调频连续波恒定差拍频率体制高度表

洪　都　科　技H O NGDU SC IENC E AN D TEC HN OLO GY2010某无线电高度表高低温试验测试方法改进郑　琦　陈石平(洪都航空工业集团)摘　要　某型无线电高度表在高低温试验中经常出现跟踪搜索不转换及灵敏度超差现象,根据该高度表工作原理,认真分析装后试验各环节,发现金属的高低温箱中耦合器处电磁波泄露是产生上述现象的原因,提出了转接器代替耦合器的改进测试方法,使试验得以顺利进行。

关键词　无线电高度表　高低温试验　测试方法The I m pr ove m en t of Test M ethod forRa d i o A lt i m eter H igh/low Te m pera ture TestZheng Qi　C heng Shi-Ping(Hongdu Avia tion I ndustry Gr oup)Abstra ct　Some ty pe of radio alti me ter often fails during high/low te mpe r a ture test such as no change-ove r of tr acking and searching and the over-tolerance of its sensitivity.A fter studying each link of the te st according to the working p rinciple,it is f ound that in the me tal case f or high/low te mperature te st,the electr om agnetic leakage a t couple r is the cause t o the above-said phenom enon,and this paper puts f or ward the i m p r oved testing m ethod by using adap ter instead of coupling,s o tha t the test is succe ssfully c omp leted.Key words　Radi o alti me ter　H igh/l ow te mpe r a tur e te st　Testing m ethod1　引　言某型无线电高度表装后按技术条件要求进行全系统高、低温试验,即在高低温试验箱中进行高度表的精度、灵敏度及全系统模拟发射流程的检查。

外差式调频连续波低空定高引信探测器外差式调频连续波低空定高引信探测器韩银福夏雷范永（机电工程与控制国家级重点实验室，陕西西安 710065）摘要:针对中大口径炮弹自差式无线电引信接收灵敏度低、探测距离近的问题，提出了外差式调频连续波体制的探测方法，此方法能提升调频多普勒引信的探测灵敏度，使得调频多普勒引信对地能实现更高的炸高。

该探测体制的引信通过挂飞试验证明，对地探测距离能达到100米以上。

关键词:外差式调频连续波多普勒引信探测器0 引言国外中大口径炮弹无线电引信定高高度已达到1000米，而国内60米以上尚未突破，以往中大口径炮弹无线电引信多采用自差式探测体制，接收灵敏度较差，同时受到引信电池及引信尺寸的限制，发射功率也不宜很高，所以探测距离很难进一步提高。

为满足子母弹、碳纤维弹、发烟弹等特种弹药的低空开舱需求，迫切需要炸高100米以上的无线电定高引信，针对自差式探测体制接收灵敏度低、探测距离近的问题，提出了接收灵敏度高的外差式调频连续波探测方法。

1调频多普勒定距引信介绍1.1调频多普勒体制定距原理调频多普勒引信是发射等幅调频信号的引信，调制信号多为三角波调制，其发射的信号频率按调制信号规律变化。

利用回波信号与发射信号的频率差确定与地面的距离信息，通过提取差频上的多普勒信号来定距[1]。

1.2自差式调频多普勒体制图1 自差式调频多普勒体制目前常用的调频多普勒引信为自差式体制，主要由发射机、环形器、收发天线、混频器、选频放大、二次混频、放大滤波电路和信号处理电路。

信号处理部分产生的调制方波信号，通过积分得到三角波对发射机的VCO进行频率调制。

发射机产生的调频信号通过环形器由天线发射出去，目标反射回来的信号和从发射机通过环形器泄漏过来的信号送入混频器进行混频得到差频信号。

根据调制信号谐波的距离特性，通过选取不同调制信号的谐波幅度信息，然后进行二次混频分别提取出两路含有谐波幅度信息的多普勒信号，通过滤波放大和检波，最后双路信号进行幅度比较得出点火信号。

直升机上导致无线电高度表高度跳变的原因及分析摘要：针对直升机上常见的无线电高度跳变现象的原因进行了分析，给出了由于不同原因导致的高度跳变现象的对应解决方案，并通过试验验证了方案的有效性及可行性。

关键词：无线电高度表；跳变；原因分析；解决方案前言无线电高度表作为直升机上必备的无线电导航设备之一，能够在各种气候条件下提供直升机距地面、水面的真实高度信息。

与气压高度表相比，无线电高度表在直升机主飞的低空领域具有测高精度高、数据稳定的优点，因此在直升机起飞、着陆以及其他需要高度信息作为辅助条件的任务中，能够稳定输出可靠高度数据的无线电高度表就显得格外重要。

