導(dǎo)航原理與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、導(dǎo)航原理與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一基于ATOL瞅件的航向信標(biāo)信號(hào)模擬與驗(yàn)證161、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1)熟悉ATOLL軟件，進(jìn)一步理解航向信標(biāo)的工作原理。(2)理解天線陣方向圖形成原理，掌握航向信標(biāo) SBO和CSB信號(hào)輻射場(chǎng) 的方向圖。(3)利用ATOLL軟件，學(xué)會(huì)測(cè)試航向信標(biāo)信號(hào)波形。(4)理解DDM的概念，多徑和近場(chǎng)效應(yīng)對(duì) DDM的影響。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1 ATOLL軟件基本操作1)天線陣操作從ATOLL軟件主菜單天線陣選擇框中選中“ New”，打開天線陣設(shè)置對(duì) 話框，進(jìn)行以下步驟操作：步驟1:選擇“ Single"(單頻)或“doube'(雙頻)，輸入天線陣數(shù)目。步驟2:選擇“

2、ANTENNA SETTING”面板，輸入天線的類型和天線 間距。步驟3:選擇“ ANTENNA FEEDINFS”面板，輸入天線饋電幅度和 相位。步驟4:點(diǎn)擊保存按鈕保存天線陣。練習(xí)：新建一個(gè)4陣元天線陣，第一對(duì)天線間隔為 0.7倍的波長(zhǎng)，第二 對(duì)天線間隔為2.1倍的波長(zhǎng)，天線饋電方式為左右天線等幅反相饋電，并保 存該天線陣。2） SBO、CSB方向圖及DDM曲線步驟1:從ATOLL軟件主菜單天線陣選擇框中選中任意天線類型，如 THOMSON 13 single.步驟2:打開ATOLL軟件下部的“ Orbit”面板，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如 圖1-1所示。OrbitApproachSensitiv

3、e AreasBeguiSt epEndAziauthP-60. 0 羽 0.201 Z 6d.TaReceiv.Distance ;100CO mPer feetKftight .300.0 mCut Off freq |o.5OHz Speed，15U kmfliSTARTI圖1-1 Orbit參數(shù)設(shè)置面板步驟3:在ATOLL軟件右部的“Parameter面板中選中“CSBfield”,如圖1-2所示。點(diǎn)擊“ Orbit”面板上的START按鈕，即可畫出CSB輻射場(chǎng)方向圖。若要畫出SBO輻射場(chǎng)方向圖，選中“ SBOfield”并點(diǎn)擊START按鈕即可。若要畫出DDM曲線，選中“ SBOfi

4、eld”并點(diǎn)擊START按鈕即可。若要查看BBP,選中“ BBP”并點(diǎn)擊START按鈕即可。圖1-2 Paramete述擇面板2.2天線陣1）已知一間距為2d的兩單元天線陣，這兩個(gè)天線陣等幅反相饋電， 若使天線方向圖在40度方向有最大的輻射場(chǎng)強(qiáng)，試計(jì)算天線間距 2d,并利 為dsinf日用ATOLL軟件回出天線方向圖。（F （日）= 2sin）I 九）2）已知一四元天線陣的方向圖為F 二-2sin 0.7二 sin ：工）2xsin 2.8二 sin"）計(jì)算饋電幅度比x,使天線方向圖在12.6度方位有最大值0dB,在31度方 位有最小值10.2dB,并利用ATOLL軟件驗(yàn)證結(jié)果。3）

5、 CSB信號(hào)輻射場(chǎng)方向圖選擇 “ New array”天線數(shù)設(shè)為2,選擇為“ Single”天線間距設(shè)為0.7 Orbit設(shè)為10000米,方位設(shè)置從-40 =到+40，畫出CSB信號(hào)輻射場(chǎng)方向圖4） SBO信號(hào)輻射場(chǎng)方向圖選擇 “ New array”天線數(shù)設(shè)為2,選擇為“ Single”天線間距設(shè)為0.7 Orbit設(shè)為10000米,方位設(shè)置從-40，到+40。畫出SBO信號(hào)輻射場(chǎng)方向圖5）天線方向圖和DDM與SDM之間的關(guān)系（DDM/SDM ）重復(fù)3）, 4）操作，畫出二單元天線陣的 SBO信號(hào)和CSB信號(hào) 輻射場(chǎng)把CSB信號(hào)分別降低為-10dB, -14dB和-22dB,確定逆工作區(qū)

