下滑角和入口高度與M型天線掛高關系的數值分析

劉宇

（民航山西空管分局，山西太原030031）

下滑角和入口高度與M型天線掛高關系的數值分析

劉宇

（民航山西空管分局，山西太原030031）

隨著中國民航事業的蓬勃發展，各大小城市也開始進行機場的建設，引進先進的機場設施，特別是機場儀表著陸系統（也稱“盲降系統”），已經成為機場運行中一個至關重要的環節。而下滑設備是儀表著陸系統中重要的組成部分，其天線分為零基準天線、邊帶基準天線、M型天線，下滑角和入口高度是下滑設備中最重要的技術參數。對下滑角和入口高度與M型天線掛高的關系進行了詳細的對比，通過數值計算和分析天線掛高變化對下滑角和入口高度的影響。

下滑角；入口高度；M型天線掛高；DDM曲線

在儀表著陸系統下滑信標飛行校驗中，下滑角和入口高度是最重要的技術參數。通常可通過改變下滑天線的掛高、偏置或天線輻射信號的強度、相位等方法來改變下滑角和入口高度的值，以滿足飛行校驗的要求。本文通過數值計算模型具體分析天線掛高變化對下滑角和入口高度的影響。

1 確定條件下下滑角和入口高度理論計算

假設下滑信標的頻率為335.0 MHz，下滑天線距跑道入口垂直距離為300 m，下滑天線距跑道中心線的水平距離為120 m，下天線掛高4.28 m，中天線掛高8.56 m，上天線掛高12.83 m，下天線偏置為0.23 m，上天線偏置為-0.38 m。在上述基礎參數上，利用下滑天線掛高公式可以計算得到入口高度為16.833 5 m，下滑角為3.005 3°。

2 掛高變化對下滑角和入口高度的影響

2.1 下天線掛高發生改變

在其他參數不變的情況下，改變下天線的掛高后，通過計算得出掛高的變化是否對入口高度和下滑角有所影響，如表1所示。從表1的計算結果可以看出，下天線掛高的變化對入口高度和下滑角的影響很小，掛高變化20 cm后入口高度僅變化0.5 cm。下天線掛高降低或升高20 cm后，距跑道入口水平距離300 m和1 830 m處的DDM曲線分別如圖1和圖2所示。

表1 下天線掛高變化對入口高度和下滑角的影響

從圖1和圖2的DDM曲線變化情況可以看出，在300 m和1 830 m處，DDM變化趨勢相同。

圖1 下天線掛高變化對距跑道入口300 m處DDM曲線的影響

圖2 下天線掛高變化對距跑道入口1 830 m處DDM曲線的影響

在3°仰角附近的下滑道區域，下天線掛高變化對DDM曲線的影響很小，3條DDM曲線基本重合。而在低仰角位置，下天線掛高降低后，DDM值有一定的增大；下天線掛高升高后，DDM值有一定的減小。這主要是由于下天線輻射的CSB信號較大，改變下天線掛高后，CSB信號的最大輻射仰角改變，但對下滑道的形成并無明顯影響。

2.2 中天線掛高發生改變

在其他參數不變的情況下，改變中天線的掛高，計算出掛高變化是否對入口高度和下滑角有所影響，結果見表2.

表2 中天線掛高變化對入口高度和下滑角的影響

從表2的計算結果可以看出，中天線掛高的變化對入口高度和下滑角的影響很大，掛高變化20 cm后，入口高度變化量約為0.4 m，對應的下滑角變化量為0.07°。中天線掛高降低或升高20 cm后，距跑道入口水平距離300 m及1 830 m處的DDM曲線分別如圖3和圖4所示。

圖3 中天線掛高變化對距跑道入口300 m處DDM曲線的影響

圖4 中天線掛高變化對距跑道入口1 830 m處DDM曲線的影響

從圖3和圖4的DDM曲線變化情況可以看出，在300 m和1 830 m處，DDM變化趨勢相同。當中天線掛高降低時，DDM值增大，DDM零點對應的仰角升高；當中天線掛高升高時，DDM值減小，DDM零點對應的仰角減小。這主要是由于中天線輻射的SBO信號最大，其掛高對下滑道的形成起到直接的影響。降低中天線掛高后，SBO波瓣的零點升高，即下滑角升高，進而造成入口高度抬高；反之，當中天線掛高降低后，SBO波瓣的零點降低，即下滑角降低，進而造成入口高度下降。從圖3和圖4的DDM曲線中還能看出，無論在距跑道入口300 m的近場，還是距跑道入口1 830 m的遠場，中天線的掛高變化后，DDM曲線在2°～4°的仰角范圍內都保持良好的線性。

2.3 上天線掛高發生改變

在其他參數不變的情況下，改變上天線的掛高，計算出掛高變化是否對入口高度和下滑角有所影響，如表3所示。

表3 上天線掛高變化對入口高度和下滑角的影響

從表3可以看出，上天線掛高的變化對入口高度和下滑角的影響很小，掛高變化20 cm后，入口高度僅變化約1 cm。上天線掛高降低或升高20 cm后，與跑道入口的水平距離300 m和1 830 m處的DDM曲線分別如圖5和圖6所示。

圖5 上天線掛高變化對距跑道入口300 m處DDM曲線的影響

圖6 上天線掛高變化對距跑道入口1 830 m處DDM曲線的影響

從圖5和圖6的DDM曲線變化情況可以看出，在300 m和1 830 m處，DDM變化趨勢相同。從DDM曲線來分析，當上天線掛高降低后，DDM曲線斜率減小；反之，DDM曲線斜率增大。與下天線掛高變化對DDM曲線的影響類似，上天線掛高變化后，DDM值在3°附近的下滑道區域基本保持不變，因此對入口高度和下滑角的影響很小。在M型下滑天線陣中，上天線輻射的SBO信號比中天線小6 dB，其掛高變化對3°下滑角附近的場強影響不大。

3 總結

從上述的數值分析結果可以看出，在M型下滑天線陣中，中天線掛高的變化直接影響到入口高度和下滑角的結果，而下天線和上天線掛高的變化對入口高度和下滑角的影響很小。

此外，距跑道入口水平距離300 m處和1 830 m處，DDM隨天線掛高變化的趨勢相同，這表明掛高變化引起的DDM變化在近場和遠場保持一致。

〔編輯：劉曉芳〕

TN820

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.007

2095－6835（2017）16－0007－03