Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение. высшего профессионального образования

высшего профессионального образования

«Самарский государственный аэрокосмический университет

имени академика С.П. Королева

(национальный исследовательский университет)»

Лабораторная работа

«Радиовысотомер РВ – 5»

Выполнил: студент 343 гр.

Захаров М. В.

Проверил:Никольский Б.А.

Самара 2012

Цель работы: изучить принцип работы радиовысотомера РВ-5 и проверить его работоспособность.

Радиовысотомер малых высот РВ-5 (РВ-5Р) предназначен для установки на самолетах (вертолетах) и служит для измерения истинной высоты полета самолета (вертолета).

Радиовысотомер выдает экипажу, в САУ и другие бортовые системы следующие данные:

- о текущей высоте по одному или двум указателям высоты;

- о текущей высоте в виде постоянного напряжения положительной полярности;

- об опасной высоте;

- о неисправности РВ в виде сигнала отказа.

Принцип действия.

Основные особенности построения радиовысотомера РВ-5 состоят в следующем:

1. В высотомер введен канал автоматической подстройки постоянной M радиовысотомера. Этот канал устраняет погрешность измерения, возникающую вследствие случайных изменений параметров высотомера (девиации частоты f, частоты модуляции F_M).

2. Рабочий диапазон частот основного приемного канала разбит на несколько поддиапазонов. В зависимости от текущего значения частоты биений автоматически изменяется частотная характеристика приемного тракта. Таким образом, происходит сужение полосы пропускания приемника, что приводит к уменьшению мощности шумов и к соответствующему уменьшению флуктуационной погрешности высотомера.

3. В высотомере имеется устройство встроенного контроля и индикации сигналов работоспособности системы. В аварийном режиме это устройство информирует экипаж летательного аппарата об отказе высотомера. Соответствующий сигнал выдается также при достижении предельно малой высоты полета.

РВ-5 (рисунок 1) состоит из следующих основных блоков: передающая A1 и приемная А2 антенны, ВЧ-тракт, передатчик, блок усиления разностной частоты, блок измерения частоты (БИЧ), указатель высоты (УВ), блок контроля. Генератор (Г) магнетронного типа (митрон) с электронной перестройкой частоты создает модулированные (модулятором М) по частоте СВЧ-колебания со средней частотой 4300МГц. Эти колебания через рупорную антенну A1 излучается в направлении земной поверхности. Часть мощности передатчика с помощью направленного ответвителя (НО) отбирается в приемник в качестве гетеродинного сигнала. Отраженный от земной поверхности сигнал принимается антенной А2 и поступает на вход балансного смесителя БС2, на другой вход которого подается гетеродинный сигнал. Сигнал разностной частоты с выхода смесителя поступает на предварительный усилитель разностной частот (ПУРЧ), а затем – в блок усиления разностной частоты (УРЧ). По мере увеличения высоты полета летательного аппарата (увеличение частоты биений) интенсивность отраженного от земли сигнала падает. Для компенсации этого ослабления эхо-сигнала амплитудно-частотная характеристика ПУРЧ имеет подъем около 6дБ на октаву (6 дБ / 20 дБ).

Рисунок 1 – Функциональная схема радиовысотомера РВ-5

В блоке УРЧ осуществляется фильтрация полезного сигнала с целью подавления шумов и паразитных сигналов. Для того в схему УРЧ включены четыре фильтра, три из которых переключаются с помощью ключей-компараторов КЛ-1, КЛ-2, КЛ-З, срабатывающих при определенном уровне управляющего напряжения.

ФНЧ с частотой среза 160 КГц (непереключаемый) ограничивает рабочую полосу УНЧ в области высоких частот. При полете ЛА на самых низких высотах (до 20 – 30м) включен ФНЧ с частотой среза 4,5 КГц (ключ КЛ-1 замкнут, КЛ-2 – разомкнут). При полете ЛА на средних высотах (до 150 – 200м) включается ФНЧ с частотой среза 30 КГц и выключается ФНЧ с частотой среза 4,5 КГц (ключ КЛ-2 разомкнут, КЛ-3 – замкнут), при этом полоса пропускания блока УРЧ становится 30 КГц. При полете ЛА на высотах более 50 – 60м включается ФВЧ с частотой среза 10 КГц (ключ КЛ-1 разомкнут). При этом полоса пропускания блока УРЧ ограничивается в области низких частот, тем самым обеспечивается ослабление паразитных сигналов связи между антеннами и других низкочастотных помех с частотой меньше 10 КГц. Ключи КЛ-1 и К1-2 – диодные, КЛ-3 – транзисторный. Управляются эти ключи выходным напряжением блока измерителя частоты БИЧ. Ключ КЛ-3 управляется выходным напряжением отдельного измерителя частоты ИЧ2, подключенного ко входу ФНЧ – 4,5 КГц. Ключи срабатывают при достижении управляющим напряжением определенных значений, соответствующих частотам среза фильтров. Таким образом, в зависимости от текущего значения разностной частоты приемный тракт имеет частотные характеристики четырех видов (рисунок 2).