6、域和過調(diào)制工作區(qū)。為使CSB信號(hào)和SBO信號(hào)輻射場(chǎng)滿足ICAO要求的DDM和SDM指標(biāo)，需要增加天線單元。設(shè)天線單元為 4個(gè)，各天線的 饋電幅度和相位如表1-1所示表1-1 4元天線饋電值A(chǔ)L2AL1AR1AR2Spacing-1 .4-S35 人+0 35?v+1.4?.Amp60%100%100%60%Phase+90°+900-90“-90°利用ATOLL軟件畫出該4元天線陣的方向圖。確定逆工作區(qū) 域和過調(diào)工作區(qū)。畫出DDM曲線，并判斷該4元天線陣構(gòu)成的航向信標(biāo)是否滿 足ICAO要求。2.3天線方向圖對(duì) DDM的影響1）設(shè)計(jì)11個(gè)陣元構(gòu)成的單頻航向天線陣（5對(duì)，中心位

7、置有1個(gè)天線單元）等間距為0.8九的11元天線陣，進(jìn)行以下操作步驟:從主面板天線選擇下拉框中選取“ New Array”在“New Array”面板，選擇天線類型為：Single frequency。天線數(shù)目：11在“Antenna Setting小面板選擇天線陣Normarc LPDA，間距： “Equi-Spacing” 0.8人。點(diǎn)擊 “Antenna feedings",在 “New Array” Tchebychev feeding 框中，輸入天線數(shù)，選副瓣電平為-30dB,用來計(jì)算chebychev 加權(quán)值。選擇“CSB Crs”面板，點(diǎn)擊“Compute”按鈕，計(jì)算出T

8、chebychev 方法得到的饋電值。選擇“SBO Crs”面板，點(diǎn)擊“Compute”按鈕，計(jì)算出Tchebychev 方法得到的新的饋電值。點(diǎn)擊“Compute SBO level”按鈕，使得航道扇區(qū)邊界處DDM=150uA保存天線回到主面板，選擇 CSB和SBO輻射方向圖，距離設(shè)為10000 米，方位角設(shè)為-90 - 90回答以下問題：第二旁瓣抑制電平為： 5度方位的輻射場(chǎng)為： 選才? DDM/SDM,并記錄結(jié)果。2） DDM覆蓋，進(jìn)行以下操作步驟點(diǎn)擊“AntennaS再一次打開天線面板在 “Antenna Feedings/SBO Crs set 中，設(shè)置 Rigth<->

9、LeftEdition處于ON狀態(tài)。目的是使天線對(duì)中一個(gè)天線的饋電值能 自動(dòng)的隨另一個(gè)天線的變化而變化。逐步增大第一個(gè)天線對(duì)SBO饋電幅度，使DDM覆蓋處于正確 的值。（在圖中顯示ICAO限制）。返回主面板，選擇CSB和SBO輻射方向圖，距離設(shè)為10000 米，方位角設(shè)為90 J+90K畫出DDM。2.4近場(chǎng)效應(yīng)1）基本操作從主面板天線選擇下拉框中選取“Normarc 12單元單頻天線（3523B）”。調(diào)整跑道長(zhǎng)度，使扇區(qū)寬度為4度。選擇發(fā)射機(jī)為“ Basic adjustment。選擇“Orbit”面板，方位角設(shè)為-50J+50*設(shè)置距離參數(shù)分別為10000米，1500米，150米和80米，

10、畫出DDM值，并觀察結(jié)果。2）單頻12天線航向信標(biāo)SBO相位設(shè)置打開 “transmitter” 窗口點(diǎn)擊 “ Electronic button”。SBO相位設(shè)置為-90 °。軌道參數(shù)：距離1500米，方位角-5 J+5。選才? DDM ,比例設(shè)為50uA。調(diào)整SBO相位，使DDM=0o接收機(jī)距離分別為1000米，500米和150米，調(diào)整SBO相位 使DDM=0,并完成表1-2。表1-2不同距離處SBO相位調(diào)整結(jié)果距離（米）SBO相位調(diào)整15001000500150保持SBO相位在1500米處時(shí)的調(diào)整值，完成表1-3中各相位 調(diào)整值下半航道扇區(qū)的DDM值。表1-3不同相位下DDM值

