THALES 420航向余隙信號覆蓋不夠的相關(guān)分析和建議

管重俊

摘 要：THALES 420設(shè)備是我國最近幾年引進(jìn)的第5代儀表著陸設(shè)備，該設(shè)備集成化程度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，通用性高，在使用穩(wěn)定性方面有出色表現(xiàn)，但是國內(nèi)諸多機場都出現(xiàn)了余隙信號在航向天線陣左右20度附近，因信號幅度超限，造成校飛限用等問題，本文從理論上分析問題所在，并提出了解決建議。

關(guān)鍵詞：儀表著陸設(shè)備 ILS420 航道余隙功率比 反射場地坡度 解決建議

中圖分類號：TN74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0088-02

目前，中國民航系統(tǒng)共安裝了多套THALES ILS420儀表著陸系統(tǒng)設(shè)備。自2011年投產(chǎn)以來，陸續(xù)出現(xiàn)了多套航向設(shè)備在校飛時出現(xiàn)覆蓋受限的情況。本文從系統(tǒng)內(nèi)部入手，從系統(tǒng)內(nèi)在分析了問題的原因，并提出了幾條解決問題的辦法。

1 理論場型比對分析

（1）ILS 420 14/10天線系統(tǒng)和NORMARC 12單元天線系統(tǒng)理論場型圖比對。

圖1、圖2比對分析：通過比對ILS 420 14/10天線系統(tǒng)理論場型圖和NORMARC 12單元天線系統(tǒng)理論場型圖可知：處于標(biāo)稱值的理想工作狀態(tài)時，在左右20°的位置上，ILS420 14/10天線系統(tǒng)（余隙CSB功率/航道CSB功率=2.52/3.02=0.694）的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小18 dB，而NORMARC 12單元天線系統(tǒng)（余隙CSB功率/航道CSB功率=20/20=1.0）的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小12 dB；在左右35°的位置上，ILS420 14/10天線系統(tǒng)的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小23 dB，而NORMARC 12單元天線系統(tǒng)的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小20 dB。也就是說，由于天線系統(tǒng)設(shè)計理念的不同和余隙/航道CSB功率比的不同，在理想場型時如果ILS420 14/10設(shè)備和NORMARC 12單元設(shè)備在航道中心線上信號強度相同，則前者在左右20°的余隙信號要比后者低6 dB， 前者在左右35°的余隙信號要比后者低3 dB。

2 抬高天線高度對覆蓋的影響

安裝在地面上的航向天線陣，將通過地面產(chǎn)生一個“鏡像”天線陣，航向信號在垂直面內(nèi)的輻射場型將由自由空間的輻射場和地面反射特性共同決定的，因此航向信號在垂直方向的最大輻射角度隨天線陣高度變化，天線陣越高，最大輻射方向越低。當(dāng)飛機在低角度高度飛行時（10°以下），天線陣越高，同一高度飛機接收的信號越大；飛機在進(jìn)近著陸捕獲航向信號時，相對于航向天線陣而言處于低角度（低于3°），這時飛機接收信號的強度隨飛行高度增加而線性變化，飛機飛得越高，接收到的信號越大。因此增加航向天線陣的高度，也可以有效改善外場信號的覆蓋情況。目前，各個機場航向設(shè)備天線陣的高度為1.88 m，選取工作頻率為110.70 MHz（波長λ=299.8/110.7=2.7082 m），因為校飛覆蓋的時候飛機對地高度為600 m，距離為17 NM，因此校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092（）。如果將天線陣高度提高到2.50 m，在不考慮航向天線陣前方反射坡度的情況下，外場信號的變化情況計算如下：

同理，如果將天線陣高度提高到3.00 m，通過計算可知外場信號可提高4.04 dB，如果將天線陣高度提高到3.50 m，通過計算可知外場信號可提高5.37 dB。因此通過分析我們發(fā)現(xiàn)提高天線高度對信號強度提高比較明顯。

