CN111883929B - 一种降低m型下滑天线下滑角的调试方法 - Google Patents

一种降低m型下滑天线下滑角的调试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种降低M型下滑天线下滑角的调试方法，包括：测量目标下滑天线的下滑角；通过理论计算来获取下滑角改变量与插入的电气长度的关系，并根据该关系和所需的下滑角改变量获得所需插入的电气长度；根据电气长度来得到对应的物理长度；关闭发射机；在上天线的发射电缆的电缆头和天线分配单元之间插入转接头，以延长上天线的发射电缆的长度；开启发射机；测量目标下滑天线在调整后的下滑角，比较该下滑角和所需的下滑角，得到比较结果。本发明的降低M型下滑天线下滑角的调试方法通过延长上天线的发射电缆处馈入相位来降低下滑角，可以在机房中直接进行，简单方便，无需高空作业，极大地节省了飞行校验的人力和物力资源。

Description

一种降低M型下滑天线下滑角的调试方法
技术领域
本发明涉及无线电导航技术，尤其涉及下滑天线下滑角的调试方法。
背景技术
在仪表着陆系统中，M型下滑天线因其抗地形干扰能力优于零基准和边带基准天线，目前使用最为广泛。
对于M型下滑天线，众所周知，在飞行校验中，当下滑角偏离标称值3.00°时，可以通过改变天线挂高来调整，即需要若干人带好榔头、扳手、套筒等工具，爬到天线的铁架台上，松开天线螺母后进行高度的机械调节，同时，要将绳子拴在天线上，地面上要有人拉绳子以改变天线高度，但其弊端是工程量大，耗费时间长。
另外还可以在软件上通过改变90Hz与150Hz的调制度差(ddm)也能够调整下滑角，但只能作±0.05°的小范围调整，调整范围小，此外通过ddm调整会带来副作用，影响设备的“校直”参数。
发明内容
本发明旨在提供一种降低M型下滑天线下滑角的调试方法，无需高空作业，且快速有效地调整发射参数，实现下滑角的大幅度降低。
为了实现上述目的，本发明提供一种降低M型下滑天线下滑角的调试方法，包括：
S1：提供彼此连接的目标下滑天线和下滑设备，所述目标下滑天线包括上天线、中天线和下天线，所述下滑设备包括发射机和与其连接的一天线分配单元，上天线、中天线和下天线均通过发射电缆与天线分配单元连接；开启下滑设备的发射机以使得目标下滑天线处于正常工作模式，随后测量目标下滑天线的下滑角；
S2：根据目标下滑天线的特征通过理论计算来获取下滑角改变量与插入上天线的发射电缆和天线分配单元之间的电气长度的关系，并根据该关系和所需的下滑角改变量获得所需插入的电气长度α；
S3：根据所需插入的电气长度α来得到对应的物理长度，该物理长度为发射电缆需要延长的长度；
S4：关闭发射机；
S5：在上天线的发射电缆的电缆头和天线分配单元之间插入一转接头，以延长上天线的发射电缆的长度；
S6：开启发射机；
S7：测量目标下滑天线在调整后的下滑角，比较目标下滑天线在调整后的下滑角和所需的下滑角，得到比较结果。
所述下滑设备还包括一个机柜，该机柜包括所述发射机和多个信号处理模块，所述机柜与一监控混合网络连接；上天线、中天线和下天线均通过接收电缆与所述监控混合网络连接。
所述下滑设备还包括一个近场监控天线，所述近场监控天线与所述机柜连接。
在所述步骤S1中，目标下滑天线的正常工作模式为能够提供飞机进近信号的状态。
在所述步骤S1中，所述目标下滑天线的下滑角通过飞行校验飞机来测量；且在所述步骤S7中，目标下滑天线在调整后的下滑角通过飞行校验飞机来测量。
在所述步骤S3中，所述物理长度L为：
Figure BDA0002601028690000021
Figure BDA0002601028690000022
其中，α为所需插入的电气长度，λ为载波波长，c为光速，f为载波频率，η为电缆传输系数，η在0.66～0.9之间，具体数值由电缆种类而定。
所述步骤S5包括：将上天线的发射电缆从天线分配单元上拧下，在上天线的发射电缆的电缆头和天线分配单元之间以旋拧的方式插入转接头后，拧回天线分配单元的输出口。
在所述步骤S7中，若目标下滑天线在调整后的下滑角位于所需的下滑角的区间范围，则比较结果为满意；反之，比较结果为不满意。
对于I类设备，所需的下滑角在2.95°～3.05°之间；对于II类和III类设备，所需的下滑角在2.95°～3.00°之间。
所述降低M型下滑天线下滑角的调试方法还包括步骤S8：若比较结果为不满意，则根据目标下滑天线在调整后的下滑角和所需的下滑角得到所需的下滑角改变量，根据所需的下滑角改变量，重复所述步骤S2～步骤S7，直到比较结果为满意。