若无线电高度表出现高度跳变现象，无法准确指示高度，不但影响某些任务的执行，还有可能给飞行安全带来较大影响。

本文以某型直升机在飞行中出现的高度跳变问题为例，针对可能导致直升机上出现的高度跳变现象的几种典型原因进行了分析，给出了对应的解决方案，并通过试验验证了解决方案的有效性及可行性。

1 高度跳变现象高度跳变现象是指无线电高度表在直升机飞行过程中，不能准确指示直升机距地面、水面的实时高度，输出的无线电高度数据存在反复上下波动的情况。

直升机在飞行过程中，如果无线电高度表频繁出现高度跳变情况，飞行员在飞行过程中将无法通过综合显示器实时观察飞机距地面的准确高度，不但使某些需要高度数据作为辅助条件的训练科目无法正常进行，在地面条件复杂时甚至会对飞行安全造成影响。

根据近些年对直升机上出现高度跳变情况的原因进行统计，发现导致高度跳变情况的典型原因多为以下几种：a）高度表抗干扰性能不足；b）天线布局不合理；c）高度表灵敏度设置不合理。

2 无线电高度表工作原理某型直升机选用的无线电高度表为调频连续波恒定差拍体制无线电高度表，这种体制的无线电高度表通过发射天线向地面发送C波段无线电信号，经地面或水面的反射后的回波信号被接收天线接收，发射信号和回波信号的波形如图1所示。

图1 发射信号和回波信号的波形从图1中可以看出，从地面反射回来的回波信号在时间上比发射信号延迟时间τ，τ=2H/c，H为飞机飞行高度。

一种新型调频连续波高度表1引言本文介绍了一种新型调频连续波高度表，主要创新点在于：采用了FPGA/单片机的硬件平台，通用性强，并具备现场软件升级能力；通过软件篁法实现了高度搜索、高度跟踪、STC.AGC等功能，改变信号处理算法和控制软件能实现多种功能，满足更多应用场合的需要；采用恒定差拍结构，抗干扰能力强,并具有频谱前沿跟踪能力；具有150Om的大范围测高能力，在低高度上具有Im的测高精度。

无线电高度表不仅可以精确测量飞行器与地面或海面的相对高度，而且还可以测量地表粗糙度、海洋波浪高度等多种参数，在飞机的自动着陆、自动导航、地形匹配等领域得到了广泛的应用。

无线电高度表主要分为调频连续波体制和脉冲体制两种，调频连续波体制适合150Om以内的低高度应用，脉冲体制适合1500m 以上的中高高度应用。

本文介绍了一种基于FPGA/MCU结构的线性调频（1FMCW）连续波高度表，具有精度高，结构简单，可靠性高，成本低等特点。

2工作原理线性调频连续波高度表的基本原理为［2］：采用三角波线性调频微波振荡源，经发射天线辐射等幅调频波，经过与飞行器飞行高度成正比例的时间延迟τ,由地面发射并被接收天线接收，经混频后输出差拍信号fb,该信号经窄带滤波器选频后,被一个增益随高度变化的放大器放大、滤波，送到跟踪鉴频器。

跟踪鉴频器输出高、低电平表示差拍信号是否进入跟踪带内，控制单元根据保持或调整三角波的斜率，使差拍信号始终落入跟踪带内，保持恒定值。

整个系统通过地面构成闭环，飞行器的高度由三角波的斜率和最大频偏∆f来决定。

其主要性能指标为：工作频率：C波段体制：1FMCW（线性调频连续波）测高范围：0?1500m距离分辨率：IiT1高度数据接口：RS422,9600波特率该高度表属于收发天线分开、三角波调频、频谱前沿跟踪、恒定差拍式无线电高度表，其工作原理如图1所示。

工作原理图I 线性调频高度表工作原理图上图中，三角波发生器输出信号的幅度是一个常数，而其斜率是控制电压的函数。

调频连续波测距精度公式线性调频连续波(LFMCW)雷达是一种通过对连续波进行频率调制来获得距离和速度信息的雷达体制，由于其具有无距离盲区、高距离分辨率、低发射功率、结构简单等优点，近年来受到人们的广泛关注。

