THALES 420航向余隙信号覆盖不够的相关分析和建议

摘 要：THALES 420设备是我国最近几年引进的第5代仪表着陆设备，该设备集成化程度高，结构设计新颖，通用性高，在使用稳定性方面有出色表现，但是国内诸多机场都出现了余隙信号在航向天线阵左右20度附近，因信号幅度超限，造成校飞限用等问题，本文从理论上分析问题所在，并提出了解决建议。

关键词：仪表着陆设备 ILS420 航道余隙功率比 反射场地坡度 解决建议

中图分类号：TN74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（a）-0088-02

目前，中国民航系统共安装了多套THALES ILS420仪表着陆系统设备。自2011年投产以来，陆续出现了多套航向设备在校飞时出现覆盖受限的情况。本文从系统内部入手，从系统内在分析了问题的原因，并提出了几条解决问题的办法。

1 理论场型比对分析

（1）ILS 420 14/10天线系统和NORMARC 12单元天线系统理论场型图比对。

图1、图2比对分析：通过比对ILS 420 14/10天线系统理论场型图和NORMARC 12单元天线系统理论场型图可知：处于标称值的理想工作状态时，在左右20°的位置上，ILS420 14/10天线系统（余隙CSB功率/航道CSB功率=2.52/3.02=0.694）的余隙信号强度比跑道中心线上航向信号强度小18 dB，而NORMARC 12单元天线系统（余隙CSB功率/航道CSB功率=20/20=1.0）的余隙信号强度比跑道中心线上航向信号强度小12 dB；在左右35°的位置上，ILS420 14/10天线系统的余隙信号强度比跑道中心线上航向信号强度小23 dB，而NORMARC 12单元天线系统的余隙信号强度比跑道中心线上航向信号强度小20 dB。也就是说，由于天线系统设计理念的不同和余隙/航道CSB功率比的不同，在理想场型时如果ILS420 14/10设备和NORMARC 12单元设备在航道中心线上信号强度相同，则前者在左右20°的余隙信号要比后者低6 dB， 前者在左右35°的余隙信号要比后者低3 dB。

2 抬高天线高度对覆盖的影响

安装在地面上的航向天线阵，将通过地面产生一个“镜像”天线阵，航向信号在垂直面内的辐射场型将由自由空间的辐射场和地面反射特性共同决定的，因此航向信号在垂直方向的最大辐射角度随天线阵高度变化，天线阵越高，最大辐射方向越低。当飞机在低角度高度飞行时（10°以下），天线阵越高，同一高度飞机接收的信号越大；飞机在进近着陆捕获航向信号时，相对于航向天线阵而言处于低角度（低于3°），这时飞机接收信号的强度随飞行高度增加而线性变化，飞机飞得越高，接收到的信号越大。因此增加航向天线阵的高度，也可以有效改善外场信号的覆盖情况。目前，各个机场航向设备天线阵的高度为1.88 m，选取工作频率为110.70 MHz（波长λ=299.8/110.7=2.7082 m），因为校飞覆盖的时候飞机对地高度为600 m，距离为17 NM，因此校飞飞机相对于航向天线阵的仰角为1.092（）。如果将天线阵高度提高到2.50 m，在不考虑航向天线阵前方反射坡度的情况下，外场信号的变化情况计算如下：

同理，如果将天线阵高度提高到3.00 m，通过计算可知外场信号可提高4.04 dB，如果将天线阵高度提高到3.50 m，通过计算可知外场信号可提高5.37 dB。因此通过分析我们发现提高天线高度对信号强度提高比较明显。

3 航向前面场地FSL对覆盖的影响

国内所装备THALES420设备的航向天线阵的高度为1.88 m，选取工作频率为108.7 MHz分析（波长λ=299.8/108.7= 2.758 m），因为校飞覆盖的时候飞机对地高度为600 m，距离为17 NM，因此校飞飞机相对于航向天线阵的仰角为1.092°

（）。

分析：如果天线阵前方的纵向坡度FSL：0.3°，校飞飞机相对于航向天线阵的仰角为1.092°，折算反射面后信号角度为1.092°-0.3°=0.792°。

当天线阵子高度为1.88 m时，通过天线理论计算航向信号在纵向的最大辐射角度为θ={（2∏/2.71）×1.88×sin（θ）=∏/2}=21.1°，当仰角为1.092°时，接受到的信号为log（sin（2∏/2.7082）×1.88×sin1.092）=-21.6 dB。当仰角为0.792°时，接受到的信号为log（sin（2∏/2.7082）×1.88×sin 0.792）=-24.4 dB。当考虑坡度时信号比理想反射平面小24.4 dB-21.6 dB=2.8 dB。因此如果天线阵前方场地坡度是上升的情况，平整反射面对信号强度的提高也有不错的效果。

4 结语

通过现场的测试，我们发现各个机场的420航向设备，各路衰减基本一致，因此要解决余隙覆盖不够问题，我们要从系统功率、和天线高度等几个方面入手，本文认为有以下几个解决方式。

（1）从校飞结果及设备的参数设置来看，在目前按照设备安装说明书的建议值（航向CSB 15W、余隙CSB 7.5W）以及所采用的1.88 m天线支撑杆的情况下，余隙的信号强度曲线分布与飞行校验所要求的最低值非常接近。在提高余隙功率（从7.5 W提升到20 W以上）后，余隙信号的分布可基本满足校飞的要求，但从理论上讲，抬高余隙功率可能会对航道信号造成一些影响。

（2）现场测试台点的航向天线高度都为1.88 m，通过计算分析可知，抬高天线阵高度可以改善航向信号的低角度外场信号强度，满足校飞的覆盖要求。

（3）如果现场的航向天线发射场地上升坡度比较大，可以通过平整场地来提高信号强度。

参考文献

[1] THALES ILS420设备手册[Z].

[2] NM7000B设备手册[Z].

[3] ICAO文件附件10[Z].