣本地脈沖發(fā)生器產(chǎn)生頻率已知 的脈沖信號輸入到時基計數(shù)器，由時基計數(shù)器計數(shù)并將計數(shù)值送到第二鎖存器;調(diào)制信號 控制模塊控制調(diào)制信號發(fā)生器產(chǎn)生高度表的調(diào)制信號；閘門信號控制模塊控制閘門信號發(fā) 生器根據(jù)調(diào)制信號發(fā)生器送來的調(diào)制周期的相位信息去除相位轉(zhuǎn)折點并結(jié)合差拍信號信 息后形成閘門信號送給時序邏輯控制器，時序邏輯控制器根據(jù)閘門信號以及本地脈沖控制 第一緩存器和第二緩存器得到正確的計數(shù)結(jié)果，差拍信號控制模塊讀取第一緩存器和第二 緩存器的計數(shù)結(jié)果后計算獲得精確的差拍信號頻率信息，計算出無線電高度表的測高信 息。
[0033]參見附圖4,為提高對差拍信號的測量準(zhǔn)確性，消除階梯誤差，從理論上將階梯誤 差由原來的分米級提高到亞毫米，從而在信號處理的層面徹底消除階梯誤差，同時消除調(diào) 制信號相位轉(zhuǎn)折點的影響。
[0034] 閘門信號發(fā)生器收調(diào)制信號發(fā)生器送來的與調(diào)制信號同相位方波信號，其方波轉(zhuǎn) 折點表征了調(diào)制信號的相位轉(zhuǎn)折點，閘門信號發(fā)生器根據(jù)此信號再結(jié)合MCU發(fā)來的周期信 息產(chǎn)生一個閘門信號，這個閘門信號避免避開方波的上升沿或下降沿附近，從而避開了調(diào) 制信號的相位轉(zhuǎn)折點，從而避免了轉(zhuǎn)折點噪聲帶來的干擾。
[0035] 時序邏輯控制器收到閘門信號后，與差拍信號結(jié)合，控制第一鎖存器、第二鎖存 器、第一緩存器、第二緩存器的開門時間。
[0036] 本地脈沖發(fā)生器發(fā)出時基脈沖，其頻率FM2其頻率為調(diào)制頻率的K倍。
[0037] 事件計數(shù)器與時基計數(shù)器同時對差拍頻率以及時基脈沖計數(shù)，在時序邏輯控制器 的開門時間控制下得到計數(shù)結(jié)果，由MCU根據(jù)公式(4)計算差拍信號頻率。
[0038]
4 )
[0039] 從而高度表高度的計算公式變?yōu)槭?5):
[0040]
(.5)
[0041] 采用本實用新型的測高儀，誤差的減小時非常明顯的，計算如下：
[0042] 從式(4)可以看出，原計算公式(2)是在一定的測量時間1"內(nèi)測量脈沖個數(shù)η的方 法來計算差拍頻率fb，現(xiàn)已改為測量N個脈沖所需的時間MXT m2，其誤差如式(6)表示(Μ?Κ， M X Tm2 * Tm)：
[0043]
[0044]
[0045]
[0046] 有上式可見，對差拍頻率fb的測量誤差降低到原來的1/K，由于本地脈沖fm的頻率 可以很容易提升到MHz級別，而一般計數(shù)周期T均為ms級別，對應(yīng)為KHz級別，K取值可取到 1000以上，采用了本專利后，理論上可將原來的分米級階梯誤差降低到毫米級，從根本上解 決測高誤差，將高度表的測高精度有效提升一個數(shù)量級。
[0047] 以上對本實用新型的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局 限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改， 這并不影響本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1. 一種調(diào)頻無線電測高儀，其特征在于，包括MCU以及依次連接的事件計數(shù)器、第一鎖 存器和第一緩存器;依次連接的脈沖產(chǎn)生單元、時基計數(shù)器、第二鎖存器、第二緩存器;依次 連接的調(diào)制信號發(fā)生器、閘門信號發(fā)生器和時序邏輯控制器，所述事件計數(shù)器和脈沖產(chǎn)生 單元分別與所述時序邏輯控制器連接，所述第一緩存器、第二緩存器、閘門信號發(fā)生器、調(diào) 制信號發(fā)生器分別與MCU連接，所述調(diào)制信號發(fā)生器連接至所述第一鎖存器、第二鎖存器、 第一緩存器和第二緩存器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)頻無線電測高儀，其特征在于，所述MCU包括調(diào)制信號控制 模塊、閘門信號控制模塊和差拍信號控制模塊，所述調(diào)制信號控制模塊控制所述調(diào)制信號 發(fā)生器產(chǎn)生高度表的調(diào)制信號;所述閘門信號控制模塊控制所述閘門信號發(fā)生器根據(jù)所述 調(diào)制信號發(fā)生器送來的調(diào)制周期的相位信息去除相位轉(zhuǎn)折點并結(jié)合差拍信號信息后形成 閘門信號送給所述時序邏輯控制器，所述時序邏輯控制器根據(jù)所述閘門信號以及本地脈沖 控制第一緩存器和第二緩存器得到正確的計數(shù)結(jié)果，差拍信號控制模塊讀取第一緩存器和 第二緩存器的計數(shù)結(jié)果后計算獲得精確的差拍信號頻率信息，計算出無線電高度表的測高 ig 息
【文檔編號】G01C5/00GK205426137SQ201521005280
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月4日
【發(fā)明人】紀(jì)晨華, 趙觀星, 蔣敏
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第五十研究所