本发明的降低M型下滑天线下滑角的调试方法通过延长上天线的发射电缆处馈入相位来降低下滑角，可以在机房中直接进行，简单方便，无需高空作业，极大地节省了飞行校验的人力和物力资源，且可以快速有效的调整发射参数，实现下滑角的大幅度降低，有效提高调整范围，比通过改变ddm来调节的范围要宽很多。
附图说明
图1是本发明的降低M型下滑天线下滑角的调试方法的原理图，其示出了插入相位的位置。
图2是本发明的降低M型下滑天线下滑角的调试方法所采用的目标下滑天线和监控天线的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
本发明所述的一种降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其包括以下步骤：
步骤S1：提供彼此连接的目标下滑天线1和下滑设备，开启下滑设备的发射机2以使得目标下滑天线1处于正常工作模式，随后测量目标下滑天线1的下滑角θ1；
其中，目标下滑天线1的具体结构如图1和图2所示，专指位于外场的M型的下滑天线，目标下滑天线1包括下滑铁塔11以及位于下滑铁塔11上的上天线A3、中天线A2和下天线A1，上天线A3、中天线A2和下天线A1的高度比为3:2:1。
如图1所示，下滑设备设置为向目标下滑天线1提供发射信号，是地面台站中的设备，其包括一个机柜10，该机柜10包括发射机2和多个信号处理模块，发射机2与一天线分配单元(ADU，也称为天线驱动单元)3连接，机柜10与一监控混合网络4连接，以接收监控混合网络4处理得到的航道信号CL、宽度信号DS和余隙信号CLR(即CL，DS，CLR信号)，将这些信号作为监控数据的一部分，进而探测下滑设备的实时情况；上天线A3、中天线A2和下天线A1均通过发射电缆与天线分配单元3连接，且均通过接收电缆与监控混合网络4连接，使得将上中下天线中的信号耦合一部分作为监控混合网络4的输入，经监控混合网络4处理后产生航道信号CL、宽度信号DS和余隙信号。此外，所述下滑设备还包括一个近场监控天线5，该近场监控天线5设置为在近场区域监控目标下滑天线1的近场信号NF，近场监控天线5与所述机柜10连接，以将近场信号NF传给机柜10，作为监控数据的一个参数。在本实施例中，发射机2的数量可以是两个，并列存在，第一发射机为天线产生CSB信号、SBO信号和CLR信号，第二发射机接假负载；当第二发射机为天线产生CSB信号、SBO信号和CLR信号时，第一发射机接假负载。近场监控天线5在目标下滑天线1的正前方位置，距离目标下滑天线1约80m。
由此，通过开启下滑设备，使得发射机2产生CSB信号、SBO信号和CLR信号，馈送给天线分配单元3，信号经天线分配单元3分配后分别送到目标下滑天线1的上天线A3、中天线A2和下天线A1，使目标下滑天线1向空中辐射信号，合成信号可以为飞机提供具有下滑角的飞机进近信号，实现目标下滑天线1的正常工作模式。目标下滑天线1的正常工作模式为能够提供飞机进近信号的状态。
目标下滑天线的下滑角θ1(以θ1＝3.08°为例)通过飞行校验飞机来测量，具体包括：飞行校验飞机根据目标下滑天线1提供的飞机进近信号在空中飞行，从而得出下滑角度数θ1，通过对讲机告诉地面台站工作人员。地面工作人员也可以和校验飞机机组人员交流，进行地面相应下滑设备的调试，换发射机工作。此外，也可以通过采用其他方法来测量目标下滑天线的下滑角θ1。
步骤S2：根据目标下滑天线1的特征通过理论计算来获取下滑角改变量与插入上天线A3的发射电缆和天线分配单元3之间的电气长度(即相位)的关系，并根据该关系和所需的下滑角改变量获得所需插入的电气长度α。
下滑角改变量与插入上天线A3的发射电缆和天线分配单元3之间的电气长度的关系通过matlab编程计算。
根据M型下滑天线的特征，表1给出了在标准情况下，即上中下天线的高度比为3:2:1，天线距离跑道入口的后撤距离为300m，距离跑道中心线的侧向距离为120m情况下的理论计算的结果。
如表1所示，当未做任何电气馈入时参数为理想值，下滑角为3.002°，调制度差(ddm)的宽度为0.72°，调制度差(ddm)的对称性为50％。
