1、儀表著陸系統(tǒng)（ILS）簡介ILS的原理ILS的作用和歷史儀表著陸系統(tǒng)ILS（Instrument Landing System）是“非目視”進(jìn)近和著陸的標(biāo)準(zhǔn)助航系統(tǒng)。它為飛機(jī)提供對準(zhǔn)跑道的航向信號和指導(dǎo)飛機(jī)下降的下滑道信號，再加上適當(dāng)?shù)木嚯x指示信號，使飛機(jī)能在低的能見度和惡劣天氣條件下借助這些儀表提供的信號指示就可以安全著陸。隨著新技術(shù)和新器件在ILS上的應(yīng)用，ILS所提供的精確導(dǎo)航信號使得全天候的著陸成為可能。為了著陸飛機(jī)的安全，在目視著陸飛行條例（VFR）中規(guī)定，目視著陸的水平能見度必須大于4.8Km，云底高不小于300M。在很大一部分機(jī)場的氣象條件都不能滿足這一要求，這時(shí)著陸的飛機(jī)必須依

2、靠ILS提供的引導(dǎo)進(jìn)行著陸。ILS是采用“等信號”原理來實(shí)現(xiàn)的，即通過比較兩個(gè)信號的幅度差來給出左右和上下指示，當(dāng)飛行器處于指定航線時(shí)，兩個(gè)信號幅度相等，差值為零。最早的ILS雛形出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)三十年代，那時(shí)有一種叫“AN系統(tǒng)”的設(shè)備來幫助飛機(jī)著陸。如圖一所示。它將“A”和“N”兩個(gè)字母的MORSE碼分開發(fā)射，當(dāng)飛機(jī)偏離跑道中心線時(shí)，飛行員只能聽到其中一個(gè)字母的MORSE碼，“A”或“N”，只有飛機(jī)對準(zhǔn)跑道時(shí)，才能同時(shí)聽到兩個(gè)字母。而飛機(jī)下滑的角度是這樣形成的：飛機(jī)沿著一個(gè)固定信號強(qiáng)度（比如100uA）降落。后來這兩個(gè)MORSE碼被兩個(gè)音頻所代替（90Hz和150Hz），并且載波提高，航向?yàn)閂

3、HF，下滑為UHF。如圖二所示。圖一：AN系統(tǒng)圖二：雙音頻系統(tǒng) 但上述兩種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是顯而易見的，就是誤差大，波瓣寬度十分大，容易受干擾。現(xiàn)代的ILS通過采用多個(gè)對數(shù)周期天線，并添加其它技術(shù)元素，如采用雙頻系統(tǒng)、分離輻射和空間調(diào)制、信號頻譜精確控制和變換等措施來提高ILS的精度和可靠性。ILS的有關(guān)述語決斷高度（DH）：ILS引導(dǎo)飛機(jī)到達(dá)飛行員能看見跑道的最低允許高度，在這個(gè)高度上，駕駛員必須做出繼續(xù)著陸還是復(fù)飛的決定。對I類ILS來說，決斷高度在中指點(diǎn)上空，II類ILS在內(nèi)指點(diǎn)上空。能見度（VIS）：白天能看到或辨別出明顯不發(fā)光物體或晚上看到明顯發(fā)光物體的最大距離。與跑道視程（RVR）的定義

4、有所不同，但有一定聯(lián)系。著陸標(biāo)準(zhǔn)：國際民航組織（ICAO）是根據(jù)不同的氣象條件，使用決斷高度和跑道視距來規(guī)定了三類著陸標(biāo)準(zhǔn)。類別能見度（VIS）決斷高度（DH）I>800m60mII>400m30mIIIa>200m0，看著著陸IIIb>50m0，看著滑行IIIc00，不用任何目視參考至停機(jī)位ILS系統(tǒng)能夠滿足I、II類著陸標(biāo)準(zhǔn)，但是III類著陸要求有更復(fù)雜的輔助設(shè)備相配合，例如配合飛行指引儀或自動(dòng)駕駛儀來完成II類著陸標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)控制。III類著陸標(biāo)準(zhǔn)不僅在進(jìn)近和著陸要使用自動(dòng)化控制設(shè)備，而且滑跑（rollout）和滑行（taxing）也必須在其它電子設(shè)備控制下完成。I

5、LS的分類：根據(jù)ICAO三類著陸標(biāo)準(zhǔn)，ILS設(shè)施也分相應(yīng)地為三類。I類設(shè)施性能的儀表著陸系統(tǒng)：從儀表著陸系統(tǒng)覆蓋區(qū)邊緣到航向信標(biāo)的航道與下滑信標(biāo)的下滑道在高度不大于60米的從跑道入口水平面量起處相交的一點(diǎn)，能夠提供引調(diào)信息的儀表著陸系統(tǒng)。II類設(shè)施性能的儀表陸系統(tǒng)：從儀表著陸系統(tǒng)覆蓋區(qū)邊緣到航向信標(biāo)的航道與下滑信標(biāo)的下滑道在高度不大于15米的從跑道入口水平面量起處相交的一點(diǎn)，能夠提供引調(diào)信息的儀表著陸系統(tǒng)。III類設(shè)施性能的儀表著陸系統(tǒng)：借助必要的輔助設(shè)備，從儀表著陸系統(tǒng)覆蓋區(qū)邊緣到跑道表面能提供引調(diào)信息的儀表著陸系統(tǒng)。DDM：調(diào)制度差，用較大信號的調(diào)制度百分比減去較小信號的調(diào)制度百分比，再除

6、以100。在ILS中，即是90Hz的總調(diào)制度和150Hz的總調(diào)制度的差值的。當(dāng)對準(zhǔn) 跑道時(shí)，DDM=0；偏離跑道時(shí)DDM大于或小于0。在在下滑道左邊和上面是90Hz占優(yōu)，右邊和下面是150Hz占優(yōu)。如圖三所示。DDM值的正負(fù)表示的是90Hz或150Hz占優(yōu)。 SDM：調(diào)制度和。接收機(jī)收到的合成信號中90Hz和150Hz的調(diào)制度之和。圖三：DDM示意圖航道信號：給飛機(jī)進(jìn)近和著陸時(shí)對準(zhǔn)跑道中心線的信號。下滑道信號：提供給飛機(jī)沿著一定角度下降的信號。ILS組成和原理一個(gè)完整的ILS系統(tǒng)包括地面設(shè)施和機(jī)載設(shè)備。ILS地面臺的組成包括：航向(LOCALIZER)、下滑(GLIDE SLOPE)

7、、指點(diǎn)標(biāo)(MARKER)或DME。飛機(jī)著陸過程：飛機(jī)從五邊切入盲降時(shí)，首先搜索到航向信號并對準(zhǔn)跑道飛行，同時(shí)根據(jù)航向信號選擇下滑信號的頻率，搜索到下滑信號的時(shí)候，高度降到2500英尺，根據(jù)下滑提供的信號進(jìn)行下降角度的調(diào)整，之后在航向信號和下滑信號的共同作用下，以3度左右的下滑角對準(zhǔn)跑道中心線飛行。經(jīng)過外指點(diǎn)標(biāo)時(shí)，飛行高度降為1200英尺，經(jīng)過中指點(diǎn)標(biāo)時(shí)，高度為300英尺。參考圖四、五、六。航向臺：由航向天線陣和航向設(shè)備組成。航向天線產(chǎn)生的輻射場在通過跑道中心延長線的垂直面內(nèi)形成的航向面（也叫航向道）。航向信標(biāo)就是用來給提供飛機(jī)偏離航道的橫向引導(dǎo)信號。機(jī)載航向接收機(jī)收到航向信號后經(jīng)處理，輸出飛機(jī)

8、相對于航向道的偏離信號，加到駕駛儀表板上的水平姿態(tài)批示器（HSI）的航向指針。若飛機(jī)在航道對準(zhǔn)跑道中心線，則指針偏離指示為零；若飛機(jī)在航向道的左邊或右邊，航向指針就向右或向左，給駕駛員提供“飛右”或“飛左”的指令。下滑臺：由下滑天線陣和下滑設(shè)備組成。下滑信標(biāo)天線輻射的場型形成下滑面，下滑面與包含跑道中心線的水平面的夾角為2°4°之間。下滑信標(biāo)就是用來給飛機(jī)提供偏離下滑面的垂直引導(dǎo)信號。機(jī)載下滑接收機(jī)收到下滑信號后經(jīng)處理，輸出相對于下滑面的偏離信號，加到HIS上的下滑指示器。若飛機(jī)在下滑面上，下滑指針在中心零位，若飛機(jī)在下滑面的上方或下方，指針就會向下或向上給駕駛員提供“飛下

9、”或“飛上”的指令。航向面與下滑面的交線定義為下滑道。飛機(jī)沿著這條交線著陸，就以準(zhǔn)了跑道中心和規(guī)定的下滑角，在離跑道約300M下著陸。航向信標(biāo)和下滑信標(biāo)發(fā)射信號空中合成了一個(gè)矩形延長的角錐形進(jìn)場航道。其中航道寬度為4°，下滑道寬度約為1.4°。uA與DDM的關(guān)系機(jī)載設(shè)備的HIS指示器除了航向（左右）和下滑（上下）偏離指針外，還有一個(gè)“旗”指示器。當(dāng)機(jī)載設(shè)備選擇了航向頻率后，沒收到射頻信號或收到解調(diào)出來的調(diào)制信號幅度小于額定值時(shí)，“旗”告警就會出現(xiàn)，說明偏離指針的指示是不可靠的。機(jī)載設(shè)備接收機(jī)的輸出與偏離指示器之間有標(biāo)準(zhǔn)的接口，對于航向來說，偏離指針的驅(qū)動(dòng)電流與DDM值的關(guān)系

