DVOR導(dǎo)航臺遷址的實例分析與啟示

陸逸華

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，原有的DVOR導(dǎo)航臺與周邊環(huán)境不兼容的情況越來越嚴重，研究全向信標(biāo)（VOR）遷址問題日益重要。我們利用基于幾何繞射理論（GTD/UTD）的電磁模型，對其進行建模研究和系統(tǒng)分析。地網(wǎng)尺寸和高度是主要影響因素，另外不同的地面視為不同的輻射天線和工作環(huán)境，調(diào)幅信號的估計值是地網(wǎng)尺寸、高度以及環(huán)境的函數(shù)，這些研究結(jié)論有助于VOR導(dǎo)航臺站的選址、遷址及性能分析。

【關(guān)鍵詞】多普勒全向信標(biāo) 9960Hz調(diào)幅 電磁建模

1 概述

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，原有的DVOR導(dǎo)航臺與周邊環(huán)境不兼容的情況越來越嚴重，研究DVOR遷址問題日益重要。一般而言，在現(xiàn)有的選址條件下需要架高VOR設(shè)備才能提供最佳的信號覆蓋。浦東機場擴建工程需要對終端VOR臺站進行遷址。經(jīng)多方評估，原臺遷址至一個停車庫的頂部，在DVOR設(shè)備安裝之前，根據(jù)空中交通管制要求，DVOR（主要是51和71度徑向）需要滿足浦東國際機場的進離場要求。根據(jù)分析，DVOR地網(wǎng)直徑設(shè)計為22.9米，地網(wǎng)高度設(shè)計為38.1米。通過電磁建?？梢源_定輻射信號有缺陷的原因。如果DVOR天線安裝在離地高度15.8米的地網(wǎng)上，就沒有前述的信號輻射問題，這時地網(wǎng)離停車庫屋頂?shù)母叨戎挥?.6米。本文論述了理論分析的過程，這些研究結(jié)論對DVOR臺站的選址、遷址及性能分析有一定的參考價值。

2 建模分析

2.1 近場散射程序

假定多普勒天線輻射一個理想信號（但是沒有提供準(zhǔn)確的結(jié)果分析）。1970年代開發(fā)的一個通用電磁程序—近場散射程序（NZBSC）2，目前已演進為NZBSC 3.4版本。NZBSC程序利用幾何光學(xué)（GO）和幾何繞射理論（GTD/UTD）電磁理論，可對單邊緣、雙邊緣、彎曲邊緣、角、邊坡衍射機制進行建模分析，此程序可用于浦東國際機場多邊形地網(wǎng)的建模，也可以用于其他進近VOR臺站或航路VOR臺站地網(wǎng)的建模。

地網(wǎng)尺寸及多普勒天線分布如圖1所示。NECBSC程序有DVOR輸入和輸出參數(shù)。輸入?yún)?shù)包括一根中央天線和50根邊帶天線，每一個全向信標(biāo)天線以環(huán)天線建模；另外還包括地網(wǎng)的幾何尺寸和形狀，散射體、飛行航路等。輸出參數(shù)有DVOR天線的輻射場型或近場電場強度。輸出的空間合成信號經(jīng)過現(xiàn)有的接收機算法處理后，得到方位誤差。修正的接收機處理算法輸出9960 Hz調(diào)幅信號。

2.2 多普勒處理器和9960 Hz調(diào)制

模型中使用的后處理器主要執(zhí)行功能：一計算9960Hz接收信號的調(diào)制度，二計算DVOR的方位誤差。如圖2所示，接收機的整個接收信號為直射和反射信號的矢量和。反射信號影響接收機接收到的9960 Hz調(diào)制信號。在多徑環(huán)境下，DVOR載波和邊帶信號存在空間相關(guān)的差異，其比率決定了調(diào)制度。這些差異導(dǎo)致調(diào)制度的實際變化。為了對9960 Hz信號調(diào)制度建模，圖2對9960 Hz 濾波器輸出進行了分析。

3 結(jié)論與建議

基于模型分析可得出以下結(jié)論：

（1）9960Hz 信號調(diào)幅的變化量是地網(wǎng)尺寸和離地高度的函數(shù)。

（2）VOR 周圍存在的建筑物增加了方位誤差和9960Hz 調(diào)制度，除非信號覆蓋內(nèi)建筑物之間有孔徑，一般情況下不會使系統(tǒng)超出容限。

隨著區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，原有的DVOR導(dǎo)航臺與周邊環(huán)境不兼容的情況越來越嚴重。根據(jù)前述研究，VOR地網(wǎng)高度（例如地網(wǎng)高度為38.1米）增大了方位誤差和調(diào)制度的精度。此外，增加地網(wǎng)尺寸（目前直徑為22.9米）卻不減小地網(wǎng)高度，也不會減小方位誤差和調(diào)制度的粗糙度。因此，無論是新建DVOR導(dǎo)航臺站的選址還是原有DVOR臺站的遷址，亦或是NDB改造為DVOR臺站，未來的選址離地高度最好大于30.5米（約等于100英尺），并需要理想的周邊環(huán)境。

參考文獻

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作者單位

民航華東空管局設(shè)備維修中心浦東導(dǎo)航室 上海市 200335endprint