無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)（第2版）課件 第11、12章 米波儀表著陸系統(tǒng)、分米波儀表著陸系統(tǒng)

米波儀表著陸系統(tǒng)通信與導(dǎo)航專(zhuān)業(yè)系列教材無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)(第2版)第十一章01概述自從有動(dòng)力的飛機(jī)問(wèn)世以來(lái)，飛機(jī)的起降就是飛行過(guò)程中非常重要的階段。統(tǒng)計(jì)顯示，自從歐洲和美國(guó)開(kāi)始有了商業(yè)航運(yùn)和郵政航運(yùn)，并漸漸有了定期航班后，飛行事故開(kāi)始逐漸增多。概述著陸系統(tǒng)根據(jù)其在不同氣象條件下引導(dǎo)飛機(jī)著陸的能力分為三類(lèi)，如表11-1所示。概述系統(tǒng)組成、功能與配置著陸引導(dǎo)系統(tǒng)必須為飛機(jī)提供方位（航向）、仰角（下滑）和距離三維進(jìn)近著陸引導(dǎo)信息，因此，著陸引導(dǎo)系統(tǒng)就是提供這三種信息的電子設(shè)備的組合。如同其他無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)一樣，ILS由地面設(shè)備和機(jī)載設(shè)備兩大部分構(gòu)成。地面設(shè)備是航向信標(biāo)（Localizer）、下滑信標(biāo)（GlideSlope）和指點(diǎn)信標(biāo)（Marker）的組合，機(jī)載設(shè)備則是各信標(biāo)接收機(jī)的組合。概述如同其他無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)一樣，ILS由地面設(shè)備和機(jī)載設(shè)備兩大部分構(gòu)成，如圖11-1所示。概述米波儀表著陸系統(tǒng)地面設(shè)備的機(jī)場(chǎng)配置情況如圖11-2所示。概述系統(tǒng)應(yīng)用：ILS由航向信標(biāo)和下滑信標(biāo)分別建立航向信息場(chǎng)和下滑信息場(chǎng)，指點(diǎn)信標(biāo)建立距離信息場(chǎng)，機(jī)上接收機(jī)接收處理地面信標(biāo)輻射的信號(hào)，在信息場(chǎng)中提取導(dǎo)航信息，通過(guò)機(jī)載設(shè)備終端指示器指示飛行員操縱飛機(jī)沿特定的下滑線(xiàn)進(jìn)近著陸。系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展概述圖11-3米波ILS工作示意圖。概述系統(tǒng)發(fā)展在出現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電著陸系統(tǒng)前的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，飛機(jī)駕駛員主要依靠目視飛行和引進(jìn)著陸。1935年在美國(guó)試驗(yàn)了一套新的儀表著陸系統(tǒng)，它由110MHz航向信標(biāo)、91MHz下滑信標(biāo)和75MHz指點(diǎn)信標(biāo)組成，并于1936年在歐洲進(jìn)行了實(shí)地安裝和試驗(yàn)，這套儀表著陸系統(tǒng)開(kāi)創(chuàng)了精密著陸引導(dǎo)系統(tǒng)的先河。概述系統(tǒng)性能：1）工作頻段。2）系統(tǒng)工作區(qū)。3）系統(tǒng)精度。4）位移靈敏度。5）其他性能。概述ILS是第一種主動(dòng)式引導(dǎo)飛機(jī)精密進(jìn)近著陸的無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)著陸引導(dǎo)系統(tǒng)，目前在世界上數(shù)千個(gè)軍用、民航機(jī)場(chǎng)使用。系統(tǒng)特點(diǎn)概述02系統(tǒng)工作原理儀表著陸系統(tǒng)需要測(cè)量的角度，實(shí)際上都是相對(duì)的角度，如航向信標(biāo)提供的方位角是以跑道中線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)為基準(zhǔn)的，下滑信標(biāo)提供的俯仰角則是以跑道平面（或水平面）為基準(zhǔn)的。ILS航向角和下滑角的測(cè)量原理是相同的，都采用振幅式M型比值法測(cè)角原理，即通過(guò)比較兩個(gè)調(diào)制信號(hào)調(diào)制深度的方法進(jìn)行角度測(cè)量。測(cè)角原理系統(tǒng)工作原理CSB信號(hào)波形及頻譜見(jiàn)圖11-6。系統(tǒng)工作原理SBO信號(hào)波形及頻譜見(jiàn)圖11-7。