其中，ddm的宽度为ddm为-0.0875对应的度数到+0.0875之间的角度差，0.0875的角度偏移量比上宽度即为对称性。例如，理论上下滑角为3°的位置ddm＝0，偏移0.36°，则ddm为0.0875，角度偏移量与ddm成正比，因此理论上下滑角为3.36°的位置对于ddm＝-0.0875，下滑角为2.64°的位置对应于ddm＝+0.0875，ddm)的宽度为0.72°。此外，若ddm＝0.0875所对应的下滑角的度数为3.35，ddm＝-0.0875对应角度为2.67，则宽度DS为0.35+0.33＝0.68°，则对称性为ddm＝0.0875所对应的下滑角的度数除以宽度DS，即0.35/0.68*100％。
表1下滑角改变量与插入的电气长度的关系
Figure BDA0002601028690000051
由表1可知，当上天线A3的发射端馈入电气长度α为10°时，下滑角为2.995°，下降了0.007°，调制度差(ddm)的宽度增大为0.723°，调制度差(ddm)的对称性增大为50.07％。对于θ1＝3.08°，欲调制理想值3.00°(即下滑角改变量Δθ为0.08°)，根据表格参数，所需插入的电气长度α为35°比较合适。
但是由于外界地形原因，设备发射通过各个环节，如天线分配单元(ADU)输出信号，发射电缆的长度，发射天线的老化等问题，存在误差，实际情况与理论计算的结果不完全一致。
步骤S3：根据所需插入的电气长度α来得到对应的物理长度，该物理长度为上天线A3的发射电缆需要延长的长度。
所述物理长度L为：
Figure BDA0002601028690000061
Figure BDA0002601028690000062
其中，α为所需插入的电气长度，λ为载波波长，c为光速(3*108m/s)，f为载波频率，η为电缆传输系数，一般在0.66～0.9之间，具体数值由电缆种类而定。
在本实施例中，下滑设备的载波工作频率为328.6～335.4MHz。因此，对应的载波波长约为0.9m，相当于4°/cm，再考虑介质的传输系数后，每厘米约4.5°，因此对于35°的相位，发射电缆需要延长的长度为35/4.5＝7.8cm。需要注意的是，7.8cm是指上天线的原来的发射电缆需要延长7.8cm，而不需要关注上、中、下天线的三个发射电缆原来的长度关系。
本发明通过仅仅改变上天线的发射电缆的长度来改变发射角，使得对其他发射参数的影响不大，在可接受范围内，避免了对其它发射参数产生严重的干扰。反之，如果通过改变中天线或下天线的发射电缆长度，则通过软件模拟计算可知，可能无法改变下滑角，而且可能对其它发射参数产生严重的干扰。
步骤S4：关闭发射机2，即将下滑设备的发射机2从开启状态(TX on)切换至关闭状态(TX off)；
步骤S5：在上天线A3的发射电缆的电缆头和天线分配单元3之间插入一转接头，以延长上天线A3的发射电缆的长度，从而延长了两个节点(天线分配单元3与上天线A3)间电气长度。
步骤S5具体包括：
将上天线A3的发射电缆从天线分配单元3上拧下，在上天线A3的发射电缆的电缆头和天线分配单元3之间以旋拧的方式插入转接头后，拧回天线分配单元3的输出口；
在实际处理中，延长上天线A3的发射电缆的长度通过在上天线A3的发射电缆的电缆头和天线分配单元3之间插入转接头来进行。在没有加入转接头时，电缆的电缆头与天线分配单元3通过旋拧的方式连接，两者的连接就好比拖线板的插头和插座的关系。转接头一般是金属结构，转接头是两边分别为一个公头和一个母头的螺纹螺母。转接头的一端通过旋拧方式套设于发射电缆的电缆头上，另一端通过旋拧方式插设于天线分配单元(ADU)3的输出端，由此实现了使得转接头通过旋拧的方式串联加入，使转接头起到短电缆或者拖线板的作用，以延长上天线的发射电缆的长度。
需要注意的是，上天线A3的发射电缆延长的长度不是转接头本身的长度，因为转接头有一段螺纹会拧入到发射电缆的电缆头中。
步骤S6：开启发射机2，即，将下滑设备的发射机2从关闭状态切换至开启状态；
步骤S7：测量目标下滑天线1在调整后的下滑角，比较目标下滑天线1在调整后的下滑角和所需的下滑角，得到比较结果。
其中，目标下滑天线1在调整后的下滑角通过飞行校验飞机来测量，具体的测量方式与步骤S1中的测量方式相同。
对于I类设备，所需的下滑角在2.95°～3.05°之间即可，对于II类和III类设备，所需的下滑角在2.95°～3.00°之间即可。根据不同运行标准，若目标下滑天线1在调整后的下滑角位于所需的下滑角的区间范围，则比较结果为满意；反之，比较结果为不满意。
