CN117199819B - 一种改变rtc/rts使航道csb/sbo低角度辐射场型为零的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法，属于民航空管领域技术领域。本发明方法通过改变RTC使航道CSB和改变RTS使航道SBO低角度辐射场型为零，具体包括：S1.确定波长λ及下天线、中天线和上天线的高度；S2.计算下天线、中天线和上天线的电长度；S3.确定遮挡物相对于下滑信标的仰角α；S4.计算在低角度α，COU CSB合成信号场强为零时的RTC和COU SBO的合成信号场强为零时的RTS；S5.根据RTC和RTS的计算结果，调整COU CSB和COU SBO的信号中，上天线、中天线和下天线的幅值分配关系。本发明发挥下滑天线可调整的优势，针对特殊地形的机场，可以精确结合遮挡物物理参数快速计算可调参数RTC和RTS，精准调整设备，降低遮挡物造成的影响。
Description
技术领域
本发明属于民航空管领域技术领域，具体涉及一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法。
背景技术
仪表着陆系统（instrument landing system，ILS）中的航向信标（localizer，LOC）系统通过辐射特定场型的信号为进近着陆飞机提供水平引导信息。LOC辐射的信号包括有航道载波边带（course carrier and sideband，COU CSB）信号、航道边带（coursesideband only，COU SBO）信号。航向信标信号覆盖与航向信标阵列天线密切相关。现有技术中COU CSB的信号与航向信标阵列天线的上、中、下天线的分配关系为，下天线：COU CSB1 ；中天线：COU CSB/>0.5；上天线：COU CSB/>0。COU SBO的信号与航向信标阵列天线的上、中、下天线的分配关系为，下天线：COU SBO/>0.059；中天线：COU SBO0.117；上天线：COU SBO/>0.059。具体如下表所示：
RTC的定义为CSB的中天线幅值与下天线幅值的比值（Ac中/ Ac下）；常用天线设RTC设计为0.5。RTS的定义为SBO下天线幅值与中天线幅值的比值或者上天线幅值与中天线幅值的比值（As下/ As中或As上/ As中），常用天线设RTS设计也为0.5。
COU CSB标准合成的信号由于其下天线和中天线起到作用，COU CSB在0°和6°为0，其他的角度合成后均有一定的信号强度。
COU SBO标准合成的信号由于其下天线、中天线和上天线均起到作用，COU SBO信号在0°、3°和6°也为0，同样在其他的角度均有一定的信号强度。
针对进近方向前方存在遮蔽物的机场，如果是位于0°~3°之间，那么由于COU CSB和COU SBO的信号均具有较强的信号强度，会导致反射增大，影响接收信号。因此，如何使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零，降低反射的影响，低成本高效保证设备运行安全，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法，可充分发挥下滑天线参数可调整的优势，针对特殊地形的机场，可以精确结合遮挡物信息快速计算可调参数，精准调整设备，降低遮挡物造成的影响，从而低成本高效保证设备运行安全。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法，通过改变RTC使航道CSB和改变RTS使航道SBO低角度辐射场型为零，具体包括以下步骤：
S1.标准 M型天线具有下天线、中天线、上天线，根据下滑信标的特定工作频率，确定下滑信标的波长λ，确定下滑信标下天线、中天线和上天线的高度，三者之间常规的高度关系为：中天线是下天线的2倍，上天线是下天线的3倍；
S2. 分别计算下天线、中天线和上天线的电长度，作为后续计算的基础；
S3. 确定遮挡物相对于下滑信标的仰角α；
S4.标准的RTC为中天线与下天线幅值的比值，常规值为0.5；标准的RTS为中天线与下天线或者中天线与上天线幅值的比值，常规值也为0.5；为了改变辐射场型使特定角度信号为0，计算在确定的角度α时COU CSB合成信号场强为零时的RTC，以及COU SBO的合成信号场强/>为零时的RTS；
S5. 根据S4中RTC和RTS的计算结果，调整COU CSB和COU SBO的信号中，上天线、中天线和下天线的幅值分配关系，重新定义天线阵的分配关系，将结果输入系统重新定义天线阵。
本发明的部分实施方案中，波长λ计算公式为：
λ=c/f
f为机场下滑信标频率，单位GHz；c为光速，取值为3×108m/s。
本发明的部分实施方案中，三个天线的高度满足以下公式：
