RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: H03D 7/00 G 01C 5/00 (54) Układ obróbki sygnału częstotliwości różnicowej w radiowysokościomierzu z falą ciągłą modulowaną częstotliwościowo (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/96 (73) Uprawniony z patentu: Instytut Lotnictwa, Warszawa, PL (72) Twórca wynalazku: Andrzej Zakrent, Warszawa, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/99 (74) Pełnomocnik: Konieczyńska Maria PL B1 (57) Układ obróbki sygnału częstotliwości różnicowej w radiowysokościomierzu z falą ciągłą modulowaną częstotliwościowo, składający się z zespołu wzmacniającego - zawierającego filtr górnoprzepustowy z torem bocznikującym - połączonego z jednej strony poprzez selektor impulsów z wejściem sterującym a z drugiej strony, poprzez detektor progu działania z wejściem blokującym, procesora wysokości, znamienny tym, ze do wyjścia napięciowego selektora (4) impulsów ma przyłączony komparator (7), do którego doprowadzone jest napięcie odniesienia (Uo), a którego wyjście jest połączone z jednym z wejść pierwszego układu logicznego AND (8), którego wyjście jest połączone z jednym z wejść układu logicznego OR (9), którego z kolei wyjście jest połączone z torem bocznikującym (T) filtru (2) górnoprzepustowego, połączonego wejściem z pierwszym stopniem (1) zespołu wzmacniającego, a wyjściem - z drugim stopniem (3) zespołu wzmacniającego, przy czym do wyjścia pierwszego stopnia (1) zespołu wzmacniającego, przed filtrem (2) górnoprzepustowym, równolegle z detektorem (6) progu działania jest dołączony, poprzez filtr (10) dolnoprzepustowy, dodatkowy detektor (11), którego wyjście jest połączone z jednym z wejść drugiego układu logicznego AND (12), inne wejście którego jest przyłączone do wyjścia detektora (6) progu działania, do którego to wyjścia jest również przyłączone inne wejście pierwszego układu logicznego AND (8) i wejście blokujące wspomnianego na wstępie procesora (5) wysokości, natomiast wyjście drugiego układu logicznego AND (12) jest połączone z generatorem (13) pojedynczego impulsu, którego wyjście jest połączone z innym wejściem układu logicznego OR (9).

2 Układ obróbki sygnału częstotliwości różnicowej w radiowysokościomierzu z falą ciągłą modulowaną częstotliwościowo Zastrzeżenie patentowe Układ obróbki sygnału częstotliwości różnicowej w radiowysokościomierzu z falą ciągłą modulowaną częstotliwościowo, składający się z zespołu wzmacniającego - zawierającego filtr górnoprzepustowy z torem bocznikującym - połączonego z jednej strony poprzez selektor impulsów z wejściem sterującym a z drugiej strony, poprzez detektor progu działania z wejściem blokującym, procesora wysokości, znamienny tym, że do wyjścia napięciowego selektora (4) impulsów ma przyłączony komparator (7), do którego doprowadzone jest napięcie odniesienia (Uo), a którego wyjście jest połączone z jednym z wejść pierwszego układu logicznego AND (8), którego wyjście jest połączone z jednym z wejść układu logicznego OR (9), którego z kolei wyjście jest połączone z torem bocznikującym (T) filtru (2) górnoprzepustowego, połączonego wejściem z pierwszym stopniem (1) zespołu wzmacniającego, a wyjściem - z drugim stopniem (3) zespołu wzmacniającego, przy czym do wyjścia pierwszego stopnia (1) zespołu wzmacniającego, przed filtrem (2) górnoprzepustowym, równolegle z detektorem (6) progu działania jest dołączony, poprzez filtr (10) dolnoprzepustowy, dodatkowy detektor (11), którego wyjście jest połączone z jednym z wejść drugiego układu logicznego AND (12), inne wejście którego jest przyłączone do wyjścia detektora (6) progu działania, do którego to wyjścia jest również przyłączone inne wejście pierwszego układu logicznego AND (8) i wejście blokujące wspomnianego na wstępie procesora (5) wysokości, natomiast wyjście drugiego układu logicznego AND (12) jest połączone z generatorem (13) pojedynczego impulsu, którego wyjście jest połączone z innym wejściem układu logicznego OR (9). * * * Przedmiotem wynalazku jest układ obróbki sygnału częstotliwości różnicowej w radiowysokościomierzu z falą ciągłą modulowaną częstotliwościowo. Układy obróbki sygnału częstotliwości różnicowej w radiowysokościomierzach z falą ciągłą modulowaną częstotliwościowo, składają się na ogół z układu wzmacniającego sygnału częstotliwości różnicowej proporcjonalnej do wysokości lotu, członu eliminującego szumy i zakłócenia ze wzmocnionego sygnału oraz procesor wysokości, wypracowującego sygnał wyjściowy radiowysokościomierza obrazujący mierzoną wysokość. Np w radiowysokościomierzu RWL-750 opisanym w nr 128 /I z 1992 r/ "Prac Instytutu Lotnictwa", Wydawnictwa Przemysłu Lotniczego; Warszawa 1992 r. str , zastosowano filtr górnoprzepustowy tłumiący niskie częstotliwości, wynikające z bezpośredniego sprzężenia pomiędzy antenami nadawczą i odbiorczą oraz odbić fali elektromagnetycznej emitowanej z anteny nadawczej od wystających części statku powietrznego i trafiającej po tych odbiciach do anteny odbiorczej. Filtr ten posiada tor bocznikujący, wyłączany na wysokości kilkudziesięciu metrów podczas zwiększania wysokości lotu. Tak więc na dużych wysokościach w widmie sygnału częstotliwości różnicowej zostają stłumione niskie częstotliwości, które na tych wysokościach są jedynie wynikiem zakłóceń. Natomiast na małych wysokościach sygnał przechodzi przez włączony wtedy tor bocznikujący filtr. Niskie częstotliwości w widmie sygnału częstotliwości różnicowej na małych wysokościach nie mogą być tłumione, ponieważ są wynikiem odbicia fali elektromagnetycznej od terenu i funkcją wysokości lotu. Sygnały zakłócające niskiej częstotliwości również wtedy występują, ale sygnały pochodzące z odbicia od terenu są od nich znacznie silniejsze i zakłócenia niską częstotliwością nie

3 zniekształcają wyniku pomiaru. Wyłączanie i włączanie toru bocznikującego filtr jest sterowane napięciem proporcjonalnym do wysokości lotu uzyskiwanym z selektora impulsów, stanowiącego człon eliminacji szumów i zakłóceń z sygnału częstotliwości różnicowej. Właściwy stan toru bocznikującego filtr górnoprzepustowy zależy od prawidłowego działania selektora impulsów, co w zakresie pomiarowym przyrządu jest zapewnione. Jednak na dużej wysokości poza zakresem pomiarowym radiowysokościomierza - w RWL-750 powyżej 750 m - selektor impulsów działa niestabilnie i może spowodować niewłaściwe działanie toru bocznikującego filtr górnoprzepustowy, a wtedy zakłócenia niskiej częstotliwości mogą podtrzymać błędne działanie selektora impulsów i na stałe zamknąć tor bocznikujący filtr. Jednak w układzie obróbki sygnału częstotliwości różnicowej znajduje się detektor progu działania, którego zadaniem jest blokowanie pracy procesora wysokości poza zakresem pomiarowym. Przy zablokowanym procesorze wysokości, nieprawidłowe działanie członów układu poprzedzających procesor nie stanowi żadnej wady. Jednak gdy podczas obniżania wysokości lotu