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      地形遮蔽對航向信號覆蓋的影響分析

      2019-09-10 03:46:59吳疆
      學(xué)習(xí)與科普 2019年17期
      關(guān)鍵詞:天線陣場強航向

      吳疆

      引言

      近年來,國內(nèi)某些機場出現(xiàn)了航向信號覆蓋不足,多角度限用的情況,對進離場程序的設(shè)立和實施帶來了負面影響,其原因往往是忽視了機場附近地形的影響。本文從信號空間傳播原理出發(fā),分析地形遮蔽對航向信號覆蓋的影響。

      一、航向信號覆蓋規(guī)范

      依據(jù)附件10的要求,飛行高度取跑道頭標(biāo)高以上600米、中間和最后進場區(qū)內(nèi)最高點的標(biāo)高以上300米、截獲下滑道的高度三者之一(以較高的為準(zhǔn)),所獲取的航道信號必須穩(wěn)定、清晰且強度必須大于等于5uV(-93dBm)。

      二、航向信號的損耗

      航向天線陣向空間輻射電磁波信號,在發(fā)射端到接收端的傳輸路徑上,信號由直射波和反射波共同構(gòu)成。直射信號、反射信號在傳播過程中都伴隨著信號的衰減。

      (一)直射信號損耗,距離越遠,損耗越大。

      此外,機場附近的地形遮蔽,可能造成信號的阻擋損耗。發(fā)射端與接收端相連的直線稱為視線,一旦有障礙物阻隔了這條直線便會影響空間信號的場強(航向信號頻率高,波長短,衍射能力弱)。圖1(a)為某機場35°處信號限用的地形,可見高山遮蔽了視線,阻擋了信號。

      在實際校飛結(jié)論中,我們往往忽略了另一方面的影響,如下圖(b)為某機場10°限用的視線與地形,此時障礙物低于視線,收發(fā)兩端通視,信號仍產(chǎn)生了衰減。造成這一現(xiàn)象,是因為障礙物進入了信號的菲涅爾區(qū)。

      (二)反射信號損耗

      對于航向反射信號,需要考慮天線陣前方的土面傾角,若天線陣前方場地為上坡,即天線陣基礎(chǔ)面低于跑道平面,甚至跑道入口與天線陣無法通視時,反射信號強度受較大衰減。航向天線陣垂直面場型由實際天線與地面鏡像天線合成信號得到:

      對于投產(chǎn)校驗覆蓋科目而言,作圓弧飛行,其與航向天線陣夾角約為0.764°。設(shè)航向天線陣前傾角為0.2°,則飛機相對地面實際仰角為0.564°。信號在16.25°處取得最大場強,并向兩側(cè)逐漸減弱,0.564°處的場強顯然小于0.764°處的場強,可見航向天線陣前方土面成上坡趨勢會造成信號的衰減。

      三、增強信號的方法:針對信號可能出現(xiàn)的衰減情況,提出切實可行的改進方案。

      由此可見,當(dāng)天線高度提高一倍時,波瓣增益可以增加近6dB。利用MATLAB仿真,可得到不同天線高度對應(yīng)的垂直面場型。

      (二)天線類型:對于雙頻航向信標(biāo)而言,其水平面輻射信號的場強實際是航道CSB與余隙CSB信號的大小,且隨天線數(shù)目及ADU分配關(guān)系的不同而改變。

      地形遮蔽會引起信號反射,造成衰減,通??梢杂肂BP來衡量天線陣多路徑反射抑制的能力,其意義是SBO經(jīng)反射影響航道的大小。隨著天線數(shù)目的增加,天線陣產(chǎn)生的信號波束變窄,受障礙物影響變小,干擾抑制能力增強。這是因為相同功率下,多天線系統(tǒng)航道主瓣得到壓縮,能量集中在跑道上,航道結(jié)構(gòu)更好。通常而言,選擇多單元天線陣能減小小角度地形遮蔽的影響。

      除此之外,廠家在設(shè)計過程中,通過降低大角度余隙信號強度,達到減小余隙信號對航道結(jié)構(gòu)影響的目的,殊不知這種設(shè)計理念也是造成了信號覆蓋不足的原因。

      四、結(jié)語:

      天線陣的類型決定了航向信號水平面輻射場型,對信號強度影響大。因此,我們在選型安裝之前,要勘測周邊地形、山體、障礙物、運行標(biāo)準(zhǔn)等,考量航向信號水平面的傳播,確定設(shè)備類型、天線數(shù)量及型號。

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