3 航向前面場地FSL對覆蓋的影響

國內(nèi)所裝備THALES420設(shè)備的航向天線陣的高度為1.88 m，選取工作頻率為108.7 MHz分析（波長λ=299.8/108.7= 2.758 m），因為校飛覆蓋的時候飛機對地高度為600 m，距離為17 NM，因此校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092°

（）。

分析：如果天線陣前方的縱向坡度FSL：0.3°，校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092°，折算反射面后信號角度為1.092°-0.3°=0.792°。

當(dāng)天線陣子高度為1.88 m時，通過天線理論計算航向信號在縱向的最大輻射角度為θ={（2∏/2.71）×1.88×sin（θ）=∏/2}=21.1°，當(dāng)仰角為1.092°時，接受到的信號為log（sin（2∏/2.7082）×1.88×sin1.092）=-21.6 dB。當(dāng)仰角為0.792°時，接受到的信號為log（sin（2∏/2.7082）×1.88×sin 0.792）=-24.4 dB。當(dāng)考慮坡度時信號比理想反射平面小24.4 dB-21.6 dB=2.8 dB。因此如果天線陣前方場地坡度是上升的情況，平整反射面對信號強度的提高也有不錯的效果。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場的測試，我們發(fā)現(xiàn)各個機場的420航向設(shè)備，各路衰減基本一致，因此要解決余隙覆蓋不夠問題，我們要從系統(tǒng)功率、和天線高度等幾個方面入手，本文認(rèn)為有以下幾個解決方式。

（1）從校飛結(jié)果及設(shè)備的參數(shù)設(shè)置來看，在目前按照設(shè)備安裝說明書的建議值（航向CSB 15W、余隙CSB 7.5W）以及所采用的1.88 m天線支撐桿的情況下，余隙的信號強度曲線分布與飛行校驗所要求的最低值非常接近。在提高余隙功率（從7.5 W提升到20 W以上）后，余隙信號的分布可基本滿足校飛的要求，但從理論上講，抬高余隙功率可能會對航道信號造成一些影響。

（2）現(xiàn)場測試臺點的航向天線高度都為1.88 m，通過計算分析可知，抬高天線陣高度可以改善航向信號的低角度外場信號強度，滿足校飛的覆蓋要求。

（3）如果現(xiàn)場的航向天線發(fā)射場地上升坡度比較大，可以通過平整場地來提高信號強度。

參考文獻(xiàn)

[1] THALES ILS420設(shè)備手冊[Z].

[2] NM7000B設(shè)備手冊[Z].

[3] ICAO文件附件10[Z].endprint

摘 要：THALES 420設(shè)備是我國最近幾年引進(jìn)的第5代儀表著陸設(shè)備，該設(shè)備集成化程度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，通用性高，在使用穩(wěn)定性方面有出色表現(xiàn)，但是國內(nèi)諸多機場都出現(xiàn)了余隙信號在航向天線陣左右20度附近，因信號幅度超限，造成校飛限用等問題，本文從理論上分析問題所在，并提出了解決建議。

關(guān)鍵詞：儀表著陸設(shè)備 ILS420 航道余隙功率比 反射場地坡度 解決建議

中圖分類號：TN74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0088-02

目前，中國民航系統(tǒng)共安裝了多套THALES ILS420儀表著陸系統(tǒng)設(shè)備。自2011年投產(chǎn)以來，陸續(xù)出現(xiàn)了多套航向設(shè)備在校飛時出現(xiàn)覆蓋受限的情況。本文從系統(tǒng)內(nèi)部入手，從系統(tǒng)內(nèi)在分析了問題的原因，并提出了幾條解決問題的辦法。