10、是970*DDM(uA)。航向偏離指針的滿刻度偏轉(zhuǎn)與0.155DDM相對應(yīng)，這時(shí)的偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電流就是150uA(970*0.155)，相當(dāng)于偏離2°。下滑的指示滿偏是兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)就是0.35度。圖四：ILS的組成和原理圖六：ILS的布局圖五：ILS進(jìn)近什么是空間調(diào)制？首先要理解什么是調(diào)幅波。一個(gè)單音頻的調(diào)幅波表達(dá)式為： E=Ecm(1+msin2fat)sin2fct =Ecmsin2fct - (mEcm/2)cos2(fc+fa)t + (mEcm/2)cos2(fc-fa)t載波上邊帶波下邊帶波式中fa為調(diào)制單頻，m為調(diào)制深度，fc是載波頻率一個(gè)完整的調(diào)幅波可以分解為一個(gè)載

11、波分量，一個(gè)上邊帶分量，一個(gè)下邊帶分量。上邊帶和下邊帶合成的信號（如上圖的d信號）叫做純邊帶信號。空間調(diào)制是相對于發(fā)射機(jī)調(diào)制而言的。在發(fā)射機(jī)調(diào)制中，載波分量與總邊帶分量是從同一個(gè)天線上輻射，二者之間沒有相位的變化，所以它們是在一定的相位關(guān)系上自動(dòng)合成的，因此單獨(dú)一根天線輻射的調(diào)幅波信號是不帶有任何方位信息的。空間調(diào)制的原理是：載波分量在一個(gè)天線輻射，與此同時(shí)，純邊帶波由另一個(gè)天線輻射，這兩個(gè)信號同時(shí)到達(dá)接收機(jī)，由接收機(jī)的電路合成一個(gè)完整的調(diào)幅波。所謂“空間調(diào)制”，并不是說載波分量與純邊帶分量在空中相互作用和相互調(diào)制，實(shí)質(zhì)上它們是兩個(gè)不同的信號在空中各自傳播，最終在接收機(jī)內(nèi)部合成。空間調(diào)制的一個(gè)

12、重要指標(biāo)是空間調(diào)制系數(shù)，它定義為總邊帶分量與載波分量的比值。當(dāng)總邊帶分量與載波分量同相或反相合成時(shí)，空間調(diào)制系數(shù)最大，這時(shí)與發(fā)射機(jī)調(diào)制的結(jié)果是一致的，接收機(jī)檢波出來的是調(diào)制信號的基頻。當(dāng)總邊帶波分量與載波分量不同相時(shí)，空間調(diào)制系統(tǒng)會減小，接收機(jī)檢波出來的調(diào)制信號中會出現(xiàn)諧波，當(dāng)總邊帶波與載波相差90°時(shí)，空間調(diào)制系數(shù)最小，接收機(jī)檢波出來的調(diào)制基波為零，而調(diào)制信號的二次諧波達(dá)到最大。ILS系統(tǒng)的“空中調(diào)相”正是利用了這個(gè)特性，在SBO通道串接90度線來人為使分離輻射的邊帶與載波分量相差為90度。應(yīng)注意的是，ILS系統(tǒng)中的調(diào)制是發(fā)射機(jī)調(diào)制和空間調(diào)制的合成。ILS的載波分量單純輻射一個(gè)載波

13、，而是一個(gè)完整的調(diào)輻波，稱為CSB（載波加邊帶，調(diào)制單頻是90Hz+150Hz），這個(gè)信號在飛機(jī)的接收機(jī)中就是普通的發(fā)射機(jī)調(diào)制，而分離輻射的純邊帶信號叫SBO(調(diào)制間頻是90Hz-150Hz)，它與CSB在飛機(jī)的接收機(jī)中的合成屬于空中調(diào)制。因此在飛機(jī)的接收機(jī)中“總的邊帶”應(yīng)是“CSB中的邊帶分量”與“分離輻射的邊帶分量”的合成，總的調(diào)制系數(shù)也是它們兩者的矢量合成。信號特征包括CSB、SBO和余隙（CL）。輻射場型是水平極化波。CSB是載波加邊帶信號，是一個(gè)普通的AM調(diào)制波，調(diào)制信號為90+150Hz（航向的CSB 還有識別信號調(diào)制）。SBO是載波受抑制的調(diào)幅波，調(diào)制信號是90-150

14、Hz。由于載波相位在每個(gè)調(diào)制信號過零處反相，所以在輸出的信號中不含載波。航向的余隙也分為CSB和SBO，下滑的余隙僅有CSB，調(diào)制信號為150Hz占優(yōu)的信號。航向是頻率范圍是甚高頻（VHF）頻段，下滑是超高頻（UHF）頻段。在這樣的頻段上，信號的傳輸是以直線視距傳播為主，地面衰減小，電離層不能反射這些波段的信號，除了地物反射、大氣折射和吸收等因素的影響外，受到的干擾比中長小波小得多，基本遵循自由空間傳播的各種規(guī)律。由于頻率高，發(fā)射機(jī)及天線的尺寸重量將大為減小，可以方便地產(chǎn)生很窄的脈沖以及尖銳的天線方向圖。但其缺點(diǎn)也很明顯，就是信號只能在直視范圍內(nèi)工作，不能提供地平線以下的覆蓋，只能用于近程空中

