АННОТАЦИЯ 2
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 9
2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И НАЗНАЧЕНИЕ КУРСОВОГО
РАДИОМАЯКА 10
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КУРСОВОГО РАДИОМАЯКА 13
4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДН КУРСОВОГО РАДИОМАЯКА В ДАЛЬНЕЙ
ЗОНЕ 21
5. ВЛИЯНИЕ ОШИБОК АФР НА УГЛОВОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ЛИНИИ
КУРСА 25
6. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕНН
В БЛИЖНЕЙ ЗОНЕ 35
6.1. Коллиматорный метод измерений 35
6.2 Голографический метод измерений 36
6.3 Коммутационный метод измерений 37
7. ДАТЧИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ 40
7.1 Формирование требований к датчику электромагнитного поля 40
7.2 Рамочный датчик электромагнитного поля. Обзор литературы 44
7.3 Математическая модель рамочного датчика 59
7.4 Расчет параметров рамочной антенны 62
7.4 Конструкция датчика электромагнитного поля 65
8. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ 67
9. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 78
Достижения инфокоммуникационных технологий, систем беспроводной передачи информации тесно связаны с развитием СВЧ-техники и технологий, в том числе, с развитием высокоточных антенных систем, включая как одиночные антенны, так и антенные решетки. Основными тенденциями развития антенной техники являются: уменьшение габаритов антенн, повышение технологичности, повышение надежности, освоение более высокочастотных диапазонов.
Помимо разработки, производства и эксплуатации все более сложных антенных систем, требуется оперативное проведение соответствующих измерений их параметров. Для этого требуется разработка методик по проведению антенных измерений, а также наличие соответствующего измерительного оборудования (скалярные и/или векторные анализаторы цепей, измерители комплексных коэффициентов передачи и отражения, генераторы СВЧ сигналов, приемники СВЧ, малошумящие усилители, коаксиальные кабели, калибровочные меры и др.). Также необходимы специально оборудованные помещения - безэховые камеры, или открытые участки местности, где нет посторонних предметов, вызывающих отражения распространяющихся от антенны электромагнитных волн - антенные полигоны.
В настоящее время наличие векторных анализаторов цепей полностью покрывает проблему измерения основных электродинамических параметров антенн в широком диапазоне частот, таких как: коэффициент стоящей волны по напряжению, входное сопротивление, коэффициент отражения. Также, при наличии эталонной антенны, с применением векторного анализатора цепей можно измерить коэффициент усиления антенны, коэффициент направленного действия, диаграмму направленности. Однако применение векторного анализатора цепей не позволяет измерить диаграмму направленности антенных решеток или антенн с большой апертурой излучения. Подобная проблема может возникнуть при проведении измерений диаграммы направленности антенных систем, входящих в состав радионавигационных, радиолокационных систем. В частности, при измерении диаграммы направленности антенны курсового радиомаяка системы посадки гражданской авиации формата ILS. [1,2]
В настоящее время проблема измерения диаграммы направленности антенных решеток и антенн с большой апертурой излучения может быть решена несколькими способами: измерениями в дальней зоне: облетным методом, с использованием мобильной наземной лаборатории, методом вышек, а также измерениями в ближней зоне: голографическим, или иначе - апертурным методом. Принцип измерений, достоинства и недостатки каждого из методов будут описаны ниже.
Основной тематикой данной выпускной работы является разработка и исследование апертурного контроля параметров курсового радиомаяка системы посадки самолетов гражданской авиации. Обсуждаются такие вопросы как: основные параметры курсового радиомаяка, математическая модель курсового радиомаяка, выбор оптимального датчика для работы в ближней зоне излучающих элементов антенной решетки курсового радиомаяка, антенные измерения в ближней зоне, математический метод «восстановления» диаграммы направленности курсового радиомаяка в дальней зоне по результатам измерений амплитудно-фазового распределения токов в излучающих элементах антенной решетки (near-to-far transformation), преимущества и недостатки апертурного контроля.
Таким образом, апертурный контроль антенны КРМ голографическим методом с последующей математической обработкой результатов измерений может быть применен для систем посадки 1 и 2 категорий. В этом случае возможно точное «восстановление» диаграммы направленности антенны КРМ в дальней зоне. Апертурный контроль антенны КРМ для систем посадки 3 категории невозможен из-за жестких требований к измерительному оборудованию.
Для систем посадки 3 категории предложенный метод измерений может быть использован для оперативной диагностики антенной системы. Данная диагностика позволяет оценить «примерное» АФР в излучающих элементах антенны КРМ; оперативно выявить неисправности в антенно-фидерном тракте.
На основании проведенного исследования могут быть заданы требования по изготовлению коаксиальных кабелей и других элементов антенно-фидерного:
1. С целью исключения влияния неоднородностей диэлектрика, смещения центрального проводника относительно внешнего проводника, на этапе изготовления коаксиальных кабелей для системы посадки, необходимо измерять их «электрическую» длину. Данные требования особенно актуальны при изготовлении коаксиальных кабелей, длина которых сравнима или более длины волны.
2. При измерении АФР токов антенны КРМ системы посадки 3 категории, а также при измерении «электрической» длины кабелей системы посадки 3 категории, при измерении делителей мощности, необходимо использовать векторный анализатор цепей, абсолютная погрешность измерений фазы которого менее 2,8о.
Измерение АФР в антенне КРМ с целью контроля линии курса является важной задачей при вводе системы посадки в эксплуатацию, при диагностике, при поиске неисправностей антенно-фидерного тракта. Однако, помимо этого на положение линии курса могут оказывать воздействие факторы, влияющие на распространение электромагнитных волн, такие как: неравномерная толщина снежного покрова подстилающей поверхности, неравномерности подстилающей поверхности (холмы, овраги, строения), повышение уровня водной поверхности во время дождя.