1 理論場型比對分析

（1）ILS 420 14/10天線系統(tǒng)和NORMARC 12單元天線系統(tǒng)理論場型圖比對。

圖1、圖2比對分析：通過比對ILS 420 14/10天線系統(tǒng)理論場型圖和NORMARC 12單元天線系統(tǒng)理論場型圖可知：處于標(biāo)稱值的理想工作狀態(tài)時，在左右20°的位置上，ILS420 14/10天線系統(tǒng)（余隙CSB功率/航道CSB功率=2.52/3.02=0.694）的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小18 dB，而NORMARC 12單元天線系統(tǒng)（余隙CSB功率/航道CSB功率=20/20=1.0）的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小12 dB；在左右35°的位置上，ILS420 14/10天線系統(tǒng)的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小23 dB，而NORMARC 12單元天線系統(tǒng)的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小20 dB。也就是說，由于天線系統(tǒng)設(shè)計理念的不同和余隙/航道CSB功率比的不同，在理想場型時如果ILS420 14/10設(shè)備和NORMARC 12單元設(shè)備在航道中心線上信號強度相同，則前者在左右20°的余隙信號要比后者低6 dB， 前者在左右35°的余隙信號要比后者低3 dB。

2 抬高天線高度對覆蓋的影響

安裝在地面上的航向天線陣，將通過地面產(chǎn)生一個“鏡像”天線陣，航向信號在垂直面內(nèi)的輻射場型將由自由空間的輻射場和地面反射特性共同決定的，因此航向信號在垂直方向的最大輻射角度隨天線陣高度變化，天線陣越高，最大輻射方向越低。當(dāng)飛機在低角度高度飛行時（10°以下），天線陣越高，同一高度飛機接收的信號越大；飛機在進(jìn)近著陸捕獲航向信號時，相對于航向天線陣而言處于低角度（低于3°），這時飛機接收信號的強度隨飛行高度增加而線性變化，飛機飛得越高，接收到的信號越大。因此增加航向天線陣的高度，也可以有效改善外場信號的覆蓋情況。目前，各個機場航向設(shè)備天線陣的高度為1.88 m，選取工作頻率為110.70 MHz（波長λ=299.8/110.7=2.7082 m），因為校飛覆蓋的時候飛機對地高度為600 m，距離為17 NM，因此校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092（）。如果將天線陣高度提高到2.50 m，在不考慮航向天線陣前方反射坡度的情況下，外場信號的變化情況計算如下：

同理，如果將天線陣高度提高到3.00 m，通過計算可知外場信號可提高4.04 dB，如果將天線陣高度提高到3.50 m，通過計算可知外場信號可提高5.37 dB。因此通過分析我們發(fā)現(xiàn)提高天線高度對信號強度提高比較明顯。

3 航向前面場地FSL對覆蓋的影響

國內(nèi)所裝備THALES420設(shè)備的航向天線陣的高度為1.88 m，選取工作頻率為108.7 MHz分析（波長λ=299.8/108.7= 2.758 m），因為校飛覆蓋的時候飛機對地高度為600 m，距離為17 NM，因此校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092°

（）。

分析：如果天線陣前方的縱向坡度FSL：0.3°，校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092°，折算反射面后信號角度為1.092°-0.3°=0.792°。

當(dāng)天線陣子高度為1.88 m時，通過天線理論計算航向信號在縱向的最大輻射角度為θ={（2∏/2.71）×1.88×sin（θ）=∏/2}=21.1°，當(dāng)仰角為1.092°時，接受到的信號為log（sin（2∏/2.7082）×1.88×sin1.092）=-21.6 dB。當(dāng)仰角為0.792°時，接受到的信號為log（sin（2∏/2.7082）×1.88×sin 0.792）=-24.4 dB。當(dāng)考慮坡度時信號比理想反射平面小24.4 dB-21.6 dB=2.8 dB。因此如果天線陣前方場地坡度是上升的情況，平整反射面對信號強度的提高也有不錯的效果。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場的測試，我們發(fā)現(xiàn)各個機場的420航向設(shè)備，各路衰減基本一致，因此要解決余隙覆蓋不夠問題，我們要從系統(tǒng)功率、和天線高度等幾個方面入手，本文認(rèn)為有以下幾個解決方式。