h 中=2×h 下；
h 上=3×h 下；
h 上为上天线的高度，h 中为中天线的高度，h 下为下天线的高度；h 上、h 中和h 下的单位均为m。
本发明的部分实施方案中，所述S2中，按如下公式分别计算下天线、中天线和上天线的电长度，电长度为传输线物理长度与电磁波波长之间的比值，为无量纲数值；
D 下为下天线的电长度，D 中为中天线的电长度，D 上为上天线的电长度；D 下、D 中和D 上均为无量纲数值。
本发明的部分实施方案中，在角度，COU CSB合成信号场强/>和COU SBO的合成信号场强/>为零时的RTC和RTS的计算公式为：
其中D 下为下天线的电长度。
其中取值为180。
本发明的部分实施方案中，α为0°~3°。
本发明的部分实施方案中，COU CSB合成信号场强为下天线的合成信号场强和中天线合成信号场强/>的总和，其计算公式为：/>。
本发明的部分实施方案中，COU SBO的合成信号场强为下天线的合成信号场强/>、中天线合成信号场强/>和上天线合成信号场强/>的总和；其计算公式为：。
本发明的部分实施方案中，COU CSB合成信号中，
下天线场强为，其计算公式为：
；
中天线的场强为，其计算公式为：
；
其中Ac中为CSB的中天线幅值，Ac 下为CSB的下天线幅值；
D 下为下天线的电长度，为无量纲常数；D 中为中天线的电长度，为无量纲常数；
取值为180。
本发明的部分实施方案中，COU SBO合成信号中，
下天线场强为，其计算公式为：
；
中天线场强为，其计算公式为：
；
上天线场强为，其计算公式为：
；
其中为SBO的上天线幅值，/>为SBO的中天线幅值，/>为SBO的下天线幅值；
D 下为下天线的电长度；D 中为中天线的电长度；D 上为上天线的电长度。单位均为无量纲常数；取值为180。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学，构思巧妙，本发明通过调整RTC/RTS，以使航道CSB/SBO在任何1个想要达到的低角度辐射场型均可以为零。本发明方法可充分发挥下滑天线可调整的优势，针对特殊地形的机场，可以精确结合遮挡物信息快速计算可调参数，精准调整设备，降低甚至消除遮挡物造成的影响。
附图说明
附图1为COU CSB原始生成曲线图；
附图2为COU CSB低角度为0曲线图；
附图3为COU SBO原始生成曲线图；
附图4为COU SBO低角度为0曲线图。
具体实施方式
本发明提供的一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法，通过改变RTC使航道CSB低角度辐射场型为零和改变RTS使航道SBO低角度辐射场型为零，具体包括以下步骤：
步骤1. 确定天线频率、以及上天线、中天线和下天线的高度，并计算波长λ；
波长λ计算公式为：λ=c/f，
f为机场天线频率f，单位GHz，c为光速，取值为3×108m/s；
三个天线的高度满足以下公式：
h 中=2×h 下；
h 上=3×h 下；
h 上为上天线的高度，单位m；h 中为中天线的高度，单位m；h 下为下天线的高度，单位m；
步骤2. 分别求出下天线电长度、中天线电长度/>和上天线的电长度/>；
步骤3. 确定遮挡物相对于下滑信标的仰角α；
步骤4. 确定COU CSB合成信号场强和COU SBO的合成信号场强；
步骤41.确定COU CSB合成信号场强；COU CSB合成信号场强为下天线的合成信号场强/>和中天线合成信号场强/>的总和。中天线相对于下天线反相，下天线为正时，中天线为负。
首先下天线场强为：
其次中天线的场强为：
上天线COU CSB幅度为0，因此合成的场强为0。
-
其中取值为180；
步骤42. 确定COU SBO合成信号场强。COU SBO的合成信号场强为下天线的合成信号场强/>、中天线合成信号场强/>和上天线合成信号场强/>的总和，中天相对于下天线反相，因此下天线为正时，中天线为负。
首先下天线场强为：
其次中天线场强为：
最后上天线场强为：
因此合成的场强为
-
+
其中取值为180；
步骤5. 要想达到在某个特定的角度α时，合成信号等于0。
（1）
因此，
-/>＝0
由上式推出：
又因，/>
故，
（2）
因为，
-
+
故，由上式推出
又因
综上，要想达到在某个特定的角度α时COU CSB 和 COU SBO的合成信号场强为0，那么调整的RTC和RTS是相等的，均等于以下算法。
其中取值为180；
步骤6. 根据RTC和RTS的计算结果，调整COU CSB和COU SBO的信号中，上天线、中天线和下天线的幅值分配关系，重新定义天线阵的分配关系，将结果输入系统重新定义天线阵。
实施例
本实施例公开了采用本发明的通过改变RTC使航道CSB和改变RTS使航道SBO低角度辐射场型为零的方法。
