本發(fā)明屬于無(wú)線電測(cè)高技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多通道測(cè)高無(wú)線電高度表。

背景技術(shù)：

無(wú)線電高度表是利用電磁波進(jìn)行距離探測(cè)的機(jī)載設(shè)備，目前無(wú)線電高度表多采用調(diào)頻連續(xù)波或脈沖壓縮測(cè)高體制。高度表通過(guò)定向天線向地面以一定角度輻射連續(xù)波或脈沖形式的電磁波，電磁波經(jīng)過(guò)空間的傳輸經(jīng)地面反射后被接收天線所接收，高度表利用電磁波傳輸?shù)臅r(shí)間延遲計(jì)算出飛行器距離地面的高度。目前高度表收發(fā)機(jī)的射頻收發(fā)單元只能實(shí)現(xiàn)一路射頻信號(hào)的發(fā)射與接收，由于高度表的測(cè)高是通過(guò)天線定向輻射電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)，而定向天線具有方向性，只能以一定角度向被測(cè)反射面進(jìn)行輻射電磁波，實(shí)現(xiàn)特定方向上的距離測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用中，例如彈射座椅彈射出倉(cāng)后，需要對(duì)不同方向的反射面同時(shí)進(jìn)行高度測(cè)量，目前的無(wú)線電高度表無(wú)法完成這種任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提出一種多通道測(cè)高無(wú)線電高度表，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)方向的天線通道進(jìn)行電磁波的發(fā)射與接收以及回波信號(hào)的處理，滿足彈射座椅彈射出倉(cāng)后對(duì)不同方向的反射面同時(shí)進(jìn)行高度測(cè)量的需要。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多通道測(cè)高無(wú)線電高度表，其特征在于：它包括agc放大器1、第一混頻器2、第一濾波器3、低速ad轉(zhuǎn)化器4、fft變換器5、cpu6、dds信號(hào)發(fā)生器7、da轉(zhuǎn)換器8、第二混頻器9、第二濾波器10、功率放大器11、第二射頻開(kāi)關(guān)12、第一射頻開(kāi)關(guān)13、本振開(kāi)關(guān)14和頻率源15；agc放大器1的射頻信號(hào)輸出端與第一混頻器2的射頻信號(hào)輸入端2a連接，第一混頻器2的信號(hào)輸出端2b與第一濾波器3的信號(hào)輸入端連接，第一濾波器3的信號(hào)輸出端與低速ad轉(zhuǎn)化器4的信號(hào)輸入端連接，低速ad轉(zhuǎn)化器4的信號(hào)輸出端與fft變換器5的信號(hào)輸入端連接，fft變換器5的信號(hào)輸出端與cpu6的信號(hào)輸入端6a連接，cpu的信號(hào)輸出端6b與dds信號(hào)發(fā)生器7信號(hào)輸入端連接，dds信號(hào)發(fā)生器7信號(hào)輸出端與da轉(zhuǎn)換器8的信號(hào)輸入端連接，da轉(zhuǎn)換器8的信號(hào)輸出端與第二混頻器9的信號(hào)輸入端9b連接，第二混頻器9的信號(hào)輸出端9c與第二濾波器10的信號(hào)輸入端10a連接，第二濾波器10的信號(hào)輸出端10c與功率放大器11的信號(hào)輸入端連接，功率放大器11的信號(hào)輸出端與第二射頻開(kāi)關(guān)12的信號(hào)輸入端12a連接，第一射頻開(kāi)關(guān)13的信號(hào)輸出端13a與agc放大器1的信號(hào)輸入端連接,cpu6的控制信號(hào)輸出端6e與第一射頻開(kāi)關(guān)13的控制信號(hào)輸入端13b連接，cpu6的控制信號(hào)輸出端6d與第二射頻開(kāi)關(guān)14的控制信號(hào)輸入端14b連接，第一混頻器2的信號(hào)輸入端2c與開(kāi)關(guān)14的信號(hào)輸出端14a連接，第二濾波器10的信號(hào)輸出端10b與開(kāi)關(guān)14的信號(hào)輸入端14c連接，開(kāi)關(guān)14的信號(hào)輸入端14b與頻率源15的信號(hào)輸出端15a連接，頻率源15的信號(hào)輸入端15c與cpu6的信號(hào)輸出端6c連接，頻率源15的信號(hào)輸出端15b與第二混頻器9的信號(hào)輸入端9a連接。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：提出了一種多通道測(cè)高無(wú)線電高度表，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)方向的天線通道進(jìn)行電磁波的發(fā)射與接收以及回波信號(hào)的處理，滿足了彈射座椅彈射出艙后對(duì)不同方向的反射面同時(shí)進(jìn)行高度測(cè)量的需要。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的電路原理結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，一種多通道測(cè)高無(wú)線電高度表，其特征在于：它包括agc放大器1、第一混頻器2、第一濾波器3、低速ad轉(zhuǎn)化器4、fft變換器5、cpu6、dds信號(hào)發(fā)生器7、da轉(zhuǎn)換器8、第二混頻器9、第二濾波器10、功率放大器11、第二射頻開(kāi)關(guān)12、第一射頻開(kāi)關(guān)13、本振開(kāi)關(guān)14和頻率源15；agc放大器1的射頻信號(hào)輸出端與第一混頻器2的射頻信號(hào)輸入端2a連接，第一混頻器2的信號(hào)輸出端2b與第一濾波器3的信號(hào)輸入端連接，第一濾波器3的信號(hào)輸出端與低速ad轉(zhuǎn)化器4的信號(hào)輸入端連接，低速ad轉(zhuǎn)化器4的信號(hào)輸出端與fft變換器5的信號(hào)輸入端連接，fft變換器5的信號(hào)輸出端與cpu6的信號(hào)輸入端6a連接，cpu的信號(hào)輸出端6b與dds信號(hào)發(fā)生器7信號(hào)輸入端連接，dds信號(hào)發(fā)生器7信號(hào)輸出端與da轉(zhuǎn)換器8的信號(hào)輸入端連接，da轉(zhuǎn)換器8的信號(hào)輸出端與第二混頻器9的信號(hào)輸入端9b連接，第二混頻器9的信號(hào)輸出端9c與第二濾波器10的信號(hào)輸入端10a連接，第二濾波器10的信號(hào)輸出端10c與功率放大器11的信號(hào)輸入端連接，功率放大器11的信號(hào)輸出端與第二射頻開(kāi)關(guān)12的信號(hào)輸入端12a連接，第一射頻開(kāi)關(guān)13的信號(hào)輸出端13a與agc放大器1的信號(hào)輸入端連接,cpu6的控制信號(hào)輸出端6e與第一射頻開(kāi)關(guān)13的控制信號(hào)輸入端13b連接，cpu6的控制信號(hào)輸出端6d與第二射頻開(kāi)關(guān)14的控制信號(hào)輸入端14b連接，第一混頻器2的信號(hào)輸入端2c與開(kāi)關(guān)14的信號(hào)輸出端14a連接，第二濾波器10的信號(hào)輸出端10b與開(kāi)關(guān)14的信號(hào)輸入端14c連接，開(kāi)關(guān)14的信號(hào)輸入端14b與頻率源15的信號(hào)輸出端15a連接，頻率源15的信號(hào)輸入端15c與cpu6的信號(hào)輸出端6c連接，頻率源15的信號(hào)輸出端15b與第二混頻器9的信號(hào)輸入端9a連接。