15、導(dǎo)航。LOC的場型LOC場型由對數(shù)周期天線輻射產(chǎn)生圖七：采用四個(gè)天線的航向合成場型示意圖 GS的場型下滑的場型是由天線的直射波和地面反射波共同形成，“鏡象原理”是下滑場型形成的基礎(chǔ)圖八：零基準(zhǔn)下滑場型CSB和SBO天線系統(tǒng)航向天線根據(jù)場地狀況和跑道長短可選擇8、14（或13）、24（或21）單元，8單元采用單頻發(fā)射機(jī)，14（13）單可根據(jù)需要采用單頻或雙頻發(fā)射機(jī)，而24（21）單元?jiǎng)t必需采用雙頻發(fā)射機(jī)。下滑天線可分為零基準(zhǔn)、邊帶基準(zhǔn)和捕獲效應(yīng)三類，只要分別是天線的掛高和信號分配上有所不同，M型捕獲效應(yīng)天線對場地適應(yīng)性是最強(qiáng)的，但同時(shí)也是最復(fù)雜的。余隙的作用在單頻航向系統(tǒng)中，由于波瓣較寬，在受到

16、障礙物反射時(shí)，反射信號會造成航道的彎曲。所以，為了適應(yīng)更復(fù)雜的地形，就必須采用更多的天線，這樣一來，CSB波瓣會很窄，能量集中在跑道中心線前方一個(gè)有限的范圍，從而造成航道寬度過窄，在飛機(jī)未找到航道之前，缺乏相應(yīng)的指引信號。這時(shí)，就需要提供一個(gè)偏航道信號，這個(gè)信號就叫偏航道余隙。另外，盡管航道信號幾乎全部集中在天線正前方一小段范圍內(nèi)，但仍有小部分旁瓣信號，在飛機(jī)離跑道過近和極低低能見度時(shí)仍有可能收到假航道信息，這是非常危險(xiǎn)的，所以這些旁瓣信號必需要一個(gè)相應(yīng)的信號來覆蓋它，并可以指示飛機(jī)返回正常航道。余隙與航道的載波相差514KHz，兩個(gè)信號都在機(jī)載接收機(jī)的帶寬之內(nèi)。根據(jù)接收機(jī)原理，當(dāng)接收到兩個(gè)頻

17、率的載波時(shí)，信號較強(qiáng)的信號首先被解調(diào)，這叫做“捕獲效應(yīng)”（CAPUTER EFFECT）。只要兩個(gè)信號強(qiáng)度相差10dB以上，較弱信號的解調(diào)輸出不會造成影響。在雙頻的航向中，航道是15W，而余隙只有4W，再經(jīng)過航向天線陣的幅度和相位分配，可以完全滿足這個(gè)要求，而且由于余隙信號較弱，即使受到障礙物的反射，其反射的信號對航道彎曲的影響也是微不足道的。如果飛機(jī)偏離航道±2º以上，飛機(jī)收到的將是余隙信號是強(qiáng)信號，飛機(jī)的接收機(jī)將給出一個(gè)“OFF COURSE CLEARANCE”指示，指示飛機(jī)偏離了跑道中心線太遠(yuǎn)。此外，航向的余隙也可為反向著陸或起飛的飛機(jī)提供某種程度上方位引導(dǎo)。下滑的

18、余隙只有CSB信號，上面調(diào)制有150Hz占大多數(shù)的信號，覆蓋的是下滑道下方的區(qū)域，給飛機(jī)提供的是一個(gè)向上的信號。圖九：航向余隙信號的作用原理ICAO規(guī)定之ILS規(guī)范ICAO ANEX 10 之規(guī)定，ILS分為三類CAT I, CAT II和CAT III，其中CAT III更細(xì)分為A、B、C三類。設(shè)備性能的分類：一類：從儀表著陸系統(tǒng)覆蓋區(qū)邊緣到航向信標(biāo)的航道和下滑信標(biāo)的下滑道在高度不大于60米（200FT），從跑道入口的水平面量起處相交的一點(diǎn)，能夠提供引調(diào)信息的儀表著陸系統(tǒng)。（不排除低于60米的高度，結(jié)合目視參考來使用I類設(shè)施性能的儀表著陸系統(tǒng)，只要所提供的引導(dǎo)質(zhì)量允許和已經(jīng)建立了滿意的使用程

19、序）二類：從儀表著陸系統(tǒng)覆蓋區(qū)邊緣到航向信標(biāo)的航道和下滑信標(biāo)的下滑道在高度不大于15米（50FT）（從含有跑道入口的水平面量起）處相交的一點(diǎn)，能提供引調(diào)信息的儀表著陸系統(tǒng)。三類：引導(dǎo)到跑道表面。跑道入口15+3mA(遠(yuǎn)臺)3500Ft（1050m）下滑道B(近臺)4Nm（7.5Km）TC100Ft(30m)D跑道中心線3000Ft（900m）E2000Ft（600m）圖十：ILS基準(zhǔn)點(diǎn)示意圖4m無論哪種類型的設(shè)備，給航空器提供的指示是都應(yīng)該是一樣的，指示的位移也應(yīng)該是一樣的。ILS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)示意圖標(biāo)準(zhǔn)航向下滑射頻頻率108111.975MHz，容差±0.005%，雙頻系統(tǒng)不超過