其理论、关键技术得到迅速发展，应用领域也越来越广泛。

连续波雷达主要用于多普勒导航、测速、测高、近炸引信、导弹制导、目标搜索跟踪和识别、目标指示、战场监视，以及隐身飞机的形体研究等方面。

其中三角波线性调频连续波雷达较为普遍。

三角波线性调频连续波雷达是利用差拍频率来对固定目标进行检测，具有独特的优势。

例如在信号调制过程中，如果采用锯齿波进行调制，由于锯齿波有一跳变，在整个系统中产生很强的调制周期信号，影响系统的灵敏度。

而改用三角波进行调制，由于突变小使得系统中调制周期信号大大减弱，提高了系统性能。

另外结合信号处理算法，三角波调制通过对上/下扫频段的差频信号分别进行处理并对目标上/下扫频段的差拍频谱进行配对处理，可消除距离速度耦合，实现多目标环境中运动目标的检测与参数估计。

三角波线性调频连续波信号，即发射频率按周期性三角波的规律变化。

设ft是发射机的高频发射频率，fr为从目标反射回来的回波频率，它和发射频率的变化规律相同，但在时间上滞后tr，tr＝2R/c。

发射频率的最大频偏为Fm＝2Δf，fb为发射和接收信号间的差拍频率，则fb＝ft-fr。

在调频的上升段df/dt为正值，下降段df/dt为负值。

对于一定距离R的目标回波，除去在t轴上很小一部分2R/c以外其他时间差频是不变的。

若测得一个周期内的平均差频值便可求出目标距离R。

当反射回波来自运动目标，其距离为R而径向速度为v时，多普勒频率为fd，得到调制前后半周正负斜率下的差频分别为fb+和fb-，进而可求出目标距离和目标的径向速度。

教练机2017.NO.20引言为保证飞行器自动驾驶仪能按预定高度控制飞行，飞行器一般采用无线电高度表提供飞行高度信号。

采用连续波调频方式工作的无线电高度表，在飞行器低空飞行时容易受斜距信号和海浪干扰的影响，测得的高度偏大，造成测高误差。

为此，某型无线电高度表为提高低高度测高精度，将接收机原宽频带放大器设计成两个放大器，尤其提高了低高度测高精度，但同时出现了高度表测高“掉高”现象。

这种“掉高”现象会引起飞行器姿态剧烈变化，直接影响到飞行器的稳定飞行，可能会使飞行器提前入水；另外，此刻飞行器处于末制导状态，也可能会引起导引头丢失目标。

因此，分析该型无线电高度表测高“掉高”原因及提出应对措施，对于飞行器安全稳定飞行，最终击中目标显得极为重要。

1差拍计数连续波调频无线电高度表原理差拍计数连续波调频无线电高度表采用三角波线性调频，被测高度、调频频偏、调制周期和差拍频率从图1可得到如下关系式：H =C ·T m ·f b /（4ΔF ）式中：C 为电磁波在空气中的传播速度，T m 为调制信号的调制周期，f b 为差拍频率，ΔF 为调频频偏，即发射机振荡器的振荡频率从最低到最高的变化量。

从上述关系式可见，C 是常量，只要把调频频偏、调制周期和差拍频率三项参量中的两项恒定，高度就是另外一项参量的函数，测出此参量就可得到高度。

差拍计数式无线电高度表把调频频偏ΔF 设计成常量使其不变，调制周期T m 是某一确定值时，高度H 即为差拍频率f b 的函数。

某型无线电高度表“掉高”分析与应对措施蒋海超,黄子露(航空工业洪都,江西南昌330024)摘要:分析了差拍计数调频连续波无线电高度表的测高原理及无线电高度表测高误差产生的原因，指出了出现"掉高"现象的危害。

由此，对无线电高度表的垂直速度信号实施了针对性滤波措施，改进后飞行试验结果表明该措施可行。

关键词:差拍计数；无线电高度表；滤波器Analysis and Solution for the “Height Drop ”Error on a Type of Radio AltimeterJiang Haichao,Huang Zilu(AVIC-HONGDU,Nanchang ，Jiangxi 330024)Abstract:This paper analyzes the height measuring principle of the radio altimeter,which adopts the beat count continuous wave,finds out the cause for the height measuring error,and points out the bad effects of the "height drop"phenomenon.Based on these efforts,a specific filtering measure is used for the vertical velocity signal of thistype of radio altimeter.The flight testing result after the modification demonstrates that this measure is feasible.Key words ：Beat count;Radio altimeter;Filter31教练机2017.NO.2图1中：实线为发射信号，虚线为被接收的回波信号，τ为电磁波往返延迟时间，f T 为发射频率，f r 为接收频率。