本發(fā)明的工作原理是：多通道測(cè)高無(wú)線電高度表通過(guò)向地面發(fā)射射頻信號(hào)并接收地面反射回來(lái)的信號(hào)計(jì)算載機(jī)距地高度，采用調(diào)頻連續(xù)波模式，通過(guò)測(cè)量發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的差頻來(lái)計(jì)算高度；高度表的射頻收發(fā)單元具有多個(gè)(6路)收發(fā)通道，利用分時(shí)切換射頻通道的方式，使得射頻通道每隔15ms自動(dòng)切換至下一通道進(jìn)行測(cè)高，高度表能夠在90ms內(nèi)完成全部6路射頻通道的測(cè)高。

多通道測(cè)高無(wú)線電高度表硬件具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1、多通道測(cè)高無(wú)線電高度表分為射頻收發(fā)單元和信號(hào)解算單元，射頻收發(fā)單元與信號(hào)解算單元采用電連接器互連，信號(hào)解算單元對(duì)射頻收發(fā)單元進(jìn)行供電、射頻開(kāi)關(guān)定時(shí)切換以及工作狀態(tài)控制。

2、射頻收發(fā)單元用于調(diào)頻連續(xù)波的發(fā)射和接收。調(diào)頻連續(xù)波模式下，射頻發(fā)射通道將da轉(zhuǎn)換器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)第二混頻器上混頻后經(jīng)過(guò)第二濾波器后進(jìn)行濾波，之后經(jīng)過(guò)功率放大后從發(fā)射天線向地面發(fā)射，同時(shí)，部分功率(直接信號(hào))經(jīng)本振開(kāi)關(guān)進(jìn)入接收通道的第一混頻器，用于接收信號(hào)的下混頻；射頻接收通道接收接收天線輸出的射頻信號(hào)，經(jīng)agc放大器放大后通過(guò)第一混頻器下混頻得到差頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)第一濾波器進(jìn)行濾波后輸出給信號(hào)解算電路進(jìn)行中頻信號(hào)的處理以及高度的解算。