11、SBO 相位-10°SBO相位SBO 相位 +10*DDM （1500 米）ADDM （150 米）B0uA參考B-A計(jì)算距離從1500米變到150米時(shí)相位變化，進(jìn)行以下操作步驟第一步：設(shè)置SBO相位為1500米時(shí)的相位值第二步：去掉SBO相位的90度相移，止匕時(shí)DDM=第三步：相位變化 =3）雙頻12天線航向信標(biāo)SBO相位設(shè)置選擇Normarc 12陣元雙頻天線陣：Normarc 7212。打開 “transmitter” 窗口點(diǎn)擊 “ Electronic button”。檢查航道扇區(qū)寬度是否為4度。關(guān)閉余隙信號(hào)發(fā)射機(jī)。SBO相位設(shè)置為-90©。軌道參數(shù)：距離1500米

12、，方位角-5°-+5°0選才? DDM ,比例設(shè)為50uA。調(diào)整SBO相位，使DDM=0o接收機(jī)距離分別為1000米，500米和150米，調(diào)整SBO相位使DDM=0,并完成表1-4。表1-4不同距離處SBO相位調(diào)整結(jié)果距離（米）SBO相位調(diào)整15001000500150保持SBO相位在1500米處時(shí)的調(diào)整值，完成表1-5中各相位調(diào)整值下半航道扇區(qū)的DDM值表1-5不同相位下DDM值SBO 相位-10°SBO相位SBO 相位 +10*DDM （1500 米）ADDM （150 米）B0uA參考B-A計(jì)算距離從1500米變到150米時(shí)相位變化，進(jìn)行以下操作步驟 第一步

13、：設(shè)置SBO相位為1500米時(shí)的相位值 第二步：去掉SBO相位的90度相移，止匕時(shí)DDM= 第三步：相位變化 =2.4多徑影響1）單頻航向信標(biāo)多徑效應(yīng)設(shè)置跑道3500米，LLZ setback設(shè)置為300米從主菜單天線選擇下拉菜單中選擇：THOMSON 13 singlefrequency天線陣按下主菜單中的“Scatter'按鈕，打開“scattering object面板。 在“scattering object面板中利用“ Add”按鈕添加反射物，并 選擇“Default plate”，該"plate”默認(rèn)表示長(zhǎng)80米，高20米 的一個(gè)建筑物。高度重新設(shè)置為17米。該建

14、筑物的位置設(shè)置為：x=1500米，y=300米，方位角為11.3 度。“Approach run”設(shè)置為5000米到-3500米，濾波器設(shè)為“OFF” 點(diǎn)擊“plot”按鈕，并把濾波器選為“ ON” 結(jié)果是否滿足ICAO規(guī)范？重新設(shè)置y=400米，方位角為14.9度。重新啟動(dòng)“Approach run”,， 和上述結(jié)果比較，DDM誤差變大還是變??？重新設(shè)置y=550米，方位角為20.1度。重新啟動(dòng)“Approach run”,， 和上述結(jié)果比較，DDM誤差變大還是變??？重新設(shè)置y=300米，方位角為11.3度。天線選擇為：Normarc 12 Single<4.8，重新啟動(dòng) “ Appr

15、oach run”，觀察結(jié)果。2)雙頻航向信標(biāo)和小口徑天線陣反射物的設(shè)置和1) 一樣。從主菜單天線選擇下拉菜單中選擇：Thales 13/7 Dual天線陣運(yùn)行 Approach run比較 “Normarc 12 Single<4.8 ” 和 “Thales 13/7 Dua之間的 BBP 值。在某些情況下，“Thales 13/7 Dual”是否比“Normarc 12Single<4.8 " 失真大？設(shè)置Y=400，建筑物的寬度改為150米。開始“approach rud',觀察結(jié)果并分析“clearance transmitter 開關(guān)轉(zhuǎn)至U “OFF”，

16、開始 “Approach run”， 觀察結(jié)果并分析。實(shí)驗(yàn)二 基于LAGO幽件的下滑信標(biāo)信號(hào)模擬與驗(yàn)證1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?5)熟悉LAGON軟件，進(jìn)一步理解下滑信標(biāo)的工作原理。(6)理解鏡像原理，掌握下滑信標(biāo) SBO和CSB信號(hào)輻射場(chǎng)的方向圖(7)利用LAGON軟件，測(cè)試下滑信標(biāo)信號(hào)。(8)理解DDM的概念，多徑和近場(chǎng)效應(yīng)對(duì) DDM的影響。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1 LAGON軟件基本操作1)零基準(zhǔn)下滑信標(biāo)天線操作從LAGON軟件主菜單天線陣選擇框中選中“NULL REF ”，打開天線陣 設(shè)置對(duì)話框，進(jìn)行以下步驟操作：步驟1:打開LAGON軟件下部的“Elevation ORBIT"面板，并進(jìn)行