20、77;0.002%，雙頻頻差514KHz。波道間隔為50KHz328.6335.4MHz容差±0.005%，雙頻系統(tǒng)不超過±0.002%，雙頻頻差432KHz。下滑頻率必須與航向頻率配對使用，是一一對應(yīng)的，按規(guī)定的列表選取覆蓋前向航道正負(fù)10度內(nèi)為25海里，10度至35度內(nèi)為17海里，35度以外為10海里。在規(guī)定距離內(nèi)，向上直到從航向信標(biāo)天線向外延伸并與地平面成7度夾角的平面內(nèi)，必須能收到信號，建議7度仰角以上信號應(yīng)盡可能低。在下滑道左右兩邊各8度方位，上至地平面以上1.75，下至地平面以上0.45的扇區(qū)內(nèi)距離至少10海里，場強(qiáng)>40uV/m，I類在10海里至60米高

21、度>90uV/m>400uV/m調(diào)制信號頻率CSB：90Hz+150Hz，音頻頻偏在±1.5%內(nèi)SBO：90Hz-150Hz面對跑道時(shí)，左手邊就是90Hz占優(yōu)，右手是150Hz占優(yōu)CSB：90Hz+150Hz，音頻頻偏在±1.5%內(nèi)SBO：90Hz-150Hz在下降方向上，下滑道下方應(yīng)是150Hz占優(yōu)，上方直到1.75角度均是90Hz占優(yōu)調(diào)制度90Hz和150Hz各為(20±2)%90Hz和150Hz各為(40±2.5)%航道與下滑道在任何水平面內(nèi)最靠近跑道中心線的調(diào)制度差（DDM）為零的各點(diǎn)的軌跡。在包含跑道中心線的垂直平面內(nèi)，最靠近水平面

22、的所有DDM為零的各點(diǎn)軌跡，下滑道與水平面的夾角標(biāo)稱值為3º航道扇區(qū)和下滑道扇區(qū)在包含航道線的水平面內(nèi)并最靠近航道線的調(diào)制度差（DDM）為0.155的各點(diǎn)軌跡所制的扇區(qū)。航向扇區(qū)寬度不得超過6º包含ILS下滑道的垂直平面并由最靠近下滑道的DDM等于0.175的各點(diǎn)軌跡所限定的扇區(qū)結(jié)構(gòu)I類: 從覆蓋區(qū)邊緣到“A”點(diǎn)，DDM應(yīng)小于0.031，從“A”點(diǎn)到“B”點(diǎn)線性下降到0.015，從“B”點(diǎn)到“C”點(diǎn)不得大于0.015I類：從覆蓋區(qū)邊緣到“C”點(diǎn)DDM不得大于0.035航道/下滑道位置在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)處偏離跑道中心線的位移為±10.5米或0.015DDM，以小為準(zhǔn),II

23、類為7.5米，III類為3米I、II類下滑角偏移不得大于0.075，約相當(dāng)0.050DDM，下滑道向下延伸的直線部分必須通過ILS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，那點(diǎn)定義為入口高度，其值是15米，允許有+3米容差。位移靈敏度在半航道扇區(qū)內(nèi)(DDM=0.0775)在ILS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)處為0.00145DDM/m±17%。根據(jù)這個(gè)要求，在跑道頭左右兩邊105米處的DDM值應(yīng)為0.155，也就是說在跑道入口處的航道寬度是210米，無論跑道多長，這個(gè)值都是一樣的，跑道越長，就要采用更多的天線陣子使波束收窄，以便在跑道入口處滿足這個(gè)要求。I類設(shè)備在下滑道上下角位移為0.070.14之間的標(biāo)稱角位移靈敏度應(yīng)相當(dāng)于0.

24、0875DDM，即相當(dāng)于（0.0875/(0.07+0.035)=0.833DDM在下滑道下方DDM值應(yīng)隨角度增大而平滑增加直至0.22DDM識別僅航向信標(biāo)需要發(fā)射識別。識別信號應(yīng)調(diào)制在同一射頻載波或雙載波上，指示特定的跑道和進(jìn)場方向。調(diào)制音頻為1020±50Hz，調(diào)制度應(yīng)為(515)%。識別信號采用國際莫爾斯電碼，由兩至三個(gè)字母組成。識別發(fā)射速率要求是每分鐘7個(gè)字和每分鐘不少于6次。莫爾斯電碼是由點(diǎn)、劃組成的，一點(diǎn)為0.10.125S，一劃為3個(gè)點(diǎn)的寬度，碼元間隔為一個(gè)點(diǎn)的寬度±10%，字母之間的間隔不得小于3個(gè)點(diǎn)寬度。監(jiān)控監(jiān)控器動(dòng)作的條件：1)在ILS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)處平均航

