下滑角和入口高度与M型天线挂高关系的数值分析

2017-09-03刘宇

科技与创新 2017年16期

关键词：仰角入口天线

刘宇

（民航山西空管分局，山西太原030031）

下滑角和入口高度与M型天线挂高关系的数值分析

刘宇

（民航山西空管分局，山西太原030031）

随着中国民航事业的蓬勃发展，各大小城市也开始进行机场的建设，引进先进的机场设施，特别是机场仪表着陆系统（也称“盲降系统”），已经成为机场运行中一个至关重要的环节。而下滑设备是仪表着陆系统中重要的组成部分，其天线分为零基准天线、边带基准天线、M型天线，下滑角和入口高度是下滑设备中最重要的技术参数。对下滑角和入口高度与M型天线挂高的关系进行了详细的对比，通过数值计算和分析天线挂高变化对下滑角和入口高度的影响。

下滑角；入口高度；M型天线挂高；DDM曲线

在仪表着陆系统下滑信标飞行校验中，下滑角和入口高度是最重要的技术参数。通常可通过改变下滑天线的挂高、偏置或天线辐射信号的强度、相位等方法来改变下滑角和入口高度的值，以满足飞行校验的要求。本文通过数值计算模型具体分析天线挂高变化对下滑角和入口高度的影响。

1 确定条件下下滑角和入口高度理论计算

假设下滑信标的频率为335.0 MHz，下滑天线距跑道入口垂直距离为300 m，下滑天线距跑道中心线的水平距离为120 m，下天线挂高4.28 m，中天线挂高8.56 m，上天线挂高12.83 m，下天线偏置为0.23 m，上天线偏置为-0.38 m。在上述基础参数上，利用下滑天线挂高公式可以计算得到入口高度为16.833 5 m，下滑角为3.005 3°。

2 挂高变化对下滑角和入口高度的影响

2.1 下天线挂高发生改变

在其他参数不变的情况下，改变下天线的挂高后，通过计算得出挂高的变化是否对入口高度和下滑角有所影响，如表1所示。从表1的计算结果可以看出，下天线挂高的变化对入口高度和下滑角的影响很小，挂高变化20 cm后入口高度仅变化0.5 cm。下天线挂高降低或升高20 cm后，距跑道入口水平距离300 m和1 830 m处的DDM曲线分别如图1和图2所示。

表1 下天线挂高变化对入口高度和下滑角的影响

从图1和图2的DDM曲线变化情况可以看出，在300 m和1 830 m处，DDM变化趋势相同。

图1 下天线挂高变化对距跑道入口300 m处DDM曲线的影响

图2 下天线挂高变化对距跑道入口1 830 m处DDM曲线的影响

在3°仰角附近的下滑道区域，下天线挂高变化对DDM曲线的影响很小，3条DDM曲线基本重合。而在低仰角位置，下天线挂高降低后，DDM值有一定的增大；下天线挂高升高后，DDM值有一定的减小。这主要是由于下天线辐射的CSB信号较大，改变下天线挂高后，CSB信号的最大辐射仰角改变，但对下滑道的形成并无明显影响。

2.2 中天线挂高发生改变

在其他参数不变的情况下，改变中天线的挂高，计算出挂高变化是否对入口高度和下滑角有所影响，结果见表2.

表2 中天线挂高变化对入口高度和下滑角的影响

从表2的计算结果可以看出，中天线挂高的变化对入口高度和下滑角的影响很大，挂高变化20 cm后，入口高度变化量约为0.4 m，对应的下滑角变化量为0.07°。中天线挂高降低或升高20 cm后，距跑道入口水平距离300 m及1 830 m处的DDM曲线分别如图3和图4所示。

图3 中天线挂高变化对距跑道入口300 m处DDM曲线的影响

图4 中天线挂高变化对距跑道入口1 830 m处DDM曲线的影响

从图3和图4的DDM曲线变化情况可以看出，在300 m和1 830 m处，DDM变化趋势相同。当中天线挂高降低时，DDM值增大，DDM零点对应的仰角升高；当中天线挂高升高时，DDM值减小，DDM零点对应的仰角减小。这主要是由于中天线辐射的SBO信号最大，其挂高对下滑道的形成起到直接的影响。降低中天线挂高后，SBO波瓣的零点升高，即下滑角升高，进而造成入口高度抬高；反之，当中天线挂高降低后，SBO波瓣的零点降低，即下滑角降低，进而造成入口高度下降。从图3和图4的DDM曲线中还能看出，无论在距跑道入口300 m的近场，还是距跑道入口1 830 m的远场，中天线的挂高变化后，DDM曲线在2°～4°的仰角范围内都保持良好的线性。

2.3 上天线挂高发生改变

在其他参数不变的情况下，改变上天线的挂高，计算出挂高变化是否对入口高度和下滑角有所影响，如表3所示。

表3 上天线挂高变化对入口高度和下滑角的影响

从表3可以看出，上天线挂高的变化对入口高度和下滑角的影响很小，挂高变化20 cm后，入口高度仅变化约1 cm。上天线挂高降低或升高20 cm后，与跑道入口的水平距离300 m和1 830 m处的DDM曲线分别如图5和图6所示。

图5 上天线挂高变化对距跑道入口300 m处DDM曲线的影响

图6 上天线挂高变化对距跑道入口1 830 m处DDM曲线的影响

从图5和图6的DDM曲线变化情况可以看出，在300 m和1 830 m处，DDM变化趋势相同。从DDM曲线来分析，当上天线挂高降低后，DDM曲线斜率减小；反之，DDM曲线斜率增大。与下天线挂高变化对DDM曲线的影响类似，上天线挂高变化后，DDM值在3°附近的下滑道区域基本保持不变，因此对入口高度和下滑角的影响很小。在M型下滑天线阵中，上天线辐射的SBO信号比中天线小6 dB，其挂高变化对3°下滑角附近的场强影响不大。