Принцип работы канала измерения высоты РВ-5 по структурной схеме.

В схемном исполнении радиовысотомер малых высот РВ-5 (РВ-5Р) представляет собой маломощную (до единиц Вт) радиолокационную станцию непрерывного излучения с частотной модуляцией высокочастотного сигнала по симметричному «треугольному» закону.

В РВ-5 используется принцип активной радиолокации земной поверхности.

Функционально радиовысотомер состоит из:

канала измерения высоты;

канала автоматической подстройки постоянной радиовысотомера;

устройства встроенного контроля и индикации сигналов;

узла питания.

Структурная схема радиовысотомера РВ-5 (РВ-5Р) приведена на рис.8, и включает в свой состав: антенны передающая А1 и приёмная А2, передатчик ПРД, блок высокочастотной головки ВЧГ-5, блок усилителя разностной частоты УРЧ-5, блок измерения БИ-5, блок указателя высоты УВ-5, блок питания БП; блок контроля БК-5; барометрический датчик БД.

Канал измерения высоты РВ-5 предназначен для непрерывного выделения разностной частоты (частоты биений ) и преобразования её в постоянное напряжение, пропорциональное этой частоте.

Канал измерения высоты включает в себя следующие узлы и блоки:

антенны передающая А1 и приёмная А2;

генератор сверхвысоких частот ГСВЧ;

высокочастотнуюголовку ВЧГ-5 с входящим в нее предварительным усилителем разностной частоты ПУРЧ;

усилитель разностной частоты УРЧ-5(УРЧ-5Р);

блок измерения БИ-5.

Высокочастотные колебания генератора СВЧ со средней частотой 4300 МГц + 10 КГц под воздействием напряжения с интегратора передатчика ПРД, изменяющегося по симметричному «треугольному» закону, модулируются по частоте. В качестве генератора СВЧ используется широкополосный СВЧ генератор магнетронного типа – митрон с электронной перестройкой частоты. Модулированные по частоте высокочастотные колебания генератора СВЧ в диапазоне 4200-4400 МГц через ферритовый вентиль ФВ-1, направленный ответвитель НО, ферритовый вентиль ФВ-2 высокочастотнойголовки ВЧГ-5 поступают в передающую антенну А1 и излучаются к земной поверхности.

Отраженные от земной поверхности высокочастотные ЧМ колебания с с запаздыванием поступают в приемную антенну А2 и через ферритовый вентиль ФВ-3 подаются на балансный смеситель БС-2 блока ВЧГ-5.

Одновременно на балансный смеситель БС-2, выполненный по кольцевой схеме с разнополярным включением диодов через направленный ответвитель НО и аттенюатор подаётся часть мощности от генератора CВЧ. Этот сигнал является гетеродинным, а его амплитуда определяет режим работы смесителя.

В балансном смесителе гетеродинный и отраженный сигналы обрабатываются (умножаются), и на выходе выделяется сигнал разностной частоты (частоты биений ), пропорциональный времени задержки τ_з, а следовательно и истинной высоте полёта ЛА (дальности до земной поверхности). Сигнал разностной частоты усиливается в предварительном усилителе разностной частоты ПУРЧ-5 и далее подается на усилитель разностной частоты УРЧ-5.

Усилитель разностной частоты УРЧ-5 предназначен для обработки сигнала разностной частоты (частоты биений ) с последующим его усилением до необходимой величины. УРЧ-5 осуществляет фильтрацию полезного сигнала для уменьшения влияния шумов и паразитных сигналов на измерительный блок БИ-5.

В состав УРЧ-5 входят: фильтр верхних частот (ФВЧ), фильтры нижних частот (ФНЧ-1,2,3), основной усилитель (ОУ), схема коммутации (СК), схема переключения частотных характеристик (СП 1,2, К 1,2,3,4), схема поиска).

Суммарная частотная характеристика усилителя paзностной частоты (рис.9) имеет подъем около 6 дБ на октаву, необходимый для компенсации ослабления отраженного сигнала при увеличении высоты.

Рис. 9 Суммарная частотная характеристика УРЧ-5

Фильтрация сигнала осуществляется с помощью дискретно переключаемых фильтров верхних частот (ФВЧ) и нижних частот (ФНЧ) с различной частотой среза, образующих полосу пропускания (частотную характеристику) УРЧ-5 в зависимости от текущей высоты полёта ЛА и соответствующей ей разностной частоты (частоты биений ). В диапазоне измеряемых высот разностная частота (частоты биений ) может принимать минимальное Fб min = 1-2 кГци максимальное Fб max = 150 кГц значения.