Схема коммутации КОМ (см. рисунок 1), включенная в блок УРЧ, осуществляет подключение к ФНЧ и далее к БИЧ либо сигнала разностной частоты (режим измерения), либо тест-сигнала частоты контроля (при нажатии кнопки «КОНТРОЛЬ» на указателе высоты), либо сигнала внешнего генератора (отключение тумблера УРЧ). Сигнал разностной частоты с выхода блока УРЧ поступает в блок измерения частоты БИЧ, на входе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное разностной частоте (приборный аналог высоты). Это напряжение подается на УВ для индикации значения высоты.

Рисунок 2 – Частотные характеристики УРЧ

В высотомере предусмотрено два способа управления коммутацией фильтров (ФНЧ – 30 КГц и ФНЧ – 4,5 КГц) – для нормального режима и при появлении сигнала отказа. Нормальный режим работы был рассмотрен выше. При появлении сигнала отказа (+18 В) с блока контроля ФНЧ – 4,5 КГц отключается (КЛ-3 замыкается) и включается мультивибратор (МВ), частота генерации которого составляет 0,5 Гц. Импульсы MB подаются через схему НПИ на ключ КЛ-2, который периодически включает ФНЧ – 30 КГц до тех пор, пока не будет снят сигнал отказа.

Канал автоподстройки постоянной М радиовысотомера состоит из калиброванной линии задержки , балансного смесителя БС1, УНЧК, измерителя частоты ИЧ1 и усилителя постоянного тока (УПТ), подключенного к модулятору передатчика. Принцип действия канала автоподстройки заключается в поддержании постоянной частоты биений сигналов: задержанного в эталонной линии задержки с эквивалентом высоты 15 м и гетеродинного, поступающего от передатчика через НО без задержки. Биения образуется в балансном смесителе БС1, усиливаются в УНЧК и поступают на ИЧ1, который выдает постоянное напряжение, пропорциональное частоте биений. Это напряжение поступает на один из входов дифференциального усилителя постоянного тока УПТ. На второй вход УПТ подается опорное напряжение, величина которого соответствует входному напряжению ИЧ1 при номинальном значении постоянной М радиовысотомера. УПТ отрабатывает сигнал ошибки (разность входного напряжения ИЧ2 и опорного напряжения) и управляет размахом пилообразного напряжения модулятора.

Сигнал, поступающий на вход ИЧ1 канала автоподстройки, после ограничения в Ч1 используется в качестве тест-сигнала при контроле радиовысотомера.

Устройство встроенного контроля работоспособности радиовысотомера осуществляет непрерывный контроль за амплитудой сигнала разностной частоты и сигнала на выходе УПТ автоподстройки. Блок контроля состоит из двух компараторов ПУ и схемы совпадения «И» (см. рисунок 1). Если амплитуда сигнала разностной частоты в приемном канале достаточна для нормальной работы РВ, то на схему «И» (вход 1) поступает высокий уровень сигнала «1». Аналогично, если значение напряжения УПТ соответствует номинальному значению (близкому к нулю), то на схему «И» (вход 2) также подается «1». В результате на выходе схемы формируется высокий уровень (+18 В) сигнала исправности, а на выходе схемы «НЕ» – низкий уровень (отсутствие сигнала отказа). При несоответствии хотя бы одного из сигналов номинальному в схеме формируются сигналы отказа. При этом стрелка указателя высоты заходит за черный сектор >750 м.

Порядок выполнения работы.

1. Определяем эквивалентную высоту:

а) Н_этал =32,85 м

Н_изм = 30 м

б) определяем частоту по осциллограммам в различных точках схемы: f_м=143 Гц

f_п =150 Гц – частота по паспорту

в) определяем нормированную чувствительность

Р_ген = 0,4 Вт

Р_ДБ= 76 ДБ

Р_пр = 0,1 Вт

Р_ДБ/Вт = 10 ДБ/Вт

2. Снимаем зависимость частоты от высоты:

Н, м	f, Гц

	7000

К –

3. Исследовать амплитудно-частотные характеристики блока усиления разностной частоты:

Амплитуду выходного напряжения генератора при этом поддерживать несколько выше напряжения отказа радиовысотомера.

Установочная частота, кГц	Средняя частота, кГц	Частота отказа, кГц
4,5

Вывод: