一种调整PHX消除下滑结构抖动的实现方法

技术领域

本发明属于民用航空技术领域，涉及下滑信标电磁环境评估，具体涉及一种调整PHX消除下滑结构抖动的实现方法。

背景技术

民用航空仪表着陆系统设备是保障航空安全非常重要的设备，是中国民航当前唯一能支持精密进近的导航设备。该系统组成设备之一的航向信标负责航空器精密进近时的水平引导，下滑信标则负责航空器精密进近时的垂直引导。

下滑信标电磁环境评估主要工作是研究障碍物对下滑信标信号的影响。如果障碍物影响下滑信标的下滑道结构，传统做法就是移动障碍物或者降低障碍物高度。而在实际上，搬迁或拆除障碍物会存在各种困难。因此，提供一种方法，在不搬迁或拆除障碍物的情况下消除障碍物对于下滑信标的下滑道结构的抖动，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，提供一种调整PHX消除下滑结构抖动的实现方法，既能保障民航安全，有免除了搬迁或拆除障碍物的成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的公开的一种调整PHX消除下滑结构抖动的实现方法，包括以下步骤：

步骤1.计算障碍物相对于每个下滑信标天线振子及其镜像天线距离和相位；

步骤2.根据天线实际馈电相位计算障碍物处的电场强度；

步骤3.计算各个天线振子及其镜像天线在障碍物处的合成电场强度；

步骤4.根据步骤1到步骤3的计算结果，计算障碍物处的PHX。

现有技术中，下滑信标天线阵均为M型下滑信标，包括上、中、下三副天线。每副天线振子的高度和偏移均不相同。

本发明的部分实施方案中，所述步骤1中，按公式(1)计算障碍物相对于下滑信标天线振子的距离direct_dis，下滑信标天线振子包括地面的真实天线和地面下的镜像天线；

其中，F

H

H

S

offset

本发明的部分实施方案中，当获得障碍物相对于下滑信标各天线振子的直线距离后，根据公式(2)下滑信标的波长计算下滑信标信号到障碍物处的相位phase；

其中，phase表示下滑信标到障碍物处的相位，单位为度；

direct_dis表示障碍物相对于下滑信标天线振子的距离，单位为m；

λ表示下滑信标的波长，单位为m。

本发明的部分实施方案中，所述步骤2中，在距离direct_dis处，天线的场强根据公式(3)进行计算；

其中，λ

A

表示相位，单位为度；

direct_dis表示障碍物相对于下滑信标天线振子的距离，单位为m。

本发明的部分实施方案中，根据公式(4)和公式(5)计算下天线及其镜像天线、中天线及其镜像天线的场强；

E

E

其中，

A

A

E

E

phase表示下滑信标在障碍物位置处的相位，单位为度。

本发明的部分实施方案中，根据步骤1到步骤3的计算结果，按公式(6)计算各个实际和镜像天线振子在障碍物位置处的相差；

phase_dif＝atan (E

其中，phase_dif表示各个天线振子在障碍物位置处的相差，单位度；

E

E

本发明的部分实施方案中，用中天线及其镜像天线的相差减去下天线及其镜像天线的相位差，得到PHX，其公式为：

PHX＝phase_dif

根据计算所得的PHX进行天线相位调整，使CSB/SBO场型在障碍物处的合成场强为0，进而消除下滑道结构抖动。

因为天线振子之间的原始相位保证了跑道及其延长线上的场强均为0，而这个PHX是将该原始相位进行调整，使的在障碍物处的合成场强为0。因此根据计算出的PHX，直接在天线设备上调整相位即可。

作为一个实施例，计算出的PHX是5.6°，那么直接将说明书附图1的中天线相位调整为185.6°即可。

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，本发明创造性地通过调整下滑信标各天线振子的PHX，使其CSB/SBO场型在该障碍物处为0，进而消除下滑道结构抖动。。

本发明通过计算障碍物位置处各传播路径的相位分布，进而调整设备PHX来优化下滑结构，从而解决下滑信标下滑道结构抖动的问题，既能保障民航安全，有免除了搬迁或拆除障碍物的成本。

附图说明

附图1为本发明实施例1的下滑信标调整前的幅度和相位表图；其中h表示下天线，2h表示中天线，3h表示上天线。

附图2为本发明实施例1的下滑信标调整前的下滑道结构图；其中h表示下天线，2h表示中天线，3h表示上天线。

附图3为本发明实施例1的下滑信标调整后的幅度和相位表图。

附图4为本发明实施例1的下滑信标调整后的下滑道结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种调整PHX消除下滑结构抖动的实现方法，包括以下步骤：