Подключение фильтров зависит от режима работы радиовысотомера: измерение или поиск, а в режиме измерения – от значения измеряемой высоты.

Режим измерения разностной частоты (частоты биений ).

В режиме измерения для управления частотными характеристиками усилителя УРЧ-5 применяется напряжение, пропорциональное текущей высоте Нтек подаваемое с блока измерения БИ-5 и амплитудно-частотные характеристики (полосы пропускания) УРЧ-5 при различных высотах полёта ЛА представлены на рис.10.

Фильтр верхних частот ФВЧ с частотой среза 0,5, 10, 20 Кгц обеспечивает ослабление паразитных сигналов связи между антеннами и других низкочастотных составляющих при полете на высотах больше 150 м (350 м). Коэффициент передачи фильтра в полосе пропускания близкий к 1.

Фильтры нижних частот ФНЧ-2,3 с частотой среза соответственно 30 и 160 кГц служат для улучшения соотношения сигнал/шум на выходе УРЧ-5 и уменьшают влияние шумов на блок измерения БИ-5. ФНЧ выполнены по схеме активного RC-фильтра с положительной обратной связью.

Фильтр нижних частот ФНЧ-1 (или интегратор) предназначен для уменьшения влияния помех на самых малых высотах до 20-30 м.

Схемы переключения фильтров и частотных характеристик предназначена для автоматического переключения характеристик усилителя разностной (звуковой) частоты УРЧ-5 в зависимости от высоты полета ЛА.

Схема переключения К 3-4 осуществляет диодную коммутацию элементов фильтра ФВЧ напряжением пропорциональным текущей высоты с БИ-5 и устанавливает одну из частот среза: или 0,5, или 10, или 20 кГц.

Схема переключения частотных характеристик фильтров СП 2, управляемая также напряжением пропорциональным текущей высоте с БИ-5 открывает схему отключения К 2 и сигнал минуя ФНЧ-2 с частотой среза 30 кГц поступает на ФНЧ-3 с частотой среза 160 кГц.

Фильтр нижних частот ФНЧ-1 (или интегратор) включается при разностной частоте менее 4,5 кГц под воздействием напряжения со схемы управления фильтром СП 1. При частоте более 4,5 кГц сигнал проходит без фильтрации ФНЧ-1 через схему коммутации К 1.

Рис.10 Амплитудно-частотные характеристики УРЧ-5 в режиме измерения при различных высотах полёта летательного аппарата:

б) от 20…30м до 150м;

в) от 150м до 250м (350м);

г) от 250м (350м) до 500м;

д) от 500м до 750м (1000м).

Режим поиска разностной частоты (частоты биений ).

В режиме поиска частотными характеристиками УРЧ-5 управляет Схема поиска, последовательно включая полосы пропускания б) и в) (см.рис.10) и напряжение, пропорциональное текущей высоте Нтек с блока измерения БИ-5.

При уменьшении амплитуды разностной частоты (частоты биений ) ниже требуемого уровня в блоке контроля БК-5 формируется сигнал «ОТКАЗ», запрещающий измерение разностной частоты (частоты биений ) и отключающий ФНЧ-1 (или интегратор). Сигнала «ОТКАЗ» запускает мультивибратор Схемы поиска, который формирует импульсы типа меандр (с равными по длительности полупериодами) частотой 0,3-0,5 Гц. Схема отключения К 2 поочерёдно, в течении длительности каждого полупериода импульса мультивибратора, подключает или отключает ФНЧ-2. Таким образом частота среза ФНЧ изменяется с 30 на160 кГц, а ФНЧ-1 (или интегратор) отключён сигналом «ОТКАЗ».

Схема переключения К 3-4 включает первую частоту среза 0,5 кГц для ФВЧ, т.к. напряжения текущей высоты в режиме поиска приблизительно равно нулю, из-за близкой к нулю разностной частоты (частоты биений ).

Переход из режима поиска в режим измерения разностной частоты.

При появлении сигнала разностной частоты (частоты биений ) достаточной амплитуды блок контроля БК-5 снимает сигнал «ОТКАЗ» и формируется сигнал исправности. На мультивибраторе Схемы поиска поддерживается последнее значение напряжение (одного из полупериодов). Одновременно начинает работать блок измерения БИ-5, формируя напряжение текущей высоты (Uн).

