基于伪码测距的无线电高度表及伪码测高方法技术

本发明专利技术公开了一种基于伪随机码测距的无线电高度表。该无线电高度表包括：发射模块、接收模块和数字信号处理模块，其中发射模块的时钟输入信号作为发射本振信号输送到调制器，并通过数字信号处理模块输入的调制码对该本振信号进行调制后，在功率控制信号的作用下输出大小可变的射频信号，经功率放大器放大后辐射出去，接收模块的时钟信号作为接收本振信号与接收本振混频，输出中频信号，在ＡＧＣ控制信号作用下经中频放大器放大后输送给数字信号处理模块产生伪随机码、时钟、功率控制信号和ＡＧＣ控制信号，并对接收信号进行捕获与跟踪，输出测量数据。本发明专利技术具有测高范围大、测量精度高的优点，可用于对飞行载体距离地面的高度测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子
，涉及电子产品，具体地说是一种无线电高 度表，可用于飞机等飞行载体距离地面的高度。技术背景目前的无线电高度表主要有两大体制类， 一是脉冲体制，二是调频连 续波体制。其中脉冲体制高度表是用一个毫微秒的高压脉冲，调制高频振荡器，产生大 功率射频脉冲，通过发射天线向地面辐射，从地面反射的回波信号通过接 收天线进入接收机，经过接收机内的混频器、放大器、检波器后，比较发 射脉冲和接收脉冲的延迟，从而计算出相对地面的高度。该体制高度表采 用了脉冲工作方式，具有测高范围大，增加量程容易的优点，但是这种脉 冲体制高度表的缺点是发射功率大，如果要增大测量范围，则需要进一步增大发射功率，必然导致脉冲体制高度表的体积大、重量重。例如，782 厂生产的265无线电高度表，发射功率为47dBm 50 dBm，外形尺寸为-190mmX150mmX96mm，重量为3. 5kg。调频连续波高度表是用三角波、锯齿波或正弦波等形式的调制信号加 在压控振荡器上，产生频率范围变化很大、与调制信号变化规律相同的高 频发射信号，该信号通过发射天线向地面辐射，从地面反射的回波信号通 过接收天线进入接收机，与发射信号的一部分能量混频，输出包含高度信 息的差频信号。目前比较完善的调频连续波高度表是一种称为恒定差拍体 制调频连续波高度表。例如，法国汤姆逊公司的AHV-8、 AHV-16高度表和 国内782厂生产的272高空无线电高度表等，均是通过连续改变调制信号 的斜率而维持混频后差拍信号的频率不变的。此类高度表的主要优点是采 用连续波体制，对一定的测高范围，需要的发射功率比脉冲体制高度表小，但是此类高度表的不足是测高范围受天线隔离度的限制，测高精度受压 控振荡器的线性、最大频偏的影响，要达到很高的测量精度，则需要具备 线性校准和频偏控制等电路，因此连续波高度表也不能作到具备很小的体积和重量。如AHV-16高度表，其发射功率为70mW，外形尺寸为91mmx95mm x237mm，重量为2kg。同时由于上述的这两类高度表普遍采用模拟工作方式，其中的电阻、 电容、三极管、运算放大器等分离器件数量很多，不仅造成设备本身体积 大，重量重，而且也很难与其他系统集成综合。 专利技术的内容本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种基于伪随机码 测距的无线电高度表及伪随机码测高方法，以减少高度表的体积、重量、 功耗，提高测高精度。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术的技术关键是:采用伪随机码测距技术将已有高度表的模拟调 制方式改变成数字调制的测高方式，并针对伪随机码测距技术一般在连续 波工作方式，和发射信号与接收信号由于同频同码，易产生收、发天线之 间的串扰问题，在信号处理中，采用距离判决技术，剔除收、发天线耦合 所产生的干扰信号。本专利技术的无线电高度表包括发射模块、接收模块和数字信号处理模块，其中数字信号处理模块产 生伪随机码、时钟、功率控制信号和AGC控制信号，并对接收信号进行捕 获与跟踪，输出测量数据，该伪随机码输入给发射模块作为调制信号，称 调制码，该时钟输入给发射模块和接收模块作为时间基准信号。所述的数字信号处理模块包括A/D变换器、可编程逻辑器件FPGA、 高速DSP芯片和RS422、 RS232接口驱动电路，A/D变换器对接收模块输 入的中频信号进行采样，变为数字中频信号，送入可编程逻辑器件FPGA, 该可编程逻辑器件FPGA与DSP芯片配合完成数字正交下变频、载波和调制码的捕获跟踪及数据处理，并通过RS422、 RS232接口驱动电路输出高 度数据。