步骤1.计算障碍物相对于每个下滑信标天线振子及其镜像天线距离和相位；

按公式(1)计算障碍物相对于下滑信标天线振子的距离direct_dis，下滑信标天线振子包括地面的真实天线和地面下的镜像天线；

其中，F

H

H

S

offset

当获得障碍物相对于下滑信标各天线振子的直线距离后，根据公式(2)下滑信标的波长计算下滑信标信号在障碍物处的相位phase；

其中，phase表示下滑信标到障碍物处的波程，单位为度；

direct_dis表示障碍物相对于下滑信标天线振子的距离，单位为m；

λ表示下滑信标的波长，单位为m。

步骤2.根据天线实际馈电相位计算障碍物处的电场强度。

在距离direct_dis处，天线的场强根据公式(3)进行计算；

其中，A

A

表示相位，单位度；

direct_dis表示障碍物相对于下滑信标天线振子的距离，单位为m。

步骤3.计算各个天线振子及其镜像天线在障碍物处的合成电场强度；

根据公式(4)和公式(5)计算下天线及其镜像天线、中天线及其镜像天线的场强；

E

E

其中，

A

A

E

E

phase表示下滑信标在障碍物位置处的相位，单位为度。

步骤4.根据步骤1到步骤3的计算结果，按公式(6)计算各个天线振子在障碍物位置处的相差；

phase_dif＝atan (E

其中，phase_dif表示各个天线振子在障碍物位置处的相差，单位度；

E

E

用中天线及其镜像天线的相差减去下天线及其镜像天线的相位差，得到PHX，其公式为：

PHX＝phase_dif

根据计算所得的PHX进行天线相位调整，使CSB/SBO场型在障碍物处的合成场强为0。因为天线振子之间的原始相位保证了跑道及其延长线上的场强均为0，而这个PHX是将该原始相位进行调整，使的在障碍物处的合成场强为0，进而消除下滑道结构抖动。因此根据计算出PHX，直接在天线设备上调整相位即可

实施例1

本实施例公开了一种调整PHX消除下滑结构抖动的实现方法，包括以下步骤：

1.计算障碍物相对于每个下滑信标天线振子及其镜像天线距离和相位

步骤1.计算障碍物相对于每个下滑信标天线振子及其镜像天线距离和相位；

按公式(1)计算障碍物相对于下滑信标天线振子的距离direct_dis，下滑信标天线振子包括地面的真实天线和地面下的镜像天线；

其中，F

H

H

S

offset

当获得障碍物相对于下滑信标各天线振子的距离后，根据公式(2)下滑信标的波长计算下滑信标信号在障碍物处的相位phase；

其中，phase表示下滑信标信号在障碍物处的相位，单位为度；

direct_dis表示障碍物相对于下滑信标天线振子的距离，单位为m；

λ表示下滑信标的波长，单位为m。

本实施例中，下滑信标频率为333.2MHz，波长λ为0.9米，障碍物位于其前方1000米，左侧-60米，障碍物高度为10米，下天线高度为4.3米，中天线8.6米，下天线相位中心相对于中天线相位中心偏移-0.227米，那么direct_dis计算所得值为1001.828米，phase为250.9°。

下天线的镜像天线，以及中天线及其镜像天线的计算方式同上。步骤2.根据天线实际馈电相位计算障碍物处的电场强度；在距离direct_dis处，天线的场强根据公式(3)进行计算；

其中，A

A

表示相位，单位度；

direct_dis表示障碍物相对于下滑信标天线振子的距离，单位为m。

下滑信标每个天线阵子都有实际的幅度和相位，本实施例中，下滑信标每个天线阵子都的实际的幅度和相位如附图1所示。

不管是CSB和SBO，下天线和中天线的馈电幅度和相位关系是一样的，因此本发明只对CSB的计算进行阐述，SBO和CSB计算一致，在距离direct_dis处，天线的场强根据公式(3)进行计算。

如附图1所示，下天线的A

步骤3.计算各个天线振子及其镜像天线在障碍物处的合成电场强度。根据公式(4)和公式(5)计算下天线及其镜像天线、中天线及其镜像天线的场强；

E

E

其中，A

A

E

E

phase表示下滑信标在障碍物位置处的相位，单位为度。

本实施例中，计算得到下天线场强实部为-0.0003251，其镜像天线场强实部为-0.0002637，实部和为-0.0005887。下天线场强虚部为-0.0009438，镜像天线场强虚部为0.0009626，虚部和为0.00001887。

本实施例中，计算得到中天线场强实部为0.000253639，其镜像天线场强实部为0.000307909，实部和为0.000561548。中天线场强虚部为0.000429849，镜像天线场强虚部为-0.000392695，虚部和为0.00003715。

步骤4.根据步骤1到步骤3的计算结果，按公式(6)计算各个天线振子在障碍物位置处的相差；

phase_dif＝atan (E

其中，phase_dif表示各个天线振子在障碍物位置处的相差，单位度；

E

E

下天线在该障碍物处的相位为-1.835°；

中天线在该障碍物处的相位为3.785°；

那么总共的相位差为3.785-(-1.835)＝5.6°。

本实施例中，下滑信标天线在进行下天线相位调整前，下滑信标下滑道结构如图2所示。由附图2可以看出，下滑信标下滑道结构存在明显的抖动。

采用本实施例的方法，下滑信标各天线及其镜像天线在该障碍物处的合成相位为5.6°，在原始相位上加上5.6°后，下滑信标调整后的幅度和相位表图如附图3所示，下滑道结构如图4所示。当天线的相位调整后下滑结构平滑无抖动。

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。