吳疆

引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)某些機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)了航向信號(hào)覆蓋不足，多角度限用的情況，對(duì)進(jìn)離場(chǎng)程序的設(shè)立和實(shí)施帶來(lái)了負(fù)面影響，其原因往往是忽視了機(jī)場(chǎng)附近地形的影響。本文從信號(hào)空間傳播原理出發(fā)，分析地形遮蔽對(duì)航向信號(hào)覆蓋的影響。

一、航向信號(hào)覆蓋規(guī)范

依據(jù)附件10的要求，飛行高度取跑道頭標(biāo)高以上600米、中間和最后進(jìn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)的標(biāo)高以上300米、截獲下滑道的高度三者之一（以較高的為準(zhǔn)），所獲取的航道信號(hào)必須穩(wěn)定、清晰且強(qiáng)度必須大于等于5uV（-93dBm）。

二、航向信號(hào)的損耗

航向天線陣向空間輻射電磁波信號(hào)，在發(fā)射端到接收端的傳輸路徑上，信號(hào)由直射波和反射波共同構(gòu)成。直射信號(hào)、反射信號(hào)在傳播過(guò)程中都伴隨著信號(hào)的衰減。

（一）直射信號(hào)損耗，距離越遠(yuǎn)，損耗越大。

此外，機(jī)場(chǎng)附近的地形遮蔽，可能造成信號(hào)的阻擋損耗。發(fā)射端與接收端相連的直線稱為視線，一旦有障礙物阻隔了這條直線便會(huì)影響空間信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)（航向信號(hào)頻率高，波長(zhǎng)短，衍射能力弱）。圖1（a）為某機(jī)場(chǎng)35°處信號(hào)限用的地形，可見高山遮蔽了視線，阻擋了信號(hào)。

在實(shí)際校飛結(jié)論中，我們往往忽略了另一方面的影響，如下圖（b）為某機(jī)場(chǎng)10°限用的視線與地形，此時(shí)障礙物低于視線，收發(fā)兩端通視，信號(hào)仍產(chǎn)生了衰減。造成這一現(xiàn)象，是因?yàn)檎系K物進(jìn)入了信號(hào)的菲涅爾區(qū)。

（二）反射信號(hào)損耗

對(duì)于航向反射信號(hào)，需要考慮天線陣前方的土面傾角，若天線陣前方場(chǎng)地為上坡，即天線陣基礎(chǔ)面低于跑道平面，甚至跑道入口與天線陣無(wú)法通視時(shí)，反射信號(hào)強(qiáng)度受較大衰減。航向天線陣垂直面場(chǎng)型由實(shí)際天線與地面鏡像天線合成信號(hào)得到：

對(duì)于投產(chǎn)校驗(yàn)覆蓋科目而言，作圓弧飛行，其與航向天線陣夾角約為0.764°。設(shè)航向天線陣前傾角為0.2°，則飛機(jī)相對(duì)地面實(shí)際仰角為0.564°。信號(hào)在16.25°處取得最大場(chǎng)強(qiáng)，并向兩側(cè)逐漸減弱，0.564°處的場(chǎng)強(qiáng)顯然小于0.764°處的場(chǎng)強(qiáng)，可見航向天線陣前方土面成上坡趨勢(shì)會(huì)造成信號(hào)的衰減。

三、增強(qiáng)信號(hào)的方法：針對(duì)信號(hào)可能出現(xiàn)的衰減情況，提出切實(shí)可行的改進(jìn)方案。

由此可見，當(dāng)天線高度提高一倍時(shí)，波瓣增益可以增加近6dB。利用MATLAB仿真，可得到不同天線高度對(duì)應(yīng)的垂直面場(chǎng)型。

（二）天線類型：對(duì)于雙頻航向信標(biāo)而言，其水平面輻射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)實(shí)際是航道CSB與余隙CSB信號(hào)的大小，且隨天線數(shù)目及ADU分配關(guān)系的不同而改變。

地形遮蔽會(huì)引起信號(hào)反射，造成衰減，通?？梢杂肂BP來(lái)衡量天線陣多路徑反射抑制的能力，其意義是SBO經(jīng)反射影響航道的大小。隨著天線數(shù)目的增加，天線陣產(chǎn)生的信號(hào)波束變窄，受障礙物影響變小，干擾抑制能力增強(qiáng)。這是因?yàn)橄嗤β氏?，多天線系統(tǒng)航道主瓣得到壓縮，能量集中在跑道上，航道結(jié)構(gòu)更好。通常而言，選擇多單元天線陣能減小小角度地形遮蔽的影響。

除此之外，廠家在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)降低大角度余隙信號(hào)強(qiáng)度，達(dá)到減小余隙信號(hào)對(duì)航道結(jié)構(gòu)影響的目的，殊不知這種設(shè)計(jì)理念也是造成了信號(hào)覆蓋不足的原因。

四、結(jié)語(yǔ)：

天線陣的類型決定了航向信號(hào)水平面輻射場(chǎng)型，對(duì)信號(hào)強(qiáng)度影響大。因此，我們?cè)谶x型安裝之前，要勘測(cè)周邊地形、山體、障礙物、運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)等，考量航向信號(hào)水平面的傳播，確定設(shè)備類型、天線數(shù)量及型號(hào)。