所述的可编程逻辑器件FPGA内设有两路伪随机码产生器、两路数字压控振荡器NC0、数字正交下变频器及载波和调制码的捕获跟踪环，第一路 伪随机码产生器产生的调制码输入给发射模块，第二路伪随机码产生器产 生的伪随机码作为捕获跟踪的本地伪随机码；第一路数字压控振荡器作为 数字正交下变频器的本振，称载波NCOl，第二路数字压控振荡器作为调制 码的捕获跟踪环中码片的时钟，称码NC02。本专利技术的伪随机码测高方法，包括如下过程1) 从伪随机码产生器中选择一组伪随机码，并通过数字信息处理模 块设置该组伪随机码的初始相位；2) 将设置了初始相位的伪随机码作为发射的调制码对发射模块中的 载波进行调制，并发射该己调信号，该信号的功率大小受功率控制信号的 控制；3) 接收模块接收所述已调信号的回波信号，变为中频信号；4) 通过数字信息处理模块中的载波捕获跟踪环对所述中频信号进行 载波频率的捕获与跟踪，根据即时支路的相关模值计算频率和相位的大 小，使载波NCO与接收到的中频信号同频同相；5) 通过信息处理模块中的调制码捕获跟踪环对接收到的数字中频信 号按照伪随机码的先后顺序进行调制码的捕获跟踪，根据超前滞后支路相 关模值的相对大小调整伪随机码码相位的移动方向，使接收的伪随机码与 本地伪随机码同步；6) 将发射的调制码与本地伪随机码进行相位比较，由两者之间的相 位差求得发射调制码传播的延迟时间"通过公式^ = e*^计算出高度值。本专利技术与已有技术相比具有如下优点-1.体积小、重量轻本专利技术由于采用伪随机码侧距技术，具有较高处理增益，可以降低发射功率，采用数字信号处理，避免了大量的模拟分离器件，减小设备体积， 降低设备重量。2.测高范围大传统的连续波高度表，由于收发天线隔离的影响，测量高度受到限制， 一般增加无线电高度表测高范围的方法是增大发射功率与提高接收灵敏 度，而发射功率越大、接收灵敏度越高，收、发天线间的耦合就越严重， 这就阻碍了无线电高度表测高范围。本专利技术由于发射功率小，大大减小了 收、发天线间耦合信号的干扰，提高了无线电高度表测高范围。3.测量精度咼本专利技术由于在接收信号与发送信号相关获取时延的处理中，采用粗测和精测两步过程完成，提高了测量精度，即通过调整改变码NC02的相位， 使精度能做到0. 01码片宽度，对于10M的伪随机码速率，所能达到的测量 距离精度为O. 15米。实验表明发射功率为500mW，测高范围达到了 6000米以上。在实验 室中测量精度如下-<table>table see original document page 8</column></row><table>附图说明。图l是本专利技术的结构框图；图2是本专利技术的接收模块结构框图；图3是本专利技术的是数字信号处理模块结构框图;图4是本专利技术的发射模块结构框；图5是本专利技术测高的粗精取数示意图；图6是本专利技术测高的主流程图。具体实施方式参照图1，本专利技术的无线电高度表主要由发射天线、发射模块、接收 天线、接收模块、功率放大器、数字信号处理模块、电源模块等组成。接 收天线通过馈线与接收模块输入端口相连接，接收模块的输出端口与信号 处理模块相连接；发射天线通过馈线与功率放大器的输出端口相连接， 功率放大器的输入端口与发射模块的输出端口相连接，发射模块的调制端 口与数字信号处理模块调制输出端口相连接，发射模块和接收模块的时钟 与数字信号处理模块的时钟相连接，各模块通过电源模块供电。整个无线电高度表的工作原理如下以发射模块的时钟输入信号作为锁相环的基准使压控振荡器VC0的 频率锁定后，作为发射本振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于伪码测距的无线电高度表，包括发射模块、接收模块和数字信号处理模块，其特征在于数字信号处理模块产生伪随机码、时钟、功率控制信号和ＡＧＣ控制信号，并对接收信号进行捕获与跟踪，输出测量数据；　　　　所述的伪随机码输入给发射模块作为调制信号，即调制码；　　　　所述的时钟输入给发射模块和接收模块作为时间基准信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范振林，张宝会，习睿波，
申请(专利权)人：陕西长岭电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]