毫米波FMCW雷达近炸引信信号处理设计与实现发布:2012-11-15 | 作者:－－| 来源: －－| 查看:69次| 用户关注：摘要：引信是通过测量弹头距地面的相对高度来控制战斗部在最佳高度起爆,以提高战斗部的杀伤威力。

而近炸引信的目的则是在未到达预定引爆区域而又无法避免对方拦截的情况下，引爆战斗部，以避免战斗部被对方完全破坏后的失效。

针对该应用，本文在毫米波波段设计并实现了一种基于调频连续波体制的近炸引信信号处理器。

关键词：调频连续波；毫米波；引信；信号处理摘要：引信是通过测量弹头距地面的相对高度来控制战斗部在最佳高度起爆,以提高战斗部的杀伤威力。

而近炸引信的目的则是在未到达预定引爆区域而又无法避免对方拦截的情况下，引爆战斗部，以避免战斗部被对方完全破坏后的失效。

针对该应用，本文在毫米波波段设计并实现了一种基于调频连续波体制的近炸引信信号处理器。

关键词：调频连续波；毫米波；引信；信号处理随着现代拦截技术的发展，对导弹自我保护能力的要求越来越高。

为了避免敌方拦截导弹对我方导弹战斗部造成致命破坏，导致我方武器完全失效，在被对方拦截导弹击中破坏前，需要提前引爆战斗部，以期能尽量对敌方造成破坏。

针对这一需求，本文以比较成熟的调频连续波（FMCW）体制为基础，开展了毫米波雷达近炸引信技术的信号处理技术研究和设计工作。

1 FMCW测高与测速原理1.1 测距原理FMCW[1]雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波，并接收目标的反射信号。

发射信号的频率在时域中按调制电压的规律线性变化。

如果采用三角波调制信号，当雷达和目标无相对运动时，发射信号和回波信号形状相同，但有时间延迟Δt，如图1所示。

Δt与目标距离R关系为：其中c为光速。

发射信号与回波信号频率之差为混频器输出的差拍信号频率即拍频fb。

因此：从上述公式得出，目标距离R与fb成正比，可以通过测量拍频f b来测量雷达与目标的距离R。

1.2 测速原理当目标和引信有相对运动时，回波信号包含一个多普勒频移f d，如图2所示。

第37卷增刊电子科技大学学报Vol.37suppl 2008年6月Journal of University of Electronic Science and Technology of China Jun.2008LFMICW 雷达高度计信号处理机设计与实现蒋志涛，杨海光，黄钰林，杨建宇(电子科技大学电子工程学院成都610054)【摘要】采用变调制恒差频方法的线性调频准连续波(LFMICW)雷达高度计，需要实时的根据差拍信号的频率来改变发射信号的波形。

差拍信号的计算需要快速傅里叶变换，运算量大。

为了实现高度计对高度的搜索与跟踪，需设计相应的搜索与跟踪算法。

针对信号处理算法及系统对实时性的要求，设计了专用的信号处理平台，实现了高度计的信号处理。

关键词高度计;直接数字频率合成;数字信号处理器;现场可编程门阵列中图分类号TN95文献标识码ADigital Signal Processor Design and Implementation of LFMICWRadar AltimeterJIANG Zhi-tao,YANG Hai-guang,HUANG Y u-lin,and YANG Jian-yu(School of Electronic Engineering,Univers i ty of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu610054)Abstr act By changing the parameters of the transmission signal to obtain the invariable beat signal,LFMICW radar altimeter need to change transmission signal waveform depending on the beat signal frequency in real-time.According to the real-time requirements of signal processing algorithms and system a dedicated signal processing processor is designed for signal processing of Altimeter.Key wor ds altimeter;direct digital frequency synthesis;DSP;FPGA 收稿日期：20080304作者简介：蒋志涛()，男，硕士生，主要从事雷达信号处理方面的研究雷达高度表是利用电磁波传播延迟时间原理来测量飞行器距离地面高度的。

三、信号采集与处理单元关键技术研究Equation Section 33.1 太赫兹频段线形调频连续波雷达系统及工作原理3.1.1 LFMCW雷达的基本特点调频连续波(FMCW)雷达一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。