25、道線偏移大于0.015DDM1) 2)單頻射頻功率降低50%，雙頻射頻功率降低20%2) 3)位移靈度變化超過17%，在航道寬度點(diǎn)(0.155DDM)處為超過0.125DDM0.181DDM3) 從出現(xiàn)參數(shù)告警到轉(zhuǎn)換機(jī)或關(guān)機(jī)的總時(shí)間，I類不得大于10秒，II類不得大于5秒，III類不大于2秒監(jiān)控器動(dòng)作的條件：1)在ILS平均下滑偏移大于 -0.075/ +0.104) 2)單頻射頻功率降低50%，雙頻射頻功率降低20%5) 3)I類設(shè)備位移靈度變化超過0.030DDM，在下滑寬度點(diǎn)(0.175DDM)處為超過0.1450.205DDM從出現(xiàn)參數(shù)告警到轉(zhuǎn)換機(jī)或關(guān)機(jī)的總時(shí)間，I類不得大于6秒，II

26、、III類不得大于2秒射頻功率CSB：15W；SBO約為幾百毫瓦，由飛行校驗(yàn)根據(jù)航道寬度來定，跑道越長，天線單元越多，所需的SBO功率就越小。余隙CSB：4W，SBO：約200mWCSB：4W，零基準(zhǔn)的稍小一些；SBO約為幾十毫瓦，由飛行校驗(yàn)根據(jù)下滑道寬度來定余隙僅有CSB，功率為幾百毫瓦電磁環(huán)境要求見下圖見下圖校飛周期I類9個(gè)月,II類6個(gè)月必需對監(jiān)視器進(jìn)行檢查，自動(dòng)或手動(dòng)。（監(jiān)控器自檢）。為了減少設(shè)備工作在監(jiān)視器監(jiān)視范圍邊緣失效，應(yīng)該在告警門限的75%提供預(yù)警信號。遠(yuǎn)場監(jiān)視器的作用：（III類是必需的，二類是期望的，I類是一個(gè)補(bǔ)充） 一般是用于航道校準(zhǔn)，但也用于監(jiān)視航道靈敏度。與近場和整體

27、監(jiān)視器相互獨(dú)立工作。目的是防止航向信標(biāo)調(diào)整錯(cuò)誤，防止近場或整體監(jiān)視器產(chǎn)生錯(cuò)誤，可以加強(qiáng)綜合監(jiān)視系統(tǒng)的能力，從而對輻射單元的物理性變化或地面反射特性的變化作出響應(yīng)，可以監(jiān)視多徑干擾和跑道區(qū)干擾。可用作執(zhí)行監(jiān)視器。遠(yuǎn)場監(jiān)視信號易受到跑道上或附近航空器的影響，一般要裝有30120秒的延時(shí)。或低通濾波器。航向靈敏區(qū)的劃分：R=75m跑道300m或到跑道終端，以長為準(zhǔn)YX120mY圖中灰色為臨界區(qū)，淺色為靈敏區(qū)（面積為X*2Y）。在上圖的灰色區(qū)是航向信標(biāo)臺場地保護(hù)區(qū)，在該區(qū)內(nèi)不得有樹木、高桿作物、建筑物、道路、金屬柵欄和架空金屬線纜。進(jìn)入航向臺的電源線和電話線應(yīng)從保護(hù)區(qū)外埋入地下。在航向信標(biāo)臺天線前方&

28、#177;10º、距離天線陣3000米的區(qū)域內(nèi)，不得有高于15米的建筑物、高壓輸電線等大型反射物存在。下滑靈敏區(qū)的劃分：跑道下滑天線A區(qū)400m120m滑行道120200m著陸方向500mB區(qū)  在上圖的A區(qū)內(nèi)不得有高于0.3米的農(nóng)作物和雜草，不得有建筑物、道路、金屬柵欄和架空金屬線纜。進(jìn)入下滑臺的電源線和電話線應(yīng)從A區(qū)外埋入地下。在B區(qū)內(nèi)不得有高于10米的金屬物體、堤壩、樹木和高壓輸電線等大型反射體存在設(shè)備組成及信號流程航向設(shè)備基本組成航向設(shè)備是由發(fā)射機(jī)、監(jiān)控器、電源系統(tǒng)、天線系統(tǒng)以及遙控器及遠(yuǎn)場監(jiān)控器組成，雙機(jī)系統(tǒng)還要包括轉(zhuǎn)換和控制單元。如下圖所示為一套簡單的六單元天線

29、航向設(shè)備。由發(fā)射機(jī)產(chǎn)生符合要求的CSB、SBO射頻信號，通過天線系統(tǒng)中的射頻分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行幅度和相位的分配，饋送到各個(gè)天線上去輻射，每個(gè)天線內(nèi)的取樣信號由射頻混合網(wǎng)絡(luò)按一定的幅度和相位合成還原出CSB、SBO和CL等信號，用來產(chǎn)生航道、寬度參數(shù)，與遠(yuǎn)場監(jiān)控參數(shù)一起送到監(jiān)控器去，跟預(yù)定的告警門限相比較，給出指示或送到遠(yuǎn)端遙控器。電源系統(tǒng)產(chǎn)生各組件所需的低壓直流電。航向信標(biāo)有單頻和雙頻之分。當(dāng)跑道較短，天線單元較少（一般14單元以下）時(shí)采用單頻系統(tǒng)，14或12單元時(shí)可采用單頻或雙頻，14單元以上，如21、24單元?jiǎng)t必須采用雙頻系統(tǒng)。雙頻系統(tǒng)與單頻系統(tǒng)相比，多了余隙發(fā)射機(jī)。航向發(fā)射機(jī)基本組成航向發(fā)射機(jī)

