NM7000B下滑信標(biāo)CSB信號調(diào)制不平衡對 下滑角的影響

段毅琦

（云南機(jī)場集團(tuán)有限責(zé)任公司德宏芒市機(jī)場，云南 德宏 678400）

1 正交調(diào)制

NM7000B儀表著陸系統(tǒng)信號調(diào)制方式為正交幅度調(diào)制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。正交幅度調(diào)制是使用兩個相位相差90°的載波信號對基帶信號分別進(jìn)行幅度調(diào)制再相加的調(diào)制方式。正交幅度調(diào)制也稱為I/Q調(diào)制，I信號（IN-phase）直接與載波進(jìn)行調(diào)制，Q信號（Quadrature）與相移90°之后載波進(jìn)行調(diào)制。NM7000B使用正交調(diào)制主要是為了使調(diào)制信號某些參數(shù)能通過軟件來進(jìn)行控制。

2 CSB信號及SBO信號

設(shè)FCSB(θ)和FSBO(θ)分別為下滑天線陣對CSB信號和SBO信號產(chǎn)生的方向性函數(shù)，I（t）和Q（t）分別為CSB同相通道信號和正交通道信號。

下面以CSB信號為基準(zhǔn)，對于CSB信號，I通道與Q通道基帶信號相同：

調(diào)制后的SBO信號為：

式中，φ僅為SBO信號與CSB信號的載波的相位差，并不是已調(diào)信號的相位差。

3 相位差對SBO信號的影響

將式（6）整理后可得：

根據(jù)正交調(diào)制解調(diào)的原理，CSB信號解調(diào)濾波后為:

SBO信號解調(diào)濾波后為：

從式（7）中可以看出，雖然當(dāng)SBO信號與CSB信號存在相位差時，SBO信號中產(chǎn)生了cosΦ相關(guān)諧波和sinΦ相關(guān)諧波，但是經(jīng)過解調(diào)濾波后只存在cosΦ相關(guān)諧波。改變相位Φ本質(zhì)上就是改變SBO信號的幅度，并且只會讓SBO信號的幅度減小。

4 相位差對DDM的影響

機(jī)載接收機(jī)接收到的解調(diào)信號為SBO與CSB的和信號，經(jīng)整理可得：

正常情況下SBO信號的方向性函數(shù)FSBO(θ)在下滑角為0時，CSB基帶信號中90Hz調(diào)制度m90和150Hz調(diào)制度m150是相等的。更改相位和SBO信號的幅度系數(shù)不會影響下滑角，只會影響下滑道寬度。但是在NM7000B軟件飛行校驗頁面中可以直接控制DDM，在校飛時，略微修改校飛軟件窗口中的DDM，可以略微修改下滑角，修改幅度為-0.7~0.7。在修改DDM時，觀察監(jiān)控窗口中航道信號CL的DDM是等量變化的（或者從設(shè)備的COU CSB口接外場測試儀）。而航道信號CL是MCU混合出來的CSB信號，其實修改的就是式（13）中CSB基帶信號的調(diào)制度差m150–m90。為滿足使用需要，有時需要修改CSB基帶信號的調(diào)制度差m150–m90，也就是上式中CL的DDM。在某些情況下，這個值不為0。

從式（13）中可以看出C：SB基帶信號的調(diào)制度差m150–m90不為0時，更改相位和SBO信號的幅度系數(shù)會影響到DDM，同時下滑角也會發(fā)生改變。

5 仿真分析

根據(jù)ICAO規(guī)范要求，在半航道扇區(qū)=0.880處，DDM=0.0875。對于M型下滑天線

引用《導(dǎo)航原理與系統(tǒng)》（7—109）公式。

根據(jù)計算得到K=11.67%。

以芒市機(jī)場下滑角為例，假設(shè)已經(jīng)通過軟件調(diào)整CSB調(diào)制度差m150–m90，且修正后無相位差的下滑角為3.5°，m150–m90=0。根據(jù)式（13）和（14），通過MATLAB進(jìn)行仿真計算：

當(dāng)m150-m90=0.7時，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數(shù)關(guān)系圖如圖1所示，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數(shù)關(guān)系表如表1所示。

圖1 CSB調(diào)制度差為0.7時相位差與下滑角函數(shù)關(guān)系圖

表1 CSB調(diào)制度差為0.7時相位差與下滑角函數(shù)關(guān)系表

m150–m90=0.3時，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數(shù)關(guān)系圖如圖2所示，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數(shù)關(guān)系表如表2所示。

表2 CSB調(diào)制度差為0.3時相位差與下滑角函數(shù)關(guān)系表

圖2 CSB調(diào)制度差為0.3時相位差與下滑角函數(shù)關(guān)系圖

m150–m90= – 0.7時，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數(shù)關(guān)系圖如圖3所示，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數(shù)關(guān)系表如表3所示。

圖3 CSB調(diào)制度差為-0.7時相位差與下滑角函數(shù)關(guān)系圖

表3 CSB調(diào)制度差為-0.7時相位差與下滑角函數(shù)關(guān)系表

通過圖3可以看出，相位差較小時對下滑角影響不大，但是相位差比較大時對下滑角的影響比較明顯，呈指數(shù)型增長。由此，在調(diào)節(jié)相位差時，若下滑角變化比較明顯，則考慮是否相位差沒有調(diào)到0°。同時可以看出，CSB信號調(diào)制度差m150–m90為負(fù)值時，調(diào)節(jié)相位差只會增大下滑角，CSB信號調(diào)制度差m150–m90為正值時，調(diào)節(jié)相位差只會減小下滑角。

由式（13）可以看出，調(diào)節(jié)相位差本質(zhì)上調(diào)整的是SBO信號的功率，但是相位差和功率并不是線性關(guān)系。相位差較小時改變的功率幅度比較小，相位差較大時改變的功率幅度比較大，所以相位差較小時對下滑角影響不大，但是相位差比較大時對下滑角的影響還是比較明顯。

m150– m90= 0.7時，SBO功率 對下滑角 的影響如圖4 所示。

圖4 CSB調(diào)制度差為0.7時SBO功率與下滑角函數(shù)關(guān)系圖

通過圖4 可以看出，直接調(diào)整功率比調(diào)整相位對下滑角的影響更加明顯。校飛調(diào)節(jié)下滑設(shè)備的寬度一般就是調(diào)節(jié)SBO信號的功率，所以在CSB信號調(diào)制度差不為零時，要注意在寬度調(diào)節(jié)時會對下滑角產(chǎn)生略微影響。

6 結(jié)語

目前，設(shè)備的飛行校驗調(diào)試按時間收費，這就要求調(diào)試人員調(diào)整設(shè)備要有效率。大部分手冊里給出的方法都是在理想條件下，但是特殊情況下的一些細(xì)節(jié)容易被忽略，本文通過定量計算，能節(jié)約一些調(diào)試時間，同時，也提醒調(diào)試人員在調(diào)試設(shè)備時要綜合分析。本文只討論了設(shè)備內(nèi)調(diào)整的參數(shù)對下滑角的影響，其實空間中的一些因素對信號也會產(chǎn)生影響，并且更復(fù)雜。比如障礙物造成的多徑效應(yīng)，或者場地不平整造成的航道抖動。但是多徑效應(yīng)在在某種情況下類似于信號疊加之后的調(diào)制不平衡。場地不平整會造成信號在不同空間角度相位不同，類似于CSB信號與SBO信號產(chǎn)生了相位差，同時本文也能為解決一些空間中的信號問題提供一定的思路。