CN219392271U - 一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，其属于无线电应用技术领域，该电路包括发射机和发射通道；发射机包括测距信号发生器、数控衰减器、第一放大器以及隔离器；测距信号发生器、数控衰减器、第一放大器以及隔离器依次连接；测距信号发生器还与调频连续波高度表的声源部件连接，测距信号发生器用于接收调频连续波高度表的声源部件输出的三角波调频信号并输出测距信号；测距信号经过数控衰减器、第一放大器以及隔离器后输出为发射信号，发射信号通过发射通道到达待测物件的表面。本申请具有提高调频连续波高度表的测距准确度的效果。

Description

一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路

技术领域

本申请涉及无线电应用技术领域，尤其是涉及一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路。

背景技术

调频连续波高度表能够在恶劣环境下精确测量飞行物体距离地面和海面的高度，因此被广泛应用于民航、导弹以及无人机的高度测量。

目前，调频连续波高度表常采用三角波调制的方式来调制发射信号，使得发射信号满足调频连续波高度表所需的雷达信号。调频连续波高度表测距过程为：在信号发射端耦合一路作为接收链路的本振信号，发射信号在空间传输后经待测物件反射回来形成反射信号，反射信号被信号接收端接收，信号接收端根据接收到发射信号的时间以及接收到反射信号的时间进行做差，进而得到飞行物体与待测物件之间的距离。但是由于传统的三角波在顶点会出现从上升到下降的转换拐点，转换拐点带来的差拍信号会使发射信号和反射信号的相位发生突变，并最终导致信号接收端计算得到的距离存在误差，导致调频连续波高度表的测距结果不准确。

实用新型内容

为了提高调频连续波高度表的测距准确度，本申请提供一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路。

本申请提供的一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路采用如下的技术方案：

一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，包括发射机和发射通道；

所述发射机包括测距信号发生器、数控衰减器、第一放大器以及隔离器；所述测距信号发生器、数控衰减器、第一放大器以及隔离器依次连接；

所述测距信号发生器还与调频连续波高度表的声源部件连接，所述测距信号发生器用于接收所述调频连续波高度表的声源部件输出的三角波调频信号并输出测距信号；

所述测距信号经过所述数控衰减器、第一放大器以及隔离器处理后得到发射信号，所述发射信号通过所述发射通道到达待测物件的表面。

通过采用上述技术方案，测距时，首先由调频连续波高度表的声源部件输出三角波调频信号，测距信号发生器接收到三角波调频信号后，通过测距信号发生器配置测距信号发生器输出的测距信号，在测距信号所包含的三角波上升到顶点时延长预设的时间，从而消除测距信号所包含的三角波的顶点上的转换拐点；然后测距信号经过数控衰减器的电平调节、第一放大器的功率放大以及隔离器的转换等处理后，使得隔离器最终输出的发射信号满足调频连续波高度表所需要的雷达信号。由于消除了测距信号所包含的三角波的顶点上的转换拐点，从而降低了调频连续波高度表在测距时发生相位突变的概率，进而提高了调频连续波高度表的测距性能。

可选的，所述测距信号发生器包括数字鉴相器、滤波器、压控振荡器以及分频器；

所述数字鉴相器的输出端与所述滤波器的输入端连接，

所述滤波器的输出端与所述压控振荡器的一个输入端连接，所述压控振荡器的另一个输入端与调频连续波高度表的声源部件的输出端连接；所述压控振荡器的一个输出端与数控衰减器的输入端连接，所述压控振荡器的另一个输出端与所述分频器的输入端连接；

所述分频器的输出端与所述数字鉴相器的输入端连接。

通过采用上述技术方案，数字鉴相器提供一个参考信号，并将参考信号与测距信号做差得到误差信号。误差信号中的噪声和干扰成分被滤波器滤除，压控振荡器接收误差信号和三角波调频信号得到测距信号，压控振荡器输出的测距信号一部分通过分频器反馈到数字鉴相器中，使得数字鉴相器更好地配置压控振荡器输出的测距信号，以实现在测距信号所包含的三角波上升到顶点时增加预设的延时，从而实现了消除测距信号所包含的三角波的顶点上的转换拐点的目的。