3、信號(hào)解算單元主要用于高度表的電源管理、射頻開(kāi)關(guān)的切換控制、差頻信號(hào)的處理、高度信息的解算。信號(hào)解算單元提供無(wú)線電高度表所需電源并通過(guò)低速ad轉(zhuǎn)換器接收射頻處理電路輸出的差頻信號(hào)，ad轉(zhuǎn)換后經(jīng)fft變換器將其轉(zhuǎn)換為頻譜信號(hào)，然后通過(guò)cpu解算獲取高度信息，同時(shí)cpu控制dds發(fā)生器輸出線性調(diào)頻發(fā)射信號(hào)，然后經(jīng)da轉(zhuǎn)換器輸出給射頻處理單元。另外,射頻開(kāi)關(guān)的切換控制通過(guò)cpu進(jìn)行控制，cpu管腳通過(guò)發(fā)送三路cmos電平信號(hào)的高低電平，定時(shí)控制第一射頻開(kāi)關(guān)和第二射頻開(kāi)關(guān)選通某一射頻通道發(fā)送與接收，完成射頻通道的切換功能。

4、無(wú)線電高度表的軟件貯存在信號(hào)處理單元的cpu中，主要完成高度表工作狀態(tài)管理、高度信息解算、射頻通道切換控制等功能。

無(wú)線電高度表工作模式為調(diào)頻連續(xù)波模式。當(dāng)高度表開(kāi)始上電工作時(shí)，高度表首先在第一射頻通道進(jìn)行高度搜索，共搜索三次，當(dāng)搜索到有目標(biāo)后高度表進(jìn)入調(diào)頻連續(xù)波模式下的跟蹤狀態(tài)，并進(jìn)行高度解算。每個(gè)測(cè)高通道的測(cè)高時(shí)間為15ms,軟件每隔15ms定時(shí)控制cpu切換射頻開(kāi)關(guān),使高度表進(jìn)行下一通道的測(cè)高任務(wù)。

實(shí)施例

發(fā)明一種多通道測(cè)高的無(wú)線電高度表，采用調(diào)頻連續(xù)波的測(cè)高體制進(jìn)行高度的測(cè)量，通過(guò)在高度表的射頻收發(fā)單元中增加程控射頻開(kāi)關(guān)電路，利用fpga對(duì)射頻開(kāi)關(guān)的通道進(jìn)行切換控制，將發(fā)射的射頻信號(hào)分時(shí)順序切換到各個(gè)射頻通路進(jìn)行發(fā)射與接收。高度表信號(hào)處理單元順序?qū)γ恳宦飞漕l通路的回波信號(hào)進(jìn)行處理并解算出高度值。

調(diào)頻連續(xù)波體制的測(cè)高過(guò)程中采用fpga作為核心控制芯片，利用其實(shí)現(xiàn)fft變換、dds信號(hào)發(fā)生等功能。信號(hào)解算單元接收射頻收發(fā)單元輸出的10khz～7.5mhz差頻信號(hào)，并經(jīng)ad進(jìn)行采集后通過(guò)fft測(cè)頻獲得高度信息。無(wú)線電高度表可以實(shí)現(xiàn)0米～2000米的測(cè)高，且測(cè)高精度可以達(dá)到：±0.6m或±2％h(取大者)。

為保證高度表多通道測(cè)高的實(shí)時(shí)性，將單通道測(cè)高的時(shí)間控制在15ms,單次測(cè)高時(shí)間為4ms，15ms內(nèi)將進(jìn)行3次高度的搜索測(cè)量。出現(xiàn)高度目標(biāo)則對(duì)高度目標(biāo)進(jìn)行高度解算。15ms后cpu通過(guò)控制射頻開(kāi)關(guān)電路對(duì)射頻通路進(jìn)行切換，使得高度表進(jìn)行下一射頻通道的測(cè)量。射頻開(kāi)關(guān)的隔離度為>85db,插入損耗為<0.4db，切換時(shí)間為<20ns,ns級(jí)別的轉(zhuǎn)換時(shí)間較短，有效減少了通道轉(zhuǎn)換過(guò)程中的時(shí)間延時(shí)。第二射頻通道的測(cè)高過(guò)程與第一通道完全一致，6個(gè)射頻通道依次進(jìn)行測(cè)高過(guò)程，整個(gè)測(cè)高過(guò)程將會(huì)在90ms內(nèi)完成，有效保證了高度表各方向測(cè)高的實(shí)時(shí)性。