30、的基本任務(wù)是產(chǎn)生符合要求的CSB、SBO射頻信號。應(yīng)包括低頻信號產(chǎn)生器，射頻源，調(diào)制器，功放和濾波組件等。低頻信號產(chǎn)生器是用來產(chǎn)生90Hz、150Hz和識別信號的1020Hz信號。射頻源是產(chǎn)生載波頻率信號的，如果是雙頻系統(tǒng)，就需要兩個(gè)射頻源，一個(gè)服務(wù)于Course通道，一個(gè)服務(wù)于Clearance通道，兩個(gè)射頻源之間通過一定的鎖相比較控制，使得兩個(gè)載波的頻率之差為規(guī)定的514KHz。調(diào)制器和功放在不同廠家的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的方式是不同的，但它們最終產(chǎn)生的CSB、SBO信號是相同的，即CSB上的調(diào)制包絡(luò)都是“和”信號-90Hz+150Hz，而在SBO上的調(diào)制包絡(luò)都是“差”信號-90Hz-150Hz。功

31、放一般都采用AGC電路來穩(wěn)定輸出功率。下圖是MKII型發(fā)射機(jī)的框圖SBO射頻放大振蕩器倍頻放大功放功放低通低通差放大和放大過零檢測絕對值電 路460.8Hz振蕩分頻90Hz 濾波網(wǎng)絡(luò)150Hz濾波網(wǎng)絡(luò)比較 放大比較 放大激勵(lì)器二極管開關(guān)網(wǎng)絡(luò)CSB射頻放大90/150信號產(chǎn)生器濾波/檢測器CSB+SBOSBO航向監(jiān)控器基本組成航向監(jiān)控器包括監(jiān)控混合網(wǎng)絡(luò)、航道檢測器、寬度檢測器、監(jiān)控信號處理組件、告警電路、自檢電路及外部通信電路等。監(jiān)控混合網(wǎng)絡(luò)的功能首先是從各個(gè)天線單元的取樣信號中按一定的幅度和相位關(guān)系還原出CSB和SBO信號，再將這兩個(gè)信號以一定的幅度和相位關(guān)系合成，得到代表航道Course和寬

32、度Width的射頻信號，這兩個(gè)信號經(jīng)航道和寬度檢測器的檢波，得到Course和Width的包絡(luò)，與遠(yuǎn)場監(jiān)控回來的信號一起送入信號處理組件，得到射頻電平、航道DDM、寬度DDM和遠(yuǎn)場DDM等參數(shù)，與預(yù)設(shè)的門限相比較，若超出門限，則產(chǎn)生告警信號，由外部通信電路送到相關(guān)組件。監(jiān)控器必須可以自檢，以保證自身功能的正確。當(dāng)今先進(jìn)的ILS設(shè)備，其監(jiān)控器功能非常強(qiáng)大，不僅可以監(jiān)測發(fā)射參數(shù)，還可以對整機(jī)的各個(gè)組件及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，一些設(shè)備的監(jiān)控器還保存著發(fā)射機(jī)工作的預(yù)置參數(shù)。這些監(jiān)控器實(shí)質(zhì)上充當(dāng)了整個(gè)設(shè)備的“大腦”，協(xié)調(diào)控制著整機(jī)的工作。航向天線系統(tǒng)組成航向的天線系統(tǒng)包括射頻分配網(wǎng)絡(luò)，天線陣及相關(guān)射頻電纜。

33、射頻分配網(wǎng)絡(luò)是將根據(jù)天線單元的個(gè)數(shù)，按CSB和SBO信號按一定的幅度和相位關(guān)系分配到各個(gè)天線單元中。航向天線陣采用的是對數(shù)周期天線，具有寬頻帶，方向性強(qiáng)，高度低，相互干擾小等優(yōu)點(diǎn)。下滑設(shè)備基本組成下滑設(shè)備由發(fā)射機(jī)、監(jiān)控器、電源系統(tǒng)、天線系統(tǒng)以及遙控器和近場監(jiān)控器組成，雙機(jī)系統(tǒng)還要包括轉(zhuǎn)換和控制單元。如下圖所示為一套簡單的捕獲效應(yīng)下滑設(shè)備。由發(fā)射機(jī)產(chǎn)生符合要求的CSB、SBO射頻信號，通過天線系統(tǒng)中的射頻分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行幅度和相位的分配，饋送到上、中、下天線上去輻射，每個(gè)天線內(nèi)的取樣信號由射頻混合網(wǎng)絡(luò)按一定的幅度和相位合成還原出CSB、SBO和CL等信號，用來產(chǎn)生下滑道、寬度參數(shù)，與近場監(jiān)控參數(shù)一起