1、确定天线频率f=0.332(GHz)，天线的下、中、上天线的高度h 下(m)，h 中(m)，h 上(m)合成信号，波长为λ=c/f，c为光速。
h 下= 4.3m
h 中= 8.6m
h 上= 12.9m
λ = c/f=3×108/3.32×108=0.9036
2、转换电长度
3、确定遮挡物最大仰角α=1.5°
4、确定要在α=1.5°时，COU CSB和COU SBO合成信号为0。
计算得到
其中取值为180。
5、根据RTC和RTS的计算结果，调整COU CSB和COU SBO的信号中，上天线、中天线和下天线的幅值分配关系，就可以反向重新定义天线阵，然后，达到1.5°时COU CSB合成信号为0和COU SBO合成信号为0。
改变以后COU CSB的信号为，下、中、上天线的分配关系为：下天线：COU CSB1 ；中天线：COU CSB/>0.71；上天线：COU CSB/>0。
改变以后COU SBO的信号为，下、中、上天线的分配关系为，下天线：COU SBO0.083；中天线：COU SBO/>0.117；上天线：COU SBO/>0.083。
本实施例中，在RTC＝0.5时的COU CSB原始生成曲线如附图1所示，经过调整后的RTC为0.71，使1.5°时COU CSB合成信号为0时的曲线如附图2所示。
本实施例中，在RTS＝0.5时的COU SBO原始生成曲线如附图3所示，经过调整后的RTS为0.71，使1.5°时COU SBO合成信号为0时的曲线如附图4所示。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围。但凡在本发明的主体设计思想和精神上做出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法，其特征在于，通过改变RTC使航道CSB低角度辐射场型为零和改变RTS使航道SBO低角度辐射场型为零，具体包括以下步骤：
S1. M型天线具有下天线、中天线、上天线，根据下滑信标的特定工作频率，确定下滑信标的波长λ，确定下滑信标下天线、中天线和上天线的高度；三个天线的高度满足以下公式：
h中=2×h下；
h上=3×h下；
h上为上天线的高度，h中为中天线的高度，h下为下天线的高度；h上、h中和h下的单位均为m；
S2. 按如下公式分别计算下天线、中天线和上天线的电长度，作为后续计算的基础；电长度为传输线物理长度与电磁波波长之间的比值，为无量纲数值；
D下为下天线的电长度，D中为中天线的电长度，D上为上天线的电长度；D下、D中和D上均为无量纲数值；
S3. 确定遮挡物相对于下滑信标的仰角α；
S4.为了改变辐射场型使特定角度信号为0，计算在特定的角度α时COU CSB合成信号场强为零时的RTC，以及COU SBO的合成信号场强/>为零时的RTS；
在角度，COU CSB合成信号场强/>和COU SBO的合成信号场强/>为零时的RTC和RTS的计算公式为：
其中D下为下天线的电长度；取值为180；α为0°~3°；
S5. 根据S4中RTC和RTS的计算结果，调整COU CSB和COU SBO的信号中，上天线、中天线和下天线的幅值分配关系，重新定义天线阵的分配关系；
COU CSB合成信号场强为下天线的合成信号场强/>和中天线合成信号场强/>的总和，其计算公式为：/> ；
COU SBO的合成信号场强为下天线的合成信号场强/> 、中天线合成信号场强和上天线合成信号场强/>的总和；其计算公式为：/> 。
2. 根据权利要求1所述的一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法，其特征在于，波长λ计算公式为：
λ=c/f
f为机场天线频率，单位GHz；c为光速，取值为3×108m/s。
3. 根据权利要求1所述的一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法，其特征在于，COU CSB合成信号中，
下天线场强为 ，其计算公式为：
；
中天线的场强为 ，其计算公式为：
；
其中Ac中为CSB的中天线幅值，Ac下为CSB的下天线幅值；
D下为下天线的电长度，为无量纲数值 ；D中为中天线的电长度，为无量纲数值。
4.根据权利要求1所述的一种改变RTC/RTS使航道CSB/SBO低角度辐射场型为零的方法，其特征在于，COU SBO合成信号中，
下天线场强为 ，其计算公式为：
；
中天线场强为 ，其计算公式为：
；
上天线场强为 ，其计算公式为：
；
其中为SBO的上天线幅值，/>为SBO的中天线幅值， />为SBO的下天线幅值；
D下为下天线的电长度，为无量纲数值；D中为中天线的电长度，为无量纲数值；D上为上天线的电长度，为无量纲数值。
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