（1）從校飛結(jié)果及設(shè)備的參數(shù)設(shè)置來看，在目前按照設(shè)備安裝說明書的建議值（航向CSB 15W、余隙CSB 7.5W）以及所采用的1.88 m天線支撐桿的情況下，余隙的信號強度曲線分布與飛行校驗所要求的最低值非常接近。在提高余隙功率（從7.5 W提升到20 W以上）后，余隙信號的分布可基本滿足校飛的要求，但從理論上講，抬高余隙功率可能會對航道信號造成一些影響。

（2）現(xiàn)場測試臺點的航向天線高度都為1.88 m，通過計算分析可知，抬高天線陣高度可以改善航向信號的低角度外場信號強度，滿足校飛的覆蓋要求。

（3）如果現(xiàn)場的航向天線發(fā)射場地上升坡度比較大，可以通過平整場地來提高信號強度。

參考文獻(xiàn)

[1] THALES ILS420設(shè)備手冊[Z].

[2] NM7000B設(shè)備手冊[Z].

[3] ICAO文件附件10[Z].endprint

摘 要：THALES 420設(shè)備是我國最近幾年引進(jìn)的第5代儀表著陸設(shè)備，該設(shè)備集成化程度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，通用性高，在使用穩(wěn)定性方面有出色表現(xiàn)，但是國內(nèi)諸多機場都出現(xiàn)了余隙信號在航向天線陣左右20度附近，因信號幅度超限，造成校飛限用等問題，本文從理論上分析問題所在，并提出了解決建議。

關(guān)鍵詞：儀表著陸設(shè)備 ILS420 航道余隙功率比 反射場地坡度 解決建議

中圖分類號：TN74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0088-02

目前，中國民航系統(tǒng)共安裝了多套THALES ILS420儀表著陸系統(tǒng)設(shè)備。自2011年投產(chǎn)以來，陸續(xù)出現(xiàn)了多套航向設(shè)備在校飛時出現(xiàn)覆蓋受限的情況。本文從系統(tǒng)內(nèi)部入手，從系統(tǒng)內(nèi)在分析了問題的原因，并提出了幾條解決問題的辦法。

1 理論場型比對分析

（1）ILS 420 14/10天線系統(tǒng)和NORMARC 12單元天線系統(tǒng)理論場型圖比對。

圖1、圖2比對分析：通過比對ILS 420 14/10天線系統(tǒng)理論場型圖和NORMARC 12單元天線系統(tǒng)理論場型圖可知：處于標(biāo)稱值的理想工作狀態(tài)時，在左右20°的位置上，ILS420 14/10天線系統(tǒng)（余隙CSB功率/航道CSB功率=2.52/3.02=0.694）的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小18 dB，而NORMARC 12單元天線系統(tǒng)（余隙CSB功率/航道CSB功率=20/20=1.0）的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小12 dB；在左右35°的位置上，ILS420 14/10天線系統(tǒng)的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小23 dB，而NORMARC 12單元天線系統(tǒng)的余隙信號強度比跑道中心線上航向信號強度小20 dB。也就是說，由于天線系統(tǒng)設(shè)計理念的不同和余隙/航道CSB功率比的不同，在理想場型時如果ILS420 14/10設(shè)備和NORMARC 12單元設(shè)備在航道中心線上信號強度相同，則前者在左右20°的余隙信號要比后者低6 dB， 前者在左右35°的余隙信號要比后者低3 dB。

