本發(fā)明涉及雷達導航的，具體地，涉及預偏置本振的無線電高度表。

背景技術(shù)：

1、無線電高度表是一種常用的航空設(shè)備，用于測量飛行器距離地(海)面的垂直距離，最大量程1500m以下的無線電高度表通常采用調(diào)頻連續(xù)波體制。

2、調(diào)頻連續(xù)波體制無線電高度表一般由接收發(fā)射機、發(fā)射天線、接收天線、發(fā)射電纜、接收電纜組成。

3、調(diào)頻體制無線電高度表基本原理方框圖如圖1所示，調(diào)頻無線電高度表發(fā)射機是一個調(diào)頻振蕩器，它受調(diào)制器調(diào)制，產(chǎn)生連續(xù)波調(diào)頻信號。調(diào)制形式可以是三角波調(diào)制、鋸齒波調(diào)制或正弦波調(diào)制。前兩種是線性調(diào)頻，后者是非線性調(diào)頻。發(fā)射機輸出調(diào)頻信號如圖2所示(為說明方便把發(fā)射信號簡化成單一頻譜信號)。圖中，δf為調(diào)頻信號的最大頻率f2與最小頻率f1之差，稱為調(diào)頻頻偏；τ為電波從發(fā)射天線至地面再反射回到接收天線所產(chǎn)生的延遲時間，τ＝2h/c(c為無線電波在空中傳播速度，h為飛行器高度)；fb為差拍信號，它是某一時刻發(fā)射信號頻率(直達信號頻率)與回波信號頻率之差；tm為掃頻時間。

4、發(fā)射機輸出信號的大部分能量通過發(fā)射電纜饋送給發(fā)射天線向地面發(fā)射，另外，通過耦合器耦合出一小部分能量(也稱直達信號)輸給混頻器作為本振信號，這兒要指出的是直達信號除能量大小之外其余性質(zhì)與發(fā)射信號完全相同，當發(fā)射機發(fā)出一個頻率為f的信號后，近地面反射經(jīng)過后τ＝2h/c的時間后回到高度表，機內(nèi)的調(diào)頻連續(xù)波信號繼續(xù)以△f/tm的速度掃頻，此時其頻率為f+2(h/c)*(δf/tm)，兩者經(jīng)過混頻器獲得的混頻信號fb＝(2h/c)*(δf/tm)

5、經(jīng)整理得到：

6、

7、此公式為調(diào)頻無線電高度表基本測高公式。由于光速c為常數(shù)，從中可看到高度h是tm、fh和△f的三元函數(shù)。因此只要確定三個參數(shù)中的兩個，被測高度h必然與第三個參數(shù)成線性或反比例關(guān)系。公式亦可變形如下：

8、

9、根據(jù)國家無線電頻率管理的相關(guān)要求，高度表工作頻率為4200mhz～4400mhz，即△f最大為200mhz，通?！鱢取150mhz，將光速及△f代入(2)，并將掃頻時間tm改為掃頻頻率fm可得fb＝h*fm(3)

10、高度表需要獲得fb的準確頻率才能換算成高度，這就需要至少獲得fb的2個以上周期信號才能對fb的頻率進行精確測量，從(3)可以得知，從以上公式可以看出，當高度小于2m時，中頻頻率fb已經(jīng)低于掃頻頻率fm，即此時中頻頻率fb已無法在一個掃頻周期內(nèi)獲得兩個完整的周期信號。即該方法的最低測量高度只能達到2m，事實上為確保測量的準確性，該方法的最低測量高度一般限制在4m以上。

11、目前有幾種方法解決以上問題：更改工作頻率，通常采用毫米波頻段以獲得較大的掃頻帶寬△f，但此方法的工作頻率不符合國家規(guī)定。限制了該方法在大部分飛行器上的應(yīng)用。通過測量多個tm周期內(nèi)的頻率累計以獲得中頻頻率fb，但此方法會受到三角波調(diào)制或鋸齒波調(diào)制時相位突變點的干擾信號影響，fb測測量精度誤差較大，從而降低了低高度的測高精度。圖1中的發(fā)射饋線以及接收饋線在實際工作中也會對電磁波產(chǎn)生延遲，并計入高度，此段高度稱為“剩余高度”，式4變?yōu)?/p>

12、

13、其中，l為電纜長度；ε為電纜介電常數(shù)。通過此方法，可將fb的頻率提高，從而有效的降低了高度表的最低測量高度。這也是目前調(diào)頻連續(xù)被高度表的主流解決方案。但此方法增加了電纜長度，增加了重量，限制了在對體積重量極為敏感的小型或者微型飛行器上的應(yīng)用。