do zakresu pomiarowego radiowysokościomierza nastąpi odblokowanie procesora wysokości, to przy nieprawidłowej pracy członów układu obróbki sygnału częstotliwości różnicowej poprzedzających procesor wysokości, radiowysokościomierz może wskazywać błędnie. Tą nieprawidłowość układu obróbki sygnału częstotliwości różnicowej w znanym radiowysokościomierzu eliminuje układ opisany niżej. Układ obróbki sygnału częstotliwości różnicowej w radiowysokościomierzu z falą ciągłą modulowaną częstotliwościowo, składający się z zespołu wzmacniającego - zawierającego filtr górnoprzepustowy z torem bocznikującym - połączonego z jednej strony, poprzez selektor impulsów z wejściem sterującym, a z drugiej strony poprzez detektor progu działania z wejściem blokującym procesora wysokości, według wynalazku wyróżnia się tym, że do wyjścia napięciowego selektora impulsów jest przyłączony komparator, do którego również jest doprowadzone napięcie odniesienia. Wyjście tego komparatora połączone jest z jednym z wejść pierwszego układu logicznego AND, którego wyjście jest połączone z jednym z wejść układu logicznego OR, którego z kolei wyjście jest połączone z torem bocznikującym filtru górnoprzepustowego. Do wyjścia pierwszego stopnia zespołu wzmacniającego przed filtrem górnoprzepustowym, równolegle z detektorem progu działania, jest przyłączony poprzez filtr dolnoprzepustowy dodatkowy detektor, którego wyjście połączone jest z jednym z wejść drugiego układu logicznego AND. Inne wejście drugiego układu logicznego AND jest przyłączone do wyjścia wymienianego już detektora progu działania, do którego to wyjścia również przyłączone jest inne wejście pierwszego układu logicznego i jak powiedziano na wstępie - wejście blokujące procesora wysokości. Wyjście drugiego układu logicznego AND jest połączone z generatorem pojedynczego impulsu, którego wyjście połączone jest z innym wejściem wymienionego wyżej układu logicznego OR. Przykład realizacji układu według wynalazku przedstawiony jest na rysunku w postaci schematu blokowego. Przykładowy układ obróbki sygnału częstotliwości różnicowej, w radiowysokościomierzu z falą ciągłą modulowaną częstotliwościowo, posiada zespół wzmacniający składający się ze wzmacniaczem 1 wstępnego, połączonego z wejściem filtru 2 górnoprzepustowego, wyposażonego w tor bocznikujący w postaci tranzystora T polowego oraz połączonego z wyjściem filtru 2 wzmacniacza 3 końcowego. Wyjście wzmacniacza 3 jest połączone z wejściem selektora 4 impulsów, z kolei wyjście selektora 4 jest połączone z wejściem sterującym procesora 5 wysokości. Również do wyjścia wzmacniacza 1, przed filtrem 2 przyłączone jest wejście detektora 6 progu działania, którego wyjście dołączone jest do wejścia blokującego procesora 5. Inne napięciowe wyjście selektora 4 jest połączone z wejściem komparatora 7, do którego również jest doprowadzone napięcie odniesienia Uo. Wyjście komparatora 7 jest połączone z jednym z wejść pierwszego układu logicznego AND 8, którego wyjście jest przyłączone do jednego z wejść układu logicznego OR 9, którego wyjście jest połączone z bramką tranzystora T polowego. Ponadto do wyjścia wzmacniacza 1, równolegle z detektorem 6, poprzez filtr 10 dolnoprzepustowy jest przyłączony dodatkowy detektor 11,