2 抬高天線高度對覆蓋的影響

安裝在地面上的航向天線陣，將通過地面產(chǎn)生一個“鏡像”天線陣，航向信號在垂直面內(nèi)的輻射場型將由自由空間的輻射場和地面反射特性共同決定的，因此航向信號在垂直方向的最大輻射角度隨天線陣高度變化，天線陣越高，最大輻射方向越低。當(dāng)飛機在低角度高度飛行時（10°以下），天線陣越高，同一高度飛機接收的信號越大；飛機在進(jìn)近著陸捕獲航向信號時，相對于航向天線陣而言處于低角度（低于3°），這時飛機接收信號的強度隨飛行高度增加而線性變化，飛機飛得越高，接收到的信號越大。因此增加航向天線陣的高度，也可以有效改善外場信號的覆蓋情況。目前，各個機場航向設(shè)備天線陣的高度為1.88 m，選取工作頻率為110.70 MHz（波長λ=299.8/110.7=2.7082 m），因為校飛覆蓋的時候飛機對地高度為600 m，距離為17 NM，因此校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092（）。如果將天線陣高度提高到2.50 m，在不考慮航向天線陣前方反射坡度的情況下，外場信號的變化情況計算如下：

同理，如果將天線陣高度提高到3.00 m，通過計算可知外場信號可提高4.04 dB，如果將天線陣高度提高到3.50 m，通過計算可知外場信號可提高5.37 dB。因此通過分析我們發(fā)現(xiàn)提高天線高度對信號強度提高比較明顯。

3 航向前面場地FSL對覆蓋的影響

國內(nèi)所裝備THALES420設(shè)備的航向天線陣的高度為1.88 m，選取工作頻率為108.7 MHz分析（波長λ=299.8/108.7= 2.758 m），因為校飛覆蓋的時候飛機對地高度為600 m，距離為17 NM，因此校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092°

（）。

分析：如果天線陣前方的縱向坡度FSL：0.3°，校飛飛機相對于航向天線陣的仰角為1.092°，折算反射面后信號角度為1.092°-0.3°=0.792°。

當(dāng)天線陣子高度為1.88 m時，通過天線理論計算航向信號在縱向的最大輻射角度為θ={（2∏/2.71）×1.88×sin（θ）=∏/2}=21.1°，當(dāng)仰角為1.092°時，接受到的信號為log（sin（2∏/2.7082）×1.88×sin1.092）=-21.6 dB。當(dāng)仰角為0.792°時，接受到的信號為log（sin（2∏/2.7082）×1.88×sin 0.792）=-24.4 dB。當(dāng)考慮坡度時信號比理想反射平面小24.4 dB-21.6 dB=2.8 dB。因此如果天線陣前方場地坡度是上升的情況，平整反射面對信號強度的提高也有不錯的效果。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場的測試，我們發(fā)現(xiàn)各個機場的420航向設(shè)備，各路衰減基本一致，因此要解決余隙覆蓋不夠問題，我們要從系統(tǒng)功率、和天線高度等幾個方面入手，本文認(rèn)為有以下幾個解決方式。

（1）從校飛結(jié)果及設(shè)備的參數(shù)設(shè)置來看，在目前按照設(shè)備安裝說明書的建議值（航向CSB 15W、余隙CSB 7.5W）以及所采用的1.88 m天線支撐桿的情況下，余隙的信號強度曲線分布與飛行校驗所要求的最低值非常接近。在提高余隙功率（從7.5 W提升到20 W以上）后，余隙信號的分布可基本滿足校飛的要求，但從理論上講，抬高余隙功率可能會對航道信號造成一些影響。

（2）現(xiàn)場測試臺點的航向天線高度都為1.88 m，通過計算分析可知，抬高天線陣高度可以改善航向信號的低角度外場信號強度，滿足校飛的覆蓋要求。

（3）如果現(xiàn)場的航向天線發(fā)射場地上升坡度比較大，可以通過平整場地來提高信號強度。

參考文獻(xiàn)

[1] THALES ILS420設(shè)備手冊[Z].

[2] NM7000B設(shè)備手冊[Z].

[3] ICAO文件附件10[Z].endprint