Реконструкция фазового распределения и диаграммы направленности антенны глиссадного радиомаяка по измерениям амплитуды поля в его ближней зоне Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

2007

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА Серия Радиофизика и радиотехника

№ 112

УДК 621.317.023: 621.396.6

РЕКОНСТРУКЦИЯ ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ ГЛИССАДНОГО РАДИОМАЯКА ПО ИЗМЕРЕНИЯМ АМПЛИТУДЫ ПОЛЯ В ЕГО БЛИЖНЕЙ ЗОНЕ

И.Н. РОЖДЕСТВЕНСКИЙ Статья представлена доктором технических наук, профессором Нечаевым Е. Е.

Описывается методика восстановления фазового распределения и диаграммы направленности антенной системы глиссадного радиомаяка по измерениям электромагнитного поля в ближней зоне антенны.

Глиссадный радиомаяк служит для обеспечения информации на борту воздушного судна (ВС) при заходе на посадку относительно линии глиссады в вертикальной плоскости. Антенная система глиссадного радиомаяка (ГРМ) представляет собой два (или три, зависит от типа ГРМ) излучателя, закреплённых на мачте на определённой высоте (рис. 1). Диаграмма направленности формируется с учётом влияния земли и обеспечивает наклон линии глиссады в пределах от 20 до 40. Каждый излучатель представляет собой трёхэлементную антенную решётку из полуволновых вибраторов и работает на частоте 330 МГц.

Антенна

Рис. 1. Расположение излучателей ГРМ на мачте

Как и в случае с курсовым радиомаяком, при вводе ГРМ в эксплуатацию производится его облёт с целью настройки. В работе предлагается альтернативный метод контроля фазового распределения (ФР) в излучателях радиомаяка (амплитудный контроль ведётся с помощью встроенной системы контроля ГРМ). Идея метода состоит в следующем: по измерениям только лишь амплитуды электромагнитного поля (ЭМП) в ближней зоне антенны ГРМ восстановить фазовое распределение на излучателях. Так как диаграмма направленности формируется с помощью переотражений от земной поверхности, то формирование ДН в любой точке пространства происходит за счёт сложения прямых и отражённых от земли волн. Как говорилось выше, ДН ГРМ имеет многолепестковую форму в вертикальной плоскости.

Для численного моделирования каждый элемент антенны представлялся в виде системы из двух излучателей, состоящей из активного вибратора и пассивного рефлектора, причём ток за-питки на вибраторе и рефлекторе находится в противофазе.

На элементе измерительного зонда присутствуют две составляющие напряжённости электромагнитного поля (ЭМП): компоненты Ех и Еу [1, 2]. Измерения напряжённости ЭМП, излучаемого антенной ГРМ, производятся на цилиндрической поверхности в вертикальной плоскости (рис. 2).

Рис. 2. Г еометрия задачи

Точки, в которых производятся измерения с помощью измерительного зонда, находятся строго напротив излучателей. После проведения измерений в трёх (или двух) точках (т.е. после того, как получены данные измеренных амплитуд) для восстановления ФР используется разработанный алгоритм. Очевидно, что число точек измерения не должно быть меньше числа излучателей в антенной системе. В качестве начального приближения для итерационного алгоритма используется выставленное при облётах ГРМ распределение [3].

На рис. 3. представлен результат восстановления ФР антенны ГРМ при отсутствии ошибки измерений тока системой контроля и напряжённости ЭМП зондом. СКО восстановления составила примерно 0,10, что является хорошим результатом.

Число итераций

Рис. 3. Результат восстановления ФР антенны ГРМ при отсутствии ошибки измерений тока и напряжённости ЭМП

и 200

&

| 150

100 50

1 2 N элемента АР 3

Рис. 4. Результат восстановления ФР антенны ГРМ при наличии ошибки измерений тока и напряжённости ЭМП

На рис. 4 приведён результат восстановления ФР при СКО измерения тока встроенной системой контроля, равном 0,1, и СКО измерения амплитуды зондом, равной 0,2. Естественно, СКО восстановления ФР увеличилась и составило величину 3,50.

Расстояние, на котором при моделировании производились измерения напряжённости ЭМП, равно 25 м. Далее, на рис. 5, приведена восстановленная диаграмма направленности ГРМ в вертикальной плоскости.

90 60 30

О 0.2 0.4 0.6 0.8

Рис. 5. Восстановленная ДНА ГРМ

Угловой сектор в вертикальной плоскости, в котором производились измерения, составил 600, при этом расчёт ДН в заданном секторе производился в 512 точках. Угол наклона линии глиссады составил 3 .

В заключение можно сказать, что предлагаемый бесфазовый метод обладает достаточно высокой точностью, что подтверждается численным моделированием. СКО восстановления ФР при отсутствии инструментальных погрешностей составило 0,1°, а при наличии инструментальных погрешностей - 3,5 .

ЛИТЕРАТУРА

1. 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.

2. 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.

3. ТО РМГ СП-90, Радиомаяк глиссадный ИЦРВ. 61512.050ТО, НИИИТ-РТС, 1996-1999 гг.

Rozhdestvensy I.N.

In this paper we discussed phase reconstruction method for glide-path beacon is discussed. This reconstruction method is based on phaseless reconstruction algorithm.

Сведения об авторе

Рождественский Илья Николаевич, 1981 г.р., окончил МГТУ ГА (2005), аспирант МГТУ ГА, область научных интересов - математическое моделирование радиотехнических процессов.