系統(tǒng)工作原理圖11-8給出了產(chǎn)生CSB和SBO信號(hào)的物理模型，這也是ILS航向/下滑信標(biāo)發(fā)射機(jī)的基本組成。系統(tǒng)工作原理航道信號(hào)測(cè)量：國(guó)產(chǎn)某型儀表著陸設(shè)備航向信標(biāo)窄口徑天線(xiàn)陣是一個(gè)由8副對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)組成的天線(xiàn)陣，如圖11-9所示。系統(tǒng)工作原理余隙信號(hào)發(fā)射在前面討論系統(tǒng)性能時(shí)，提到了航向信標(biāo)關(guān)于信號(hào)覆蓋區(qū)的要求，從中可以看出，航向信標(biāo)的信號(hào)覆蓋范圍很大，為在跑道中線(xiàn)左右35°、距離為31km的區(qū)域。顯然，當(dāng)航向信標(biāo)天線(xiàn)在此區(qū)域內(nèi)輻射信號(hào)時(shí)，區(qū)域內(nèi)任何障礙物，如機(jī)庫(kù)、建筑物、大片樹(shù)林、小山坡等都可能會(huì)對(duì)航道信號(hào)產(chǎn)生二次輻射，從而引起航道彎曲、偏移或抖動(dòng)。系統(tǒng)工作原理下滑角測(cè)量：零基準(zhǔn)下滑天線(xiàn)的外形如圖11-13所示。系統(tǒng)工作原理03系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備:米波儀表著陸系統(tǒng)地面設(shè)備由航向信標(biāo)、下滑信標(biāo)和指點(diǎn)信標(biāo)組成。圖11-18給出了美制MARK10型航向/下滑信標(biāo)主機(jī)外形圖。系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)ILS屬于主動(dòng)式無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，即由地面信標(biāo)發(fā)射信號(hào)，經(jīng)機(jī)載設(shè)備接收處理后，通過(guò)指示器指示飛行員操縱飛機(jī)沿預(yù)定下滑線(xiàn)著陸。對(duì)應(yīng)地面設(shè)備，飛機(jī)上有航向、下滑、指點(diǎn)信標(biāo)接收機(jī)三種機(jī)載設(shè)備。系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖11-22是一種航向/下滑接收機(jī)外形圖，包括接收機(jī)主機(jī)、天線(xiàn)及控制盒。系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分米波儀表著陸系統(tǒng)通信與導(dǎo)航專(zhuān)業(yè)系列教材無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)(第2版)第十二章01概述分米波儀表著陸系統(tǒng)是俄羅斯體制的儀表著陸系統(tǒng)，是蘇聯(lián)于20世紀(jì)50年代研制成功的，專(zhuān)門(mén)用于對(duì)軍用飛機(jī)進(jìn)行著陸引導(dǎo)的一種無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，也是第7章提到的勒斯波恩系統(tǒng)的重要組成部分之一。概述系統(tǒng)組成、功能與配置俄制分米波儀表著陸系統(tǒng)也是由地面設(shè)備和機(jī)載設(shè)備兩大部分組成的。地面設(shè)備包括航向信標(biāo)、下滑信標(biāo)和測(cè)距應(yīng)答器，航向信標(biāo)和測(cè)距應(yīng)答器及其附屬設(shè)備構(gòu)成航向臺(tái)，下滑信標(biāo)及附屬設(shè)備構(gòu)成下滑臺(tái)。概述分米波儀表著陸系統(tǒng)地面設(shè)備的機(jī)場(chǎng)配置情況如圖12-1所示。概述分米波儀表著陸系統(tǒng)是俄羅斯體制軍用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航系統(tǒng)，其用途如同米波儀表著陸系統(tǒng)一樣，可引導(dǎo)飛機(jī)在復(fù)雜氣象條件下安全進(jìn)場(chǎng)著陸。作為軍用標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，分米波儀表著陸系統(tǒng)主要服務(wù)于蘇27、蘇30等俄式戰(zhàn)機(jī)，其設(shè)計(jì)理念是具有機(jī)動(dòng)能力，并且與俄式戰(zhàn)機(jī)的航路導(dǎo)航系統(tǒng)綜合在一起，具有很強(qiáng)的軍用導(dǎo)航特色。