17、參 數(shù)設(shè)置，如圖1-1所示。圖1-1 Elevation ORBIT參數(shù)設(shè)置面板步驟2：在ATOLL軟件右部的“ Parameter面板中選中“ CSB-field”, 如圖1-2所示。點(diǎn)擊"曰evation ORBIT"面板上的START按鈕，即可畫出 CSB輻射場(chǎng)方向圖，如圖1-3所示。ParametersCSBFieldSBO FieldDDM圖 1-2 "Parameter 面板圖1-3 CSB輻射場(chǎng)方向圖步驟3:選中“SBOfield”點(diǎn)擊START按鈕，畫出SBO輻射場(chǎng)方向圖。步驟4:選中“DDM/SDM ”并點(diǎn)擊START按鈕，若要畫出DDM曲線。步

18、驟5:觀察零基準(zhǔn)天線的DDM曲線，并點(diǎn)擊Cursor按鈕，如圖1-4所示。找到下滑道扇區(qū)，如圖1-5所示CursorsCurs2 - CursiY -300.39圖 1-4 "Cursors” 面板圖1-5下滑道扇區(qū)練習(xí)：選才？ NORMARC M陣列天線，并畫出CSB、SBO和DDM曲線，并找到 下滑扇區(qū)和半航道扇區(qū)的 DDM值2.2 正坡影響零基準(zhǔn)下滑信標(biāo)天線操作打開GP Layout界面，在FSL處設(shè)置為0.3度，點(diǎn)擊VALIDATE 按鈕在LAGON 主界面，“ParameteF面板處選擇 DDM，點(diǎn)擊 “Elevation ORB仃”面板上的START按鈕，生成DDM曲線如

19、圖1-6所示圖1-6 FSL=0.3時(shí)DDM 參數(shù)變化在LAGON 主界面，“Parameter面板處選擇 DDM，點(diǎn)擊 “APPROACH”面板上的START按鈕，生成 DDM曲線如圖 1-7所示，圖1-7 FSL=0.3時(shí)DDM 參數(shù)變化思考：當(dāng)跑道平面存在正坡時(shí)，應(yīng)如何處理打開GP Layout界面，點(diǎn)擊“ Set ant.positiong”，觀察天線偏置 情況如圖1-8、1-9所示，點(diǎn)擊VALIDATE按鈕在LAGON 主界面，“Parameter面板處選擇 DDM，點(diǎn)擊Elevation ORB仃”面板上的START按鈕，生成DDM曲線如圖1-10所示圖1-10 FSL=0.3時(shí)，

20、天線偏置后DDM參數(shù)變化在LAGON 主界面，“Parameter面板處選擇 DDM，點(diǎn)擊“APPROACH”面板上的START按鈕，生成 DDM曲線如圖1-11所示圖1-11 FSL=0.3時(shí)，天線偏置后DDM參數(shù)變化練習(xí)：選才? NORMARC M陣列天線，請(qǐng)分析如果跑道的正坡坡度為 0.3度會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象，是否與NULL REF天線的現(xiàn)象一樣，并將修正的結(jié)果列出2.3 近場(chǎng)效應(yīng)影響零基準(zhǔn)下滑信標(biāo)打開GP Layout界面，設(shè)置 A1天線SDW offset為0,點(diǎn)擊VALIDATE 按鈕在LAGON 主界面，選擇 SDW Contour,并選擇參考點(diǎn)為 ？Runway ?設(shè)置SDW Co

21、ntour界面下，Distance參數(shù)為10000m,完成下表-8 s0°+8°-150 N A-75 NA0NA75%150 "設(shè)置SDW Contour界面下，Distance參數(shù)為1000m,完成下表-8 s0°+8°-150"-75%0”75%150%設(shè)置SDW Contour界面下，Distance參數(shù)為315m,完成下表-8 s0°+8°-150%-75以0 NA75”150 N A參考ICAO附件10規(guī)定的下滑扇區(qū)如圖1-12所示，通過對(duì)比 上述參數(shù)，能得到什么結(jié)論打開GP Layout界面，點(diǎn)擊set ant. Position,重新設(shè)置A1天線SDW offset,點(diǎn)擊 VALIDATE 按鈕設(shè)置SDW Contour界面下，Distance參數(shù)為10000m,完成下表-8°0。+8°-150"-75%0