可选的，所述数字鉴相器采用可编程门列阵芯片。

通过采用上述技术方案，通过编程控制数字鉴相器的扫频接口，可根据实际需求，对测距信号发生器输出的测距信号进行配置，增加延时的时长，进而实现灵活设置延时的时长的目的。

可选的，所述第一放大器采用功率放大器。

通过采用上述技术方案，第一放大器采用功率放大器是为了增大测距信号的功率，从而使得隔离器输出的发射信号满足调频连续波高度表所需的雷达信号。

可选的，还包括接收机和接收通道；

所述接收机包括带通滤波器、第二放大器、混频器、变压器以及运算放大器；所述带通滤波器、第二放大器、混频器、变压器以及运算放大器依次连接；

所述带通滤波器用于通过所述接收通道接收待测物件的表面反射回来的回波信号；

所述混频器还与所述测距信号发生器连接，所述混频器用于接收所述测距信号和所述回波信号，并根据所述测距信号和所述回波信号输出距离信号。

通过采用上述技术方案，带通滤波器接收待测物件的表面反射回来的回波信号，并经过第二放大器的降噪、混频器根据接收到测距信号的时间以及接收到待测物件反射回来的回波信号的时间进行做差，同时根据发射信号的传输速度得到飞行物体与待测物件之间的距离，并通过变压器和运算放大器的再次处理后输出，便于操作人员获取飞行物体与待测物件之间的距离。

可选的，所述运算放大器的输出端与调频连续波高度表的表盘连接，所述混频器通过所述变压器和所述运算放大器与所述调频连续波高度表的表盘连接。

通过采用上述技术方案，使得混频器根据测距信号和待测物件反射回来的回波信号计算得到的飞行物体与待测物件之间的距离能够输出到调频连续波高度表的表盘中进行显示，便于操作人员直观地看到飞行物体与待测物件之间的距离。

可选的，所述第二放大器采用低噪声放大器。

通过采用上述技术方案，第二放大器采用低噪声放大器是为了给接收机所接收到的回波信号进行降噪，避免因为噪声的存在而降低混频器计算飞行物体与待测物件的距离准确度。

综上所述，本申请包括以下的一种有益技术效果：

测距时，测距信号发生器接收调频连续波高度表的声源部件输出的三角波调频信号，并根据三角波调频信号输出测距信号，由于测距信号发生器能够对测距信号进行配置，增加延时的时长，从而实现了消除测距信号所包含的三角波的顶点上的转换拐点，从而降低了调频连续波高度表在测距时发生相位突变的概率，进而提高了调频连续波高度表的测距性能。

附图说明

图1是本申请的实施例的整体结构示意图。

图2是本申请的实施例的测距信号发生器结构示意图。

附图标记说明：100、发射机；110、测距信号发生器；111、数字鉴相器；112、滤波器；113、压控振荡器；114、分频器；120、数控衰减器；130、第一放大器；140、隔离器；200、接收机；210、带通滤波器；220、第二放大器；230、混频器；240、变压器；250、运算放大器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

本申请的实施例中，采用调频连续波高度表来测量飞行物体与待测物件之间的距离。调频连续波高度表属于无线电高度表，是利用无线电波反射的原理进行测距工作的。

参照图1，一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，包括发射机100、发射通道、接收通道以及接收机200，发射机100连接调频连续波高度表的声源部件，接收机200连接调频连续波高度表的表盘。测距时，调频连续波高度表的声源部件发出三角波调频信号，发射机100接收三角波调频信号并输出发射信号，发射信号通过发射通道到达待测物件的表面，并经过待测物件的表面反射以后形成回波信号，回波信号通过接收通道传输到接收机200内，接收机200接收回波信号并输出距离信号，调频连续波高度表的表盘接收距离信号并进行显示。

在本实施例中，发射通道和接收通道均为天线，天线为常用的无线电通信设备，在此不作详细介绍。调频连续波高度表的声源部件是调频连续波高度表原有的、用于产生三角波调频信号的器件；调频连续波高度表的表盘是调频连续波高度表原有的、用于显示接收机200计算得到的飞行物体与待测物件之间的距离的显示器件。

