THALES 420航向余隙信號覆蓋不夠的相關分析和建議

管重俊

摘 要：THALES 420設備是我國最近幾年引進的第5代儀表著陸設備，該設備集成化程度高，結構設計新穎，通用性高，在使用穩定性方面有出色表現，但是國內諸多機場都出現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。

關鍵詞：儀表著陸設備 ILS420 航道余隙功率比 反射場地坡度 解決建議

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

目前，中國民航系統共安裝了多套THALES ILS420儀表著陸系統設備。自2011年投產以來，陸續出現了多套航向設備在校飛時出現覆蓋受限的情況。本文從系統內部入手，從系統內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天線系統和NORMARC 12單元天線系統理論場型圖比對。

圖1、圖2比對分析：通過比對ILS 420 14/10天線系統理論場型圖和NORMARC 12單元天線系統理論場型圖可知：處于標稱值的理想工作狀態時，在左右20°的位置上，ILS420 14/10天線系統（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（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，由于天線系統設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設備和NORMARC 12單元設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，將通過地面產生一個“鏡像”天線陣，航向信號在垂直面內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現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

國內所裝備THALES420設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 結語

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

（1）從校飛結果及設備的參數設置來看，在目前按照設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）如果現場的航向天線發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

[1] THALES ILS420設備手冊[Z].

[2] NM7000B設備手冊[Z].

[3] ICAO文件附件10[Z].endprint

摘 要：THALES 420設備是我國最近幾年引進的第5代儀表著陸設備，該設備集成化程度高，結構設計新穎，通用性高，在使用穩定性方面有出色表現，但是國內諸多機場都出現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。

關鍵詞：儀表著陸設備 ILS420 航道余隙功率比 反射場地坡度 解決建議

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

目前，中國民航系統共安裝了多套THALES ILS420儀表著陸系統設備。自2011年投產以來，陸續出現了多套航向設備在校飛時出現覆蓋受限的情況。本文從系統內部入手，從系統內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天線系統和NORMARC 12單元天線系統理論場型圖比對。

圖1、圖2比對分析：通過比對ILS 420 14/10天線系統理論場型圖和NORMARC 12單元天線系統理論場型圖可知：處于標稱值的理想工作狀態時，在左右20°的位置上，ILS420 14/10天線系統（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（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，由于天線系統設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設備和NORMARC 12單元設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，將通過地面產生一個“鏡像”天線陣，航向信號在垂直面內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現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

國內所裝備THALES420設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 結語

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

（1）從校飛結果及設備的參數設置來看，在目前按照設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）如果現場的航向天線發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

[1] THALES ILS420設備手冊[Z].

[2] NM7000B設備手冊[Z].

[3] ICAO文件附件10[Z].endprint

摘 要：THALES 420設備是我國最近幾年引進的第5代儀表著陸設備，該設備集成化程度高，結構設計新穎，通用性高，在使用穩定性方面有出色表現，但是國內諸多機場都出現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。

關鍵詞：儀表著陸設備 ILS420 航道余隙功率比 反射場地坡度 解決建議

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

目前，中國民航系統共安裝了多套THALES ILS420儀表著陸系統設備。自2011年投產以來，陸續出現了多套航向設備在校飛時出現覆蓋受限的情況。本文從系統內部入手，從系統內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天線系統和NORMARC 12單元天線系統理論場型圖比對。

圖1、圖2比對分析：通過比對ILS 420 14/10天線系統理論場型圖和NORMARC 12單元天線系統理論場型圖可知：處于標稱值的理想工作狀態時，在左右20°的位置上，ILS420 14/10天線系統（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（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，由于天線系統設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設備和NORMARC 12單元設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，將通過地面產生一個“鏡像”天線陣，航向信號在垂直面內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現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

國內所裝備THALES420設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 結語

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

（1）從校飛結果及設備的參數設置來看，在目前按照設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）如果現場的航向天線發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

[1] THALES ILS420設備手冊[Z].

[2] NM7000B設備手冊[Z].

[3] ICAO文件附件10[Z].endprint