Схема коммутации (СК) предназначена для переключения сигналов:

частоты контроля с выхода усилителя низкой частоты контроля УНЧК-5 канала автоподстройки на вход интегратора и в блок измерения при тест-контроле РВ-5 по встроенной линии задержки (ЛЗ),

частоты калибровки с прибора И-5 комплекта КПРВ-5 в блок измерения БИ-5 при проверке калибровки измерительного блока и работы амплитудной схемы контроля (АСК) блока контроля БК-5.

При этом сигнал частоты калибровки с выхода интегратора поступает на вход измерительного блока БИ-5 для проверки калибровки РВ по фиксированным частотам.

Основной усилитель ОУ с равномерной частотной характеристикой предназначен для усиления сигнала разностной частоты (частоты биений ) до уровня обеспечивающего нормальную работу блока измерения БИ-5.

Блок измерения БИ-5 предназначен для преобразования переменного напряжения разностной частоты (частоты биений ) с выхода УРЧ-5 в постоянное напряжение пропорциональное частоте, а следовательно и определяемой истинной высоте полёта ЛА.

В состав БИ-5 входят: схема заграждения шумов (СЗШ), счётчик разностной частоты (СЧ), усилитель постоянного тока (УПТ).

СЗШ служит для улучшения работы радиовысотомера в случае воздействия воздействии большого уровня паразитных сигналов.

Природа их возникновения в зависимости от высоты полёта ЛА следующая:

на больших высотах при полёте над поверхностью, обладающей большой поглощающей способностью, полезный сигнал мал и искажён флюктуациями мощности отражённого сигнала, а также шумами передатчика и тепловыми шумами приёмника (включена полоса пропускания в) см. рис.9 и коэффициент усиления максимальны).

на малых высотах тепловые шумы приёмника малы (включена полоса пропускания а) или б) см. рис.10), но присутствуют паразитные сигналы из-за связи между антеннами, отражений от концов высокочастотных кабелей антенн и многократных (на самых малых высотах) переотражений между самолётом и землёй.

Через СЗШ проходит только помеха, амплитуда которой превышает только определённый уровень U оп , который устанавливается меньше минимальной возможной амплитуды полезного сигнала. Значение порога U оп зависит от амплитуды U Fб входного сигнала разностной частоты (частоты биений ) с выхода УРЧ-5 таким образом, что при её уменьшении значение порога увеличивается.

Усиленный до необходимой величины сигнал разностной частоты (частоты биений ) через схему заграждения шумов СЗШ измерительного блока поступает на счетчик разностной частоты СЧ, где преобразуется в ток, прямо пропорциональный частоте. Средний ток счётчик iсч = U Fб ССЧ Fб, протекающий через счётную ёмкость ССЧ преобразуется усилителем постоянного тока УПТ в выходное напряжение, которое пропорционально частоте (или высоте) U выхУПТ = iсч R ос = U Fб ССЧ Fб R ос , где R ос - сопротивление обратной связи УПТ.

Сигнал текущей высоты в виде постоянного напряжения, прямо пропорционального высоте с выхода УПТ измерительного блока подается на указатель высоты УВ-5 для визуальной индикации и в систему автоматического управления САУ самолета и в другие бортовые системы.

Заключение

Литература

1. Вертоградов В.И. РЭО Л.А., ч. I., М., Воениздат, 1979.

2. Брицын М.И. Авиационные радиоэлектронные средства, ч. I, М., 1981.

3. Сазонов Н.А. Радиовысотомеры малых высот, Тамбов, ТВВАИУ им. Ф.Э.Дзержинского, 1985.

4. Радиовысотомер РВ-5(РВ-5Р). Руководство по технической эксплуатации, ГУ. 000 0112 РЭ.

5. Вертолёт Ми-8. Техническое описание, книга V, РО, М., «Машиностроение», 1972.

6. Вертолёт Ми-24В (Ми-24Д). Техническое описание, книга V, РЭО, М., «Машиностроение», 1982.

7. Самолёт Су17-М. Техническое описание, книга V, РЭО, М., «Машиностроение», 1982.

Содержание

Введение 4

1. Назначение, основные тактико-технические данные, состав,

размещение на самолёте и вертолёте РВ-5 5