目前，該系統(tǒng)主要在俄羅斯和引進(jìn)俄式戰(zhàn)機(jī)的有關(guān)國(guó)家使用。系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展概述我國(guó)引進(jìn)的分米波儀表著陸系統(tǒng)因其設(shè)計(jì)生產(chǎn)年代較早，所以其采用的電子技術(shù)相對(duì)落后，多為電子管真空器件和大功率電子元器件。目前，我國(guó)已采用新的電子技術(shù)改造引進(jìn)系統(tǒng)裝備，使系統(tǒng)性能得到提升，滿(mǎn)足了俄式戰(zhàn)機(jī)導(dǎo)航保障需求。概述1）工作頻率和波道劃分。2）系統(tǒng)工作區(qū)。3）系統(tǒng)精度。統(tǒng)性能及特點(diǎn)概述系統(tǒng)特點(diǎn)分米波儀表著陸系統(tǒng)作為俄羅斯軍用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航系統(tǒng)，工作于L波段，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的米波儀表著陸系統(tǒng)（ILS）相比，其最顯著的特點(diǎn)是地面設(shè)備的天線(xiàn)尺寸大大縮小，這就為地面設(shè)備的機(jī)動(dòng)運(yùn)輸和快速開(kāi)通架設(shè)創(chuàng)造了條件，滿(mǎn)足了軍用導(dǎo)航的機(jī)動(dòng)性要求。概述02系統(tǒng)工作原理著陸引導(dǎo)系統(tǒng)的作用就是為進(jìn)場(chǎng)著陸的飛機(jī)提供相對(duì)跑道中線(xiàn)的方位角信息、相對(duì)跑道平面的下滑角信息和距跑道端口的距離指示信息，因而其本質(zhì)都是測(cè)角、測(cè)距系統(tǒng)。分米波儀表著陸系統(tǒng)也采用了詢(xún)問(wèn)/回答式脈沖測(cè)距原理，這里就不再贅述。下面主要介紹其測(cè)角原理。系統(tǒng)工作原理在圖12-3中以黑、白顏色表示。系統(tǒng)工作原理航向天線(xiàn)是由10副蝶形振子單元天線(xiàn)構(gòu)成的陣列天線(xiàn)，按一字形排列，其外形如圖12-4所示。系統(tǒng)工作原理航向天線(xiàn)在水平面上輻射∑、∠信號(hào)的主瓣方向圖如圖12-5所示。系統(tǒng)工作原理下滑天線(xiàn)的外形如圖12-7所示。系統(tǒng)工作原理同理，系統(tǒng)規(guī)定了由下滑信號(hào)所提供的RDA為零的空間點(diǎn)幾何圖形稱(chēng)之為下滑面（或下滑道）；由下滑信號(hào)所提供的RDA為±33.3%的邊界所限定的區(qū)域?yàn)橄禄辣壤龑?dǎo)扇區(qū)，通常這個(gè)扇區(qū)寬度在（0.35~1.4），范圍內(nèi)（0，為下滑角）。下滑線(xiàn)就是航向面與下滑面的交線(xiàn)。系統(tǒng)工作原理03系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備:引進(jìn)的車(chē)載式分米波航向信標(biāo)外形如圖12-9所示。系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)其構(gòu)成主要包括設(shè)備主機(jī)、天饋線(xiàn)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等，信標(biāo)組成方框圖如圖12-10所示。系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)下滑信標(biāo)：圖12-11所示為下滑信標(biāo)外形圖。系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)下滑信標(biāo)和航向信標(biāo)執(zhí)行的任務(wù)雖然不同，但其組成框圖大體上是一樣的。它們之間主要的區(qū)別是：下滑信標(biāo)工作于頻率更高的頻段；天線(xiàn)系統(tǒng)不相同，其天線(xiàn)由兩副喇叭形輻射器構(gòu)成。系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)距應(yīng)答器：測(cè)距應(yīng)答器由接收機(jī)、編/譯碼器、發(fā)射機(jī)、定向耦合器、功率分配器、射頻傳輸系統(tǒng)及天線(xiàn)和控制系統(tǒng)等組成，其組成方框見(jiàn)圖12-12所示。系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)載設(shè)備在第7章俄制近程導(dǎo)航系統(tǒng)中已經(jīng)提到，分米波儀表著陸系統(tǒng)是勒斯波恩系統(tǒng)的組成部分，