儀表著陸設備下滑道偏差與抖動原因分析

王斌

（西部機場集團青海機場有限公司運行管理部通導，青海 西寧 810007）

儀表著陸設備下滑道偏差與抖動原因分析

王斌

（西部機場集團青海機場有限公司運行管理部通導，青海 西寧 810007）

本文介紹了儀表著陸系統工作原理，對造成下滑道彎曲抖動產生偏差原因的進行剖析，得出一系列解決的方案。

儀表；著陸系統；抖動；偏差

1 儀表著陸系統基本工作原理

儀表著陸系統主要由航向信標（LOC/LLZ）、下滑信標（GS/GP）、測距儀（DME）或指點信標（MB）組成，三者分別向飛機提供水平、垂直和距離引導信息，航向天線陣位于跑道中心延長線距跑道端200～400m位置，下滑天線陣位于跑道一側，到跑道中心線和跑道入口的距離分別為120m和300m，如圖1所示。

圖1

飛機在進近著陸過程中通過分別比較兩個音頻信號（90Hz和150Hz）調制度的大小來確定航道和下滑道，面對航向和下滑天線陣（即進近方向），航道右側150Hz調制度大于90Hz調制度，航道左側90Hz調制度大于150Hz調制度，而下滑道上方則是90Hz調制度大于150Hz調制度，下方150Hz調制度大于90Hz調制度。當航向引導信息和下滑引導信息的90Hz調制度與150Hz調制度均相等時（即調制度差DDM為0時），飛機就已對準跑道中心線并以3°角開始下滑，直至飛機安全降落在跑道上。

2 造成下滑道彎曲抖動原因

下滑道是指飛機在進近著陸過程中將飛機沿特定軌跡安全引導至跑道面的導航信息，這條特定的軌跡（下滑道）一般與跑道水平面夾角為3°，其主要是由下滑信標產生的CSB（載波加邊帶）信號與SBO（純邊帶）信號經天線輻射后，在外場形成直達波與地表反射波，然后二者在空間通過矢量疊加而成。

下面就以儀表著陸系統零基準下滑信標為例，對造成下滑道彎曲或抖動的基本原因進行三方面的淺析。

2.1 信號的相位

90Hz與150Hz信號主要在設備低頻部分產生，并以等幅同相(90+150Hz)與等幅反向（90-150Hz）的方式合成，其標準合成波形如圖2。

圖2

90+150Hz信號對載波（CSB）進行調制，90-150Hz信號對邊帶（SBO）進行調制，二者經下滑天線分配網絡以嚴格的幅相關系進行分配后送至SBO天線與CSB天線，如圖3。

圖3

CSB與SBO信號的90Hz與150Hz分量在空間不同的垂直方位角（θv）上通過各自疊加形成不同的90Hz電場（E90）和150Hz電場（E150），但在垂直方位角θv=3°，即下滑道上時，90Hz電場與150Hz電場相等，當90Hz或150Hz任一分量在空間相位不正確時，將導致下滑道上的90Hz電場不等于150Hz電場，從而引起下滑道的偏移。

以某機場零基準下滑信標為例，其工作頻率f=329．9MHz，CSB 天線掛高為 h=4．3469m(1719.659°)，SBO天線掛高為H=8．6938m(3439.318°)，在垂直方位角θv=3°時的90Hz場強與150Hz場強分別為：

從以上分析計算可以看出經地面反射的SBO信號90Hz分量相位發生變化后，在垂直方位角 θv=3°（即下滑道）上90Hz電場強度不等于150Hz電場強度。CSB信號與SBO信號只有在0°或180°合成，方可得到正確的輻射場型和下滑道。

2.2 信號的覆蓋

零基準下滑信標的覆蓋主要取決于CSB信號，其空間覆蓋范圍與該信號的放大倍數成線性正比關系，例如將航道發射機內載波功率值（COU CSB POWER）設置為1W，其功放輸出功率應接近1W（功率輸出容差：±0．2dB），如果實測輸出功率大于機內功放設置功率值，表明航道發射機CSB信號功放組件工作于非線性區域，導致CSB信號覆蓋過大，在空間傳播遇到大型障礙物（如高山等）時產生多路徑反射，反射CSB信號在空間與航道信號疊加后引起航道彎曲。

2.3 信號的電磁干擾

下滑信標的干擾現象多為下滑道抖動劇烈、下滑道發生偏差或消失等現象，其主要是由外部干擾源的工作頻率和信號強度引起，當干擾源工作頻率與下滑信標工作頻率接近且在空間滿足一定的數學條件時，信號發生疊加，從而會引起下滑道的劇烈抖動或偏差，如果干擾源信號強度遠大于下滑信標信號強度，則會導致下滑道的消失。

3 解決方案

3.1 相位幅度與場地的檢查

（1）檢查低頻信號90+150Hz、90-150Hz二者的合成幅度及相位。

（2）檢查下滑天線分配網絡、下滑天線饋電線纜衰減、下滑天線陣子的幅度和相位，確保CSB與SBO信號進行定相后有正確的空間合成幅相關系。

（3）檢查下滑天線陣前方信號反射區與下滑天線陣保護區符合《航空無線電導航臺和空中交通管制雷達站設置場地規范（MH/T4003-1996）》相關要求。

3.2 發射機載波功放組件、功率分配及天線增益的檢查

（1）檢查發射機內CSB信號功放組件是否工作在線性區域內。

（2）檢查下滑天線分配網絡幅度分配與CSB、SBO信號輸出功率是否對應匹配。

（3）檢查天線陣子的增益。

在滿足飛行程序的前提下可適當降低CSB功率。

3.3 電磁環境管理

結合《民用機場電磁環境保護區域劃定規范與保護要求（AC-118-TM-2011-01）》，制定本機場電磁環境管理規定和電磁干擾應急預案，與地方無線電管理委員會定期開展機場電磁環境檢測與評估，嚴厲查處非法干擾源，提高機場電磁環境運行質量。

4 結語

本文通過對幾種可能影響下滑道穩定的原因進行了分析，得出相應的解決方案，對產生的原因只是停留在推測階段，希望在今后工作中逐步確定真正的產生原因。

[1]WILCOX MKⅡ儀表著陸系統．民航局通導處．

[2]NM3500系列儀表著陸設備．民航學院電子工程系．

V241.0

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1671-0711（2017）10（下）-0064-02