雷达调频可以采用多种方式，线性和正弦调制在过去都已经得到广泛的运用。

其中线性调频是最多样化的，在采用FFT处理时它也是最适合于在大的范围内得到距离信息的。

鉴于此原因，有关调频连续波的焦点问题基本上都集中在LFMCW雷达上。

线性调频连续波（LFMCW）雷达是具有高距离分辨率、低发射功率、高接收灵敏度、结构简单等优点，不存在距离盲区，具有比脉冲雷达更好的反隐身、抗背景杂波及抗干扰能力的特点，且特别适用于近距离应用，近年来在军事和民用方面都得到了较快的发展。

主要优点可归结为以下三方面：LFMCW最大的优点是其调制很容易通过固态发射机实现；要从LFMCW系统中提取出距离信息，必须对频率信息进行处理,而现在这一步可以通过基于FFT的处理器来完成；LFMCW的信号很难用传统的截获雷达检测到。

除了上述优点外，LFMCW雷达也存在一些缺点。

主要表现在两个方面：作用距离有限：LFMCW雷达发射机和接收机是同时工作的，作用距离增大时，发射机泄漏到接收机的功率也增加；距离-速度耦合问题：LFMCW雷达采用的是超大时带积的线性调频信号，根据雷达信号模糊函数理论，它必然存在距离与速度的耦合问题，这不仅导致系统的实际分辨能力下降，而且会引起运动目标测距误差。

3.1.2 太赫兹频段LFMCW雷达系统根据目前国内的元器件水平和技术条件，在能够满足太赫兹波探测系统技术指标的前提下，本系统工作频率为220GHz，采用宽带线性调频探测体制方案，依靠天线测量目标的散射特性获取目标信息和距离信息。

线性调频连续波雷达具有低截获特性，在距离速度模糊方面与普通的脉冲雷达相比具有较大优势。

对于调频体制，利用在时间上改变发射信号的频率并与接收信号频率进行混频处理不仅能测定目标距离，而且能够精确测量目标径向速度，所以线性调频探测系统实现了太赫兹频段雷达的主动探测功能。

钢琴的音高与频率对照表十二音律(twelve pitches of the temperament octave)用绿色标注。

此表通过连续的乘法每次乘1.0594631得出的结果(2的十二次方)。

调音参考频率(A-440)为紫色标注。

最低频率用红色标注，最高频率用蓝色标注。

一、人声及各乐器频率范围表实际人声频率男：低音82～392Hz，基准音区64～523Hz男中音123～493Hz，男高音164～698Hz女：低音82～392Hz，基准音区160～1200Hz女低音123～493Hz，女高音220～1.1KHz录音时各频率效果男歌声150Hz~600Hz影响歌声力度，提升此频段可以使歌声共鸣感强，增强力度。

女歌声1.6~3.6KHz影响音色的明亮度，提升此段频率可以使音色鲜明通透。

语音800Hz是“危险”频率，过于提升会使音色发“硬”、发“楞”沙哑声提升64Hz~261Hz会使音色得到改善。

喉音重衰减600Hz~800Hz会使音色得到改善鼻音重衰减60Hz~260Hz，提升1~2.4KHz可以改善音色。

齿音重6KHz过高会产生严重齿音。

咳音重4KHz过高会产生咳音严重现象（电台频率偏离时的音色）乐器重要频率范围表：贝司：低音吉它：频响在700～1KHz之间，提高拨弦音为60～80Hz电贝司：低音在80～250Hz，拨弦力度在700～1KHz吉它：电吉它：65～1.7KHz，响度在2.5KHz，饱满度在240Hz 木吉它：低音弦：80～120Hz，琴箱声：250Hz，清晰度：2.5KHz、3.75KHz、5KHz鼓：低音鼓：27～146Hz，低音：60～80Hz，敲击声：2.5KHz 小鼓：饱满度：240Hz，响度：2KHz通通鼓：丰满度：240Hz，硬度：8KHz地筒鼓：丰满度：80～120Hz吊钗：130～2.6KHz，金属声：200Hz，尖锐声：7.5～10KHz，镲边声：12KHz手风琴：饱满度：240Hz钢琴：低音在80～120Hz，临场感2.5～8KHz，声音随频率的升高而变单薄二、人声各频率段音色效果2K～3KHz频率：这段频率是影响声音明亮度最敏感的频段，如果这段频率成分丰富，则音色的明亮度会增强，如果这段频率幅度不足，则音色将会变得朦朦胧胧；而如果这段频率成分过强，音色就会显得呆板、发硬、不自然.1K～2KHz频率：这段频率范围通透感明显，顺畅感强。