此外，还可以包括步骤S8：若比较结果为不满意，则根据目标下滑天线1在调整后的下滑角和所需的下滑角得到所需的下滑角改变量，根据所需的下滑角改变量，重复步骤S2～步骤S7(即结合表格中的参数，再做微调)，直到比较结果为满意。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (8)

1.一种降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其特征在于，包括：
步骤S1：提供彼此连接的目标下滑天线（1）和下滑设备，所述目标下滑天线（1）包括上天线（A3）、中天线（A2）和下天线（A1），所述下滑设备包括发射机（2）和与其连接的一天线分配单元（3），上天线（A3）、中天线（A2）和下天线（A1）均通过发射电缆与天线分配单元（3）连接；开启下滑设备的发射机（2）以使得目标下滑天线（1）处于正常工作模式，随后测量目标下滑天线（1）的下滑角；
步骤S2：根据目标下滑天线（1）的特征通过理论计算来获取下滑角改变量与插入上天线（A3）的发射电缆和天线分配单元（3）之间的电气长度的关系，并根据该关系和所需的下滑角改变量获得所需插入的电气长度α；
步骤S3：根据所需插入的电气长度α来得到对应的物理长度，该物理长度为发射电缆需要延长的长度；
步骤S4：关闭发射机（2）；
步骤S5：在上天线（A3）的发射电缆的电缆头和天线分配单元（3）之间插入一转接头，以延长上天线（A3）的发射电缆的长度；
步骤S6：开启发射机（2）；
步骤S7：测量目标下滑天线（1）在调整后的下滑角，比较目标下滑天线（1）在调整后的下滑角和所需的下滑角，得到比较结果；
在所述步骤S7中，若目标下滑天线（1）在调整后的下滑角位于所需的下滑角的区间范围，则比较结果为满意；反之，比较结果为不满意；
步骤S8：若比较结果为不满意，则根据目标下滑天线（1）在调整后的下滑角和所需的下滑角得到所需的下滑角改变量，根据所需的下滑角改变量，重复所述步骤S2~步骤S7，直到比较结果为满意。
2.根据权利要求1所述的降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其特征在于，所述下滑设备还包括一个机柜（10），该机柜（10）包括所述发射机（2）和多个信号处理模块，所述机柜（10）与一监控混合网络（4）连接；上天线（A3）、中天线（A2）和下天线（A1）均通过接收电缆与所述监控混合网络（4）连接。
3.根据权利要求2所述的降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其特征在于，所述下滑设备还包括一个近场监控天线（5），所述近场监控天线（5）与所述机柜（10）连接。
4.根据权利要求1所述的降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其特征在于，在所述步骤S1中，目标下滑天线（1）的正常工作模式为能够提供飞机进近信号的状态。
5.根据权利要求1所述的降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述目标下滑天线（1）的下滑角通过飞行校验飞机来测量；且在所述步骤S7中，目标下滑天线（1）在调整后的下滑角通过飞行校验飞机来测量。
6.根据权利要求1所述的降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述物理长度L为：
L=
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，α为所需插入的电气长度，λ为载波波长，c为光速，f为载波频率，η为电缆传输系数，η在0.66~0.9之间，具体数值由电缆种类而定。
7.根据权利要求1所述的降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其特征在于，所述步骤S5包括：将上天线（A3）的发射电缆从天线分配单元（3）上拧下，在上天线（A3）的发射电缆的电缆头和天线分配单元（3）之间以旋拧的方式插入转接头后，拧回天线分配单元（3）的输出口。
8.根据权利要求1所述的降低M型下滑天线下滑角的调试方法，其特征在于，对于I类设备，所需的下滑角在2.95°~3.05°之间；对于II类和III类设备，所需的下滑角在2.95°~3.00°之间。
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