4 którego wyjście połączone jest z jednym z wejść drugiego układu logicznego AND 12 do innego wejścia, którego jest przyłączone wyjście detektora 6, które to wyjście jest połączone również z jednym z wejść pierwszego układu logicznego AND 8 i jak już było powiedziane, z wejściem blokującym procesora 5. Wyjście drugiego układu logicznego AND 12 jest połączone z generatorem 13 pojedynczego impulsu, do wyjścia którego przyłączone jest inne wejście wymienionego wcześniej układu logicznego OR 9. Z chwilą włączenia radiowysokościomierza sygnał częstotliwości różnicowej f dochodzi do wzmacniacza 1, wzmocniony przechodzi do detektora 6 i równolegle poprzez filtr 10 do detektora 11. Na wyjściach obu detektorów pojawiają się napięcia, które odpowiednio sterują drugim układem logicznym AND 12, z kolei napięcie wyjściowe tego układu wysterowuje generator 13, który prześle pojedynczy impuls do układu logicznego OR 9 sterującego bramką tranzystora T; tranzystor T zostaje nasycony, a sygnał ze wzmacniacza 1 zostaje skierowany do wzmacniacza 3 z pominięciem filtru 2, a dalej poprzez selektor 4 do procesora 5, na wyjściu, którego pojawia się sygnał H, obrazujący aktualną wysokość. Równocześnie w selektorze 4 powstaje sygnał napięciowy proporcjonalny do wysokości, który przechodzi do komparatora 7 gdzie jest porównywany z napięciem Uo, jest to złożone napięcie odniesienia, które warunkuje włączenie bądź wyłączenie toru bocznikującego filtr 2 - przy wznoszeniu wyłączenie, przy zmniejszaniu wysokości włączenie. Sygnał wyjściowy z komparatora 7 poprzez układy logiczne AND 8 i OR 9 - odpowiednio do sytuacji pomiarowej radiowysokościomierza - sterowane sygnałami z detektorów 6 i 11, podtrzymuje bocznikowanie filtru 2. Po przekroczeniu określonej wysokości odpowiadającej napięciu odniesienia Uo, tor bocznikujący zostaje otwarty, tranzystor T jest zatkany, a sygnał obrabiany ze wzmacniacza 1 płynie przez filtr 2 do wzmacniacza 3. Niskie częstotliwości pochodzące z bezpośredniego sprzężenia pomiędzy antenami nadawczą i odbiorczą radiowysokościomierza oraz z odbić fali elektromagnetycznej emitowanej z anteny nadawczej od wystających części statku powietrznego, zostają stłumione przez filtr 2 i nie powodują zakłóceń sygnału H na wyjściu procesora 5. Po przekroczeniu wysokości ponad zakres pomiarowy radiowysokościomierza gdy sygnał odbity od terenu jest zbyt słaby i nie nadaje się do prawidłowej obróbki, detektor 6 blokuje procesor 5, na którego wyjściu zamiast sygnału H pojawi się sygnał wskazujący wyłączenie radiowysokościomierza. Jednocześnie układ logiczny AND 8 sterowany z detektora 6 podtrzymuje zatkanie tranzystora polowego T. Sygnał ze wzmacniacza 1 płynie przez filtr 2, niezależnie od zakłóceń pracy selektora 4, związanych z przekroczeniem zakresu pomiarowego radiowysokościomierza. Gdy statek powietrzny zmniejszy wysokość lotu do zakresu pomiarowego, detektor 6 odblokowuje procesor 5. Teraz sterowanie bramką tranzystora T przejmuje ponownie - poprzez układ logiczny AND 8 - selektor 4, utrzymując nadal zatkanie tranzystora T aż do wysokości odpowiadającej napięciu odniesienia Uo, przy której, nastąpi nasycenie tranzystora T, i wtedy sygnał obrabiany ominie filtr 2, pozwalając na pomiar małych wysokości lotu, aż do wylądowania statku powietrznego. Układ według wynalazku umożliwia prawidłowe działanie radiowysokościomierza w zakresie pomiarowym, wyłączając jego wskazania, po przekroczeniu wysokości lotu poza górną granicą zakresu pomiarowego i włączając ponownie po zejściu statku do wysokości lotu odpowiadającemu zakresowi pomiarowemu.

5

6 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł