摘要：某型無線電高度表在高低溫試驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)跟蹤搜索不轉(zhuǎn)換及靈敏度超差現(xiàn)象，根據(jù)該高度表工作原理，認(rèn)真分析裝后試驗(yàn)各環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)金屬的高低溫箱中耦合器處電磁波泄露是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，提出了轉(zhuǎn)接器代替耦合器的改進(jìn)測(cè)試方法，使試驗(yàn)得以順利進(jìn)行。

1、引言

某型無線電高度表裝后按技術(shù)條件要求進(jìn)行全系統(tǒng)高、低溫試驗(yàn)，即在高低溫試驗(yàn)箱中進(jìn)行高度表的精度、靈敏度及全系統(tǒng)模擬發(fā)射流程的檢查。

批產(chǎn)品試驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)試驗(yàn)箱中常溫下無線電高度表的靈敏度超差及跟蹤搜索不轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，而相同產(chǎn)品在其出廠驗(yàn)收及裝前測(cè)試各環(huán)節(jié)的產(chǎn)品性能檢查中均合格。為使試驗(yàn)順利進(jìn)行并向用戶交付合格的產(chǎn)品，我們通過分析原因，提出了改進(jìn)測(cè)試方法的解決方案，將耦合測(cè)試改為轉(zhuǎn)接器直接連接測(cè)試，經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，解決了上述問題。

2、無線電高度表的測(cè)高原理及測(cè)試方法

飛行器使用的無線電高度表工作時(shí)向地面發(fā)射電磁波并接收反射回的電磁波，通過測(cè)量電磁波走過被測(cè)高度的時(shí)間來測(cè)高。

某型無線電高度表采用連續(xù)波調(diào)頻恒定差拍體制，其工作原理如圖1所示。發(fā)射波用鋸齒波調(diào)制，接收波在時(shí)間軸上延遲。

圖1 無線電高度表測(cè)高原理

由相似三角形?ABC與?ADE可知：

式中：H一被測(cè)高度；

c-光速；

?F-調(diào)制頻率帶寬；

T一調(diào)制頻率周期；

f_b一差拍頻率。

該高度表通過改變調(diào)制周期T，使差拍頻率 恒定為一常數(shù)(由跟蹤伺服回路實(shí)現(xiàn))，這樣高度的變化引起T的變化，通過對(duì)T的測(cè)量，可得到高度H。按照裝后測(cè)試技術(shù)條件，需測(cè)量無線電高度表裝機(jī)后的靈敏度及精度，測(cè)試方法如圖2所示。

圖2 無線電高度表測(cè)試方法（改進(jìn)前）

高度表發(fā)射的調(diào)頻信號(hào)由發(fā)射天線通過耦合器進(jìn)入無線電高度表模擬器，經(jīng)衰減延遲模擬出高度后，再通過耦合器進(jìn)入高度表接收天線，同時(shí)利用綜合測(cè)試設(shè)備檢查高度表工作時(shí)各項(xiàng)性能指標(biāo)。

3、試驗(yàn)故障現(xiàn)象及原因分析

現(xiàn)象1：跟蹤搜索不轉(zhuǎn)換。在試驗(yàn)中，改變高度表模擬器的高度定值由0m到20m時(shí)，出現(xiàn)高度表20m高度跟蹤不能轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，無法顯示正確高度值。

現(xiàn)象2：接收機(jī)靈敏度超差。在試驗(yàn)中，改變高度表模擬器的高度設(shè)定值及衰減值時(shí)，高度表進(jìn)入跟蹤，但綜合測(cè)試設(shè)備測(cè)出高度表的跟蹤靈敏度超差。如在測(cè)500m模擬高度時(shí)，實(shí)際測(cè)試值超差2dB。

連續(xù)波體制的高度表為了克服測(cè)高時(shí)的多指現(xiàn)象(如圖3所示)，設(shè)計(jì)有低通濾波器，使高度表僅輸出垂直地面的高度信號(hào)H。盡可能地濾除斜距H'所帶來的較高頻率信號(hào)。

圖3 低通濾波器工作原理示意圖

在高低溫試驗(yàn)箱中試驗(yàn)時(shí)，由于耦合器與天線間結(jié)合處不可避免有縫隙，發(fā)射信號(hào)從縫隙處泄露，而試驗(yàn)箱為金屬封閉體，泄露的信號(hào)在箱體內(nèi)經(jīng)多次反射直接進(jìn)入接收天線，如進(jìn)入的信號(hào)強(qiáng)度在接收機(jī)靈敏度范圍內(nèi)，高度表則會(huì)在低通濾波器的作用下直接跟零。而在箱外開敞環(huán)境下測(cè)試時(shí)，泄露的信號(hào)就會(huì)被環(huán)境吸收，影響不是很明顯。

在某些測(cè)試中，高度表雖然跟蹤模擬器設(shè)定的高度值，但靈敏度超差，這種現(xiàn)象可能是盡管泄露的信號(hào)強(qiáng)度不足以導(dǎo)致高度表跟零，但對(duì)模擬器通過耦合器進(jìn)入接收天線的正確信號(hào)有干擾，導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低。

另外，由于在高低溫環(huán)境下，耦合器的盒體中常有凝結(jié)水的存在，會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果帶來不利影響。

4、測(cè)試方法改進(jìn)

綜上所述，高度表測(cè)試故障現(xiàn)象是由于耦合器與產(chǎn)品外形不貼合造成的。高度表裝后試驗(yàn)主要目的是考核其在高、低溫環(huán)境下收發(fā)機(jī)的靈敏度，不考核收、發(fā)天線的方向性、駐波等性能。天線的測(cè)試需要特殊的設(shè)備，且天線作為一種無源器件，其性能在高、低溫環(huán)境下的變化可以忽略不計(jì)。

由此，我們提出了直接連接的改進(jìn)測(cè)試方法。采用兩個(gè)專用轉(zhuǎn)接器，如圖4所示，將其一端與收發(fā)天線的饋線相連，另一端與高度表模擬器相連，如圖5所示。

圖4 專用轉(zhuǎn)接器示意圖

圖5 無線電高度表測(cè)試方法（改進(jìn)后）

為了模擬天線饋線到天線的信號(hào)衰減，在轉(zhuǎn)接器中各串入一只衰減器。我們?cè)诔亍⑹覂?nèi)環(huán)境下利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)收發(fā)天線耦合方式的衰減值進(jìn)行了測(cè)定，多次測(cè)定得到衰減值約為9dB，由于收發(fā)天線形式相同，天線饋線阻抗接頭也都是一樣的，因此將該衰減值平均到兩個(gè)轉(zhuǎn)接器的衰減器中，均為4.5dB。

轉(zhuǎn)接器主要技術(shù)指標(biāo)：

接頭形式：SMA/K-TNC/K

駐波系數(shù)：<2dB

衰減：9dB±2dB(兩只總和)

延遲高度：0.5m±0.3m(兩只總和)

衰器：500HM 4.5dB

5、結(jié)語

采用上述改進(jìn)的測(cè)試方法，我們對(duì)批產(chǎn)品進(jìn)行了多次高低溫裝后試驗(yàn)，可直觀地檢測(cè)無線電高度表接收機(jī)在高低溫環(huán)境下的精度、靈敏度等指標(biāo)，滿足了用戶的使用要求。

由廣州精秀熱工設(shè)備有限公司生產(chǎn)制造的-高低溫試驗(yàn)箱示意圖