发射机100包括测距信号发生器110、数控衰减器120、第一放大器130以及隔离器140。具体地，测距信号发生器110、数控衰减器120、第一放大器130以及隔离器140依次连接。为了提高隔离器140输出的发射信号的功率，在本实施例中，第一放大器130采用功率放大器，从而使得发射机100输出的发射信号更加满足调频连续波高度表所需的雷达信号。

参照图2，测距信号发生器110包括数字鉴相器111、滤波器112、压控振荡器113以及分频器114。数字鉴相器111采用可编程门列阵芯片，数字鉴相器111的输入端与分频器114的输出端连接，数字鉴相器111的输出端与滤波器112的输入端连接。压控振荡器113设置有第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端以及第三输出端，压控振荡器113的第一输入端与滤波器112的输出端连接，压控振荡器113的第二输入端与调频连续波高度表的声源部件的输出端连接，压控振荡器113的第一输出端与数控衰减器120的输入端连接，压控振荡器113的第二输出端与分频器114的输入端连接，压控振荡器113的第三输出端连接到接收机200上。

在实际应用中，数字鉴相器111提供一个参考信号，并将参考信号和测距信号做差得到误差信号；误差信号中的噪声和干扰成分被滤波器112滤除，压控振荡器113接收误差信号和调频连续波高度表的声源部件输出的三角波调频信号，并根据误差信号和三角波调频信号输出测距信号，压控振荡器113输出的测距信号一部分通过分频器114反馈到数字鉴相器中，使得数字鉴相器更好地配置压控振荡器113输出的测距信号。数字鉴相器配置测距信号的原理是在测距信号所包含的三角波上升到顶点时增加预设的延时。在测距信号所包含的三角波上升到顶点时增加预设的延时是在三角波上升到顶点时延长预设的时间，从而避免三角波上升到顶点时突然下降而造成测距信号和回波信号之间发生相位突变，即降低了调频连续波高度表在测距时发生相位突变的概率。上述延时的时长可以根据实际情况而设定，在此不作限制。

参照图1，测距信号发生器110输出测距信号后，经过数控衰减器120的电平调节、第一放大器130的功率放大以及隔离器140的转换等处理，使得隔离器140最终输出的发射信号满足调频连续波高度表所需要的雷达信号。上述数控衰减器120的电平调节、第一放大器130的功率放大以及隔离器140的转换等处理过程为本领域技术人员常用来处理信号的技术手段，在此不再详细展开介绍。

接收机200包括带通滤波器210、第二放大器220、混频器230、变压器240以及运算放大器250。具体地，带通滤波器210、第二放大器220、混频器230、变压器240、运算放大器250以及调频连续波高度表的表盘依次连接。混频器230设置有两个输入端，其中，混频器230的其中一个输入端连接第二放大器220的输出端，混频器230的另一个输入端与压控振荡器113的第三输出端连接。为了给带通滤波器210所接收到的回波信号进行降噪，避免因为噪声的存在而降低混频器230计算飞行物体与待测物件的距离准确度，第二放大器220采用低噪声放大器。

测距时，带通滤波器210通过接收通道接收待测物件的表面反射回来的回波信号并进行初步噪声过滤后传输到第二放大器220中，第二放大器220降噪后输出到混频器230中，混频器230用于接收测距信号和回波信号，并根据接收到的测距信号的时间以及接收到回波信号的时间进行做差，再根据发射信号的传输速度计算得到飞行物体与待测物件之间的距离，即输出距离信号，距离信号经过变压器240的调压、运算放大器250的放大作用后输出到调频连续波高度表的表盘中进行显示。

