ADF系统天线安装和罗差校正

袁鸿亮

摘 要：ADF（自动定向仪），也称无线电罗盘，是种无线电导航设备，它能测出飞机与地面NBD台站的相对方位角。由于其构造简单，在各种大型飞机、直升机、小型通用机上都广泛应用。但是，由于其天线在飞机上的位置和机体的二次辐射，会使系统产生无线电罗差，飞机使用前，必须进行罗差校正。

关键词：ADF；二次辐射；QEC

NDB（Non-Directional Beacon），或称“归航台”，是现今仍在使用的最古老的电子导航设备。在飞机航线上和机场附近，常建有廉价的NDB台站，用作导航、着陆指引。飞机上的NDB信号接收机叫做ADF系统，用于测量飞机与NBD台站的相对方位角（RB）。

1.ADF天线安装

ADF系统由接收机和天线组成。早期的ADF天线包括垂直天线和环形天线，现在已将这两个天线组合在一起，称为组合天线。

ADF天线可以安装在飞机机身顶部或底部，推荐安装在飞机顶部。因为安装在飞机底部可能会使天线的密封胶、衬板、连接器及线缆暴露在高腐蚀性的液压油环境下。不管安装在机身顶部还是底部，天线都应安装在飞机中心线上，以减少不对称象限误差。如果安装在飞机中心线上，会与飞机结构干涉，可向左或向右平移一段距离。不过，这将给无线电方位角造成一个不可修正的偏差。如果偏移距离相对于机身宽度很小，这个偏差可以忽略不计。

天线安装位置还应远离各种干扰源，这包括机体的较大开口区域和其他无线电天线，因为这会对天线周围的射频场造成很大干扰。ADF天线与测距器天线距离应大于61cm，与空管应答机天线距离应大于305cm，与其他ADF组合天线距离应大于30.5cm。

2.无线电罗差

引起ADF系统的误差概括有以下几种干扰和误差：静电干扰、夜间效应、山区效应、海岸效应和无线电罗差。除无线电罗差外，其他误差是由于大气环境和地理特征造成的，不能消除。

无线电罗差包括安装误差和二次辐射误差。安装误差是由天线未与飞机的中心线对齐引起的，它在任何电台方位角上误差是一致的。

无线电电波碰到飞机的金属部件会使金属部件产生感应电势，并向空间辐射微弱电波，这种现象称为二次辐射。二次辐射电波也能使ADF天线中的环形天线感应到电势，这引起的误差叫二次辐射误差。根据分析可知，这种误差在无线电方位角0°、90°、180°和270°时最小，理论情况下为零；在无线电方位角45°、135°、225°和315°时最小达到最大，且最大值的绝对值几乎相等，具有象限误差特性，所以也叫象限误差（QEC）。0～360°范围内电台各个相对方位角上的误差变化情况，如图1所示。

图1 各相对方位角下象限误差曲线

3.罗差校正

既然象限误差（QEC）是有规律的，就能通过装订来解决。现在的ADF系统，或者与其它接收机组成的综合导航接收机，一般通过配置跨接线（接地或悬空）来装订QEC。有些设备各象限的QEC是独立装订的，共装订4次；有些是共同装订，只装订一次。

具体罗差校正步骤如下所述：

1） 将飞机置于罗差校验场中；校验场周围应无高大建筑物，高架线和其他反射干扰物体；

2） 打开所有正常飞行中所需使用的用电设备，并将无线电罗盘置于ADF模式，并将其频率调至所选地面台站的频率。所选取的地面台站频率在200～400KHz之间，且该地面站应该能够提供强度足够且清晰稳定的低频信号；

3） 0度误差修正：使飞机机头正对所选台站，读出当前的相对方位角示数，并通过跨接线装订到系统中，或者通过调整天线上的螺钉使示数为零。这一环节很重要，因为随后的步骤都是在此基础上进行的，这就要求此时飞机与所选台站的角度差不大于±0.1°；

4） 旋转飞机，使飞机相对于所选台站的相对方位角（RB）依次为30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°、180°、210°、225°、240°、270°、300°、315°、330°，读出各状态下系统给出相对方位角（RB′），并计算出QEC（QEC=RB′-RB）；

5） 绘制“QEC-RB”曲线（横坐标为RB，纵坐标为QEC）。如果所绘制的曲线规则匀称（近似正/余弦曲线），如图1所示，则进行下一步；如果所绘制曲线不规则，则应先排除干扰源，如天线周围机身存在缺口，天线射频电缆存在电磁干扰等。

6） QEC装订：对于QEC共同装订的设备，选取曲线中最大值的绝对值作为最终的QEC的修正数值，以0～90°之间的曲线符号作为QEC最终修正值的符号位；对于4个QEC独立装订的设备，选取各象限的峰值，包括符号，分别对应装订。

7） 再次旋转飞机，使飞机相对所选台站的相对方位角（RB）成0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°，读出系统给出的示数；

8） 合格判据：飞机正对或背对台站时，误差不大于±1°；其他相对方位角时，误差不大于±3°。如果结果不合格，则重复校验；如果再次校验结果不合格，则检查设备是否工作正常或是否存在干扰源。

罗差校正还需注意以下事项：

1） 不要在日落后两小时至日出前两小时内进行罗差校正，以为此时的大气环境会使罗差变大；

2） 旋转飞机时，测定飞机所旋转角度的设备精度须达到0.1度。如果以罗盘或磁航向作为参考时，应在地磁稳定的时候进行；

4.结论

ADF作为飞行的辅助导航设备，其精度须满足要求，才能正确指引飞机沿台站飞行和进近。天线的安装和罗差校正都直接影响到ADF系统精度，应当慎重对待。（作者单位：中航通飞研究院有限公司）

参考文献：

[1] 蔡成仁 航空无线电 北京 科学出版社 1992

[2] PRIMUS II SRZ-85X Integrated Radio System Operation and Installation Manual，Honeywell International Inc，2007