CC BY
32
2007
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА Серия Радиофизика и радиотехника
№ 112
УДК 621.317.023: 621.396.6
К ВОПРОСУ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АНТЕННЫ КУРСОВОГО РАДИОМАЯКА
И.Н. РОЖДЕСТВЕНСКИЙ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Нечаевым Е. Е.
Описывается методика восстановления фазового распределения антенной системы КРМ с учётом влияния земной поверхности.
В работах [1...3] была представлена методика восстановления фазового распределения (ФР) антенной системы курсового радиомаяка без учёта влияния земли. В данной же работе рассматривается влияние земной поверхности на результат восстановления ФР и влияние усечения матрицы измеренных значений напряжённости электромагнитного поля на результаты численных расчётов.
1. Учёт влияния земной поверхности
Итак, при учёте влияния земной поверхности однолучевая задача превращается в двухлучевую. То есть, в точке установки измерительного зонда происходит сложение двух волн: прямой волны от элемента антенной решётки и отраженной от земли волны. В точке приёма происходит сложение прямых и отражённых волн от всех элементов антенной решётки (рис. 1).
Напряжённость прямого сигнала в точке приёма будет пропорционально Еід = 3-е~]кЯа /Яа, где 3 - относительная амплитуда тока на излучателе, а напряжённость
отраженного сигнала в точке приёма пропорциональна Аідд = (3- є~]к (Я +Я2)-Г-в1<р)/(Я1 + Я2), где Г - модуль коэффициента отражения от земли; р - фаза коэффициента отражения. Таким образом, суммарная напряженность поля в точке приёма будет составлять Еїд + Аідд.
Для трёхмерной задачи значения составляющих Ех и Еу электромагнитного поля на элементе излучателя измерительного зонда будут следующие:
У-составляющая:
Еу
1
І 4жш0
■І і («)
к
1 _ Л _ _1+
2 3
Г Г Г
п п п
к
2
\
І3к 3
---1---1-
3 4 5
ГГГ
V п п п J
(У _У )2
\ т п /
ехр(-Ікгп),
(1)
где гп =у]Хт2 + (Ут - Уп)2 + 1т2 , а Хт , Ут, 1т - координаты элемента излучателя измерительного зонда в системе координат излучающего элемента антенной решётки; М - общее число кусочно-постоянных функций, аппроксимирующих ток на вибраторе;
Х-составляющая будет иметь вид:
Е
1
X
І 4жа>є{
■І і (п)
(
к
2
Л
І3к 3
---------1--------1-----
3 4 5
г г г
V п п п J
(Ут _ Уп )- Хп • ЄХР(_ІкГп ).
(2)
Рис. 1. Геометрия задачи для КРМ в вертикальной плоскости
Численное моделирование производилось при расположении измерительного зонда на 1
расстоянии 4 + 24 •— м., где 1 составляет значение 2,7275 м., причём сканирование производилось на цилиндрической поверхности [3], охватывающей антенную решётку. Таким образом, численное моделирование производилось для измерений, осуществляемых в ближней зоне антенны (для 18-элементной решётки с шагом 0,881 граница ближней зоны составляет величину 40,8 м).
Рис. 2. Результат восстановления ФР при отсутствии влияния земли
Рис. 3. Результат восстановления ФР при наличии влияния земли
В качестве начального приближения для итеративной процедуры бралось типовое амплитудно-фазовое распределение (АФР) [4]. Ниже на рисунках показаны результаты восстановления ФР для случаев отсутствия и наличия влияния земной поверхности.
Численные результаты восстановления ФР показывают, что отражение сигнала от земной поверхности вносит дополнительные ошибки и ухудшает точность восстановления.
2. Влияние уменьшения числа измерений на результат восстановления ФР
При проведении практических измерений для экономии времени измерений целесообразно уменьшить число точек измерений напряжённости электромагнитного поля (ЭМП). Таким образом, часть результатов измерений будет отбрасываться. Так, для конкретного случая, измеренные данные напряжённости поля за пределами сектора ±900 от оси взлётно-посадочной полосы (ВПП) по амплитуде имеют значения не более -30 дБ. Таким образом, без особого ущерба для точности восстановления, эти данные можно не учитывать.
Благодаря этому почти вдвое уменьшается компьютерное время, необходимое для расчётов, а также вдвое уменьшается число точек измерения ЭМП. Дальнейшее сужение сектора измерений ведёт к увеличению ошибки. Так, при ширине сектора ±450 от оси ВПП ошибка восстановления становится неприемлемо большой. Ниже приведены результаты восстановления ФР при отбрасывании данных вне сектора ±900 и при восстановлении без усечения матрицы измеренных данных.
Фаза, град CKO фазы, град Фаза, град СКО фазы, град
Рис. 4. Результат восстановления ФР при усечении матрицы
Рис. 5. Результат восстановления ФР без усечения матрицы
Как видно из графиков, при усечении матрицы для измерений в секторе ±900 ошибка восстановления фазы не превышает допустимых пределов, равных ±10°.
3. Заключение
В данной статье были представлены результаты восстановления фазового распределения антенны курсового радиомаяка при наличии влияния земли, а также при усечении матрицы измеренных данных напряжённости ЭМП. Как видно из рис. 4, 5, ошибки восстановления в этих случаях не превышают допустимых значений [4].
ЛИТЕРАТУРА
1. Нечаев Е.Е., Рождественский И.Н. Ошибка метода измерений при наземном контроле токов антенны КРМ СП-90 бесфазовым методом. // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиофизика и радиотехника, № 98, 2006. С. 132-138.
2. Нечаев Е.Е., Рождественский И.Н. Наземный контроль токов антенны КРМ СП-90 бесфазовым методом // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиофизика и радиотехника, № 98, 2006. С. 138-143.
3. Нечаев Е.Е., Рождественский И.Н. К вопросу наземного контроля токов антенны курсового радиомаяка системы посадки СП-90 // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиофизика и радиотехника, №62, 2003. С. 94-100.
4.ТО РМК СП-90, Радиомаяк курсовой ИЦРВ.461512.019Т0, НИИИТ-РТС, 1996-1999 гг.
Rozdestvenski I.N.
In this paper the problem of the course light current phase distribution reconstruction algorithm is discussed. This reconstruction is based on using the measured data of antenna’s near-field, including influence of terrain surface on wave’s propagation.
Сведения об авторе
Рождественский Илья Николаевич, 1981 г.р., окончил МГТУ ГА (2005), аспирант МГТУ ГА, область научных интересов - математическое моделирование радиотехнических процессов.