14、傳統(tǒng)無線電高度表在低高度時測量精度受限，最低測量高度一般限制在4m以上，且電纜線長度增加導致體積重量大。因此，需要提出一種新的技術(shù)方案以改善上述技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種預偏置本振的無線電高度表。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種預偏置本振的無線電高度表，包括：

3、發(fā)射信號源模塊：用于產(chǎn)生調(diào)頻連續(xù)波信號；

4、預偏置本振模塊：用于產(chǎn)生與發(fā)射信號源模塊同步但相位滯后的預偏置調(diào)頻連續(xù)波本振信號；

5、射頻控制模塊：用于控制發(fā)射信號源模塊和預偏置本振模塊；

6、混頻器模塊：用于將預偏置本振信號與接收到的地面回波信號混頻，產(chǎn)生包含預偏置頻率的中頻信號；

7、計算電路模塊：用于根據(jù)中頻信號計算當前的高度值。

8、優(yōu)選地，所述發(fā)射信號源模塊與預偏置本振模塊在同一個時鐘源下工作，且兩者工作同步。

9、優(yōu)選地，所述預偏置本振模塊的調(diào)制周期與發(fā)射信號源模塊的調(diào)制周期相同，所述預偏置本振模塊的調(diào)制相位比發(fā)射信號源模塊的調(diào)制相位滯后。

10、優(yōu)選地，所述滯后時間是根據(jù)所需測量的最低高度和調(diào)頻信號的參數(shù)確定。

11、優(yōu)選地，還包括功率放大模塊，用于將發(fā)射信號源的射頻信號放大，并通過發(fā)射饋線連接至發(fā)射天線。

12、優(yōu)選地，所述發(fā)射饋線能夠取消，所述發(fā)射部分一體化設(shè)計。

13、優(yōu)選地，還包括接收饋線，用于連接接收天線和混頻器模塊，所述接收饋線能夠取消，所述接收部分一體化設(shè)計。

14、優(yōu)選地，所述計算電路模塊通過處理混頻器模塊產(chǎn)生的中頻信號，利用調(diào)頻無線電高度表基本測高公式計算當前的高度值。

15、優(yōu)選地，所述發(fā)射信號源模塊和預偏置本振模塊均采用基于高性能pll平臺的小數(shù)頻率合成器，所述小數(shù)頻率合成器包括hmc703lp4e。

16、優(yōu)選地，所述小數(shù)頻率合成器由用戶自行寫入調(diào)制信號的起始頻率、終止頻率、調(diào)制率參數(shù)，并在trig信號的控制下開始三角波上升沿以及下降沿的調(diào)制。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

18、1、本發(fā)明通過引入預偏置本振信號，有效解決了傳統(tǒng)高度表在低高度情況下中頻頻率偏低、無法準確測量的問題；預偏置本振信號的使用，使得中頻頻率fb增加了一個固定的預偏置頻率f，從而即使在低高度時也能保證中頻頻率足夠高，以在一個調(diào)制周期內(nèi)完成測量；顯著降低了高度表的最低測高范圍，提高了其在低空飛行或著陸階段的測高精度和可靠性；

19、2、本發(fā)明通過預偏置本振信號的設(shè)計，取消了或根據(jù)實際需求大幅縮短了射頻饋線，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化；降低了系統(tǒng)的復雜性和成本，還顯著減輕了體積和重量，使得高度表更加適用于對體積和重量有嚴格要求的小型或微型飛行器；

20、3、本發(fā)明射頻饋線的取消或縮短，不僅減輕了體積重量，還減少了饋線損耗，從而提高了發(fā)射功率；更高的發(fā)射功率意味著更強的信號強度和更遠的傳輸距離，對于提高高度表的測量精度和抗干擾能力具有重要意義；減少鏈路損耗也有助于降低系統(tǒng)的整體功耗，延長飛行器的續(xù)航時間；

21、4、本發(fā)明的技術(shù)方案基于現(xiàn)有的調(diào)頻連續(xù)波無線電高度表進行改進，通過增加預偏置本振信號模塊和相應(yīng)的控制邏輯即可實現(xiàn)；并不涉及復雜的硬件或軟件設(shè)計，因此易于實現(xiàn)和推廣應(yīng)用；保持高度表4200～4400mhz的工作頻率，使得具有廣泛的適用性，可以應(yīng)用于各種不同類型的飛行器上。