在未采用测距信号发生器110之前，调频连续波高度表在测距时，输出的发射信号所包含的三角波在上升到顶点时会出现突然下降的情况，即在顶点生成一个转换拐点，而转换拐点将会增大测距信号与回波信号之间发生相位突变的概率，测距信号与回波信号发生相位突变将造成输出的距离信号频率发生变化，从而给接收机200带来测试误差，导致调频连续波高度表的测量结果不准确。采用测距信号发生器110配置测距信号后，在测距信号所包含的三角波上升到顶点时增加预设的延时，然后再进行下降，即消除了测距信号所包含的三角波的顶点上的转换拐点。所以，改进后的三角波不会出现上升到顶点后突然下降的情况，从而降低了测距信号与回波信号发生相位突变的概率，进而提高了调频连续波高度表的测距性能，大大改善了调频连续波高度表的测距准确性。

本申请实施例一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路的实施原理为：首先是在安装时，在调频连续波高度表的声源部件的输出端设置有测距信号发生器110，使得在调频连续波高度表的声源部件输出三角波调频信号后，通过测距信号发生器110配置测距信号发生器110输出的测距信号，即在测距信号所包含的三角波上升到顶点时增加预设的延时，从而降低了测距信号和回波信号发生相位突变的概率；同时测距信号经过数控衰减器120、第一放大器130以及隔离器140的依次处理后，最终从隔离器输出的发射信号满足调频连续波高度表所需的雷达信号；发射信号通过发射通道到达待测物件的表面，并经过待测物件的表面反射以后形成回波信号，回波信号通过接收通道到达接收机200内，经过接收机200的计算处理后得到飞行物体与待测物件之间的距离，并将飞行物体与待测物件之间的距离通过调频连续波高度表的表盘进行显示，便于操作人员直观地获取到测量距离。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，其特征在于：包括发射机(100)和发射通道；

所述发射机(100)包括测距信号发生器(110)、数控衰减器(120)、第一放大器(130)以及隔离器(140)；所述测距信号发生器(110)、数控衰减器(120)、第一放大器(130)以及隔离器(140)依次连接；

所述测距信号发生器(110)还与调频连续波高度表的声源部件连接，所述测距信号发生器(110)用于接收所述调频连续波高度表的声源部件输出的三角波调频信号并输出测距信号；

所述测距信号经过所述数控衰减器(120)、第一放大器(130)以及隔离器(140)处理后得到发射信号，所述发射信号通过所述发射通道到达待测物件的表面。

2.根据权利要求1所述的消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，其特征在于：所述测距信号发生器(110)包括数字鉴相器(111)、滤波器(112)、压控振荡器(113)以及分频器(114)；

所述数字鉴相器(111)的输出端与所述滤波器(112)的输入端连接，

所述滤波器(112)的输出端与所述压控振荡器(113)的一个输入端连接，所述压控振荡器(113)的另一个输入端与调频连续波高度表的声源部件的输出端连接；所述压控振荡器(113)的一个输出端与数控衰减器(120)的输入端连接，所述压控振荡器(113)的另一个输出端与所述分频器(114)的输入端连接；

所述分频器(114)的输出端与所述数字鉴相器(111)的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，其特征在于：所述数字鉴相器(111)采用可编程门列阵芯片。

4.根据权利要求1所述的消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，其特征在于：所述第一放大器(130)采用功率放大器。

5.根据权利要求1所述的消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，其特征在于：还包括接收机(200)和接收通道；

所述接收机(200)包括带通滤波器(210)、第二放大器(220)、混频器(230)、变压器(240)以及运算放大器(250)；所述带通滤波器(210)、第二放大器(220)、混频器(230)、变压器(240)以及运算放大器(250)依次连接；

所述带通滤波器(210)用于通过所述接收通道接收待测物件的表面反射回来的回波信号；

所述混频器(230)还与所述测距信号发生器(110)连接，所述混频器(230)用于接收所述测距信号和所述回波信号，并根据所述测距信号和所述回波信号输出距离信号。

6.根据权利要求5所述的消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，其特征在于：所述运算放大器(250)的输出端与调频连续波高度表的表盘连接，所述混频器(230)通过所述变压器(240)和所述运算放大器(250)与所述调频连续波高度表的表盘连接。

7.根据权利要求5所述的消除三角波调频连续波高度表相位突变电路，其特征在于：所述第二放大器(220)采用低噪声放大器。