34、送到監(jiān)控器去，跟預(yù)定的告警門限相比較，給出指示或送到遠(yuǎn)端遙控器。電源系統(tǒng)產(chǎn)生各組件所需的低壓直流電。下滑信標(biāo)根據(jù)采用的天線系統(tǒng)不同，一般分為零基準(zhǔn)、邊帶基準(zhǔn)和捕獲效應(yīng)三種。捕獲效應(yīng)屬于雙頻系統(tǒng)，多了余隙發(fā)射機(jī)，其余的均是單頻系統(tǒng)。零基準(zhǔn)的設(shè)備比較簡單，不需要射頻分配和混合網(wǎng)絡(luò)，CSB和SBO直接送到下天線和上天線，但這種系統(tǒng)對場地要求十分嚴(yán)格，這都是因?yàn)橄禄老路叫盘柼珡?qiáng)容易被反射所致。邊帶基準(zhǔn)通過簡單的幅度和相位分配，并把下天線的掛高降低，一定程度上減小了下滑道下方的信號強(qiáng)度，但也由于天線太低，天線場地前面的草稍微長高一些，都會引起下滑角的升高。捕獲效應(yīng)通過一個(gè)復(fù)雜的幅度和相位分配系統(tǒng)，使下

35、滑道下方的信號極為減弱，同時(shí)天線掛高不至于太低，所以捕獲效應(yīng)的場地適應(yīng)能力比較強(qiáng)，同時(shí)，為了飛機(jī)在低于下滑角時(shí)能得到“向上”飛的明確指示，增加了余隙信號，在下滑道下方，余隙信號強(qiáng)度較大，飛機(jī)捕獲到余隙信號時(shí)會得到明確的“向上”飛指示。下圖為三種不同的下滑天線系統(tǒng)及其場型圖，依次為零基準(zhǔn)，邊帶基準(zhǔn)和捕獲效應(yīng)下滑發(fā)射機(jī)基本組成下滑發(fā)射機(jī)與航向發(fā)射機(jī)的組成基本一樣，只是射頻源的頻率上升為UHF頻段，功放的功率小得多，沒有了識別信號產(chǎn)生電路。下滑監(jiān)控器基本組成下滑監(jiān)控器的作用與航向監(jiān)控器基本相同。下滑天線系統(tǒng)組成下滑天線系統(tǒng)也是由射頻分配單元和下滑天線陣組成。下滑天線分為兩單元的零基準(zhǔn)、邊帶基準(zhǔn)和三單

36、元的捕獲效應(yīng)。三種天線的幅度和相位關(guān)系如下圖所示零基準(zhǔn)邊帶基準(zhǔn)捕獲效應(yīng)上天線SBO：0.117180ºSBO：0.117180ºSBO：0.058180ºCLR：0.200º下天線CSB：10ºCSB：10ºSBO：0.1170ºCSB：10ºSBO：0.058180ºCLR：0.200º中天線CSB：0.5180ºSBO：0.1170ºCSB包絡(luò)信號SBO包絡(luò)信號識別信號波形由國際莫爾電碼調(diào)制的1020Hz波型。外場測試日常維護(hù)的外場測試航向的外場測試點(diǎn)為跑道中心點(diǎn)和寬度點(diǎn)

37、。一般選取ILS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)處的跑道中心點(diǎn)和寬度點(diǎn)，即跑道頭中心點(diǎn)和左右各105米的地方測量DDM。中心點(diǎn)的DDM應(yīng)為0，左右105米處的DDM應(yīng)為0.155。下滑的外場測試應(yīng)選擇在180º反相點(diǎn)之后，近場監(jiān)控天線的左前方或右前方。下滑的外場測試僅作為參考使用，尤其是捕獲效應(yīng)的設(shè)備，由于下方的信號很弱，加上人為因素，測得數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。下滑的外場測試也是要記錄下滑道DDM、上半寬度點(diǎn)DDM和下半寬度點(diǎn)DDM，下滑道DDM為0，上、下半寬度點(diǎn)DDM為0.0875。一般是將測試桿升到一定高度時(shí)得到上述三個(gè)DDM值，記錄當(dāng)時(shí)的桿的高度，作為下次測試的參考。初裝統(tǒng)調(diào)時(shí)的外場測試在系統(tǒng)初裝、統(tǒng)調(diào)時(shí)的

38、外場測試是一項(xiàng)非常重要的工作，主要是完成航道的地面校直和外場對相。為了得到最大的空間調(diào)制系數(shù)，CSB和SBO信號必須盡量同相。為了測試方便，利用SBO與CSB信號相差90度時(shí)的調(diào)制度最小的原理，在SBO通道中串接90度線，調(diào)整SBO相位使外場得到最小的DDM指示（或與單獨(dú)輻射CSB信號時(shí)的DDM最接近），再去掉90度線，就會得到最佳的CSB和SBO外場相位關(guān)系。校飛下滑校飛    調(diào)整下滑臺調(diào)制度和1、飛行方法：沿下滑道進(jìn)近，高度3000FT，距離104NM（海里）2、調(diào)制度和標(biāo)準(zhǔn)：40%0A90Hz、150Hz調(diào)制度和容差：40%±2.5%10A3、地

39、面調(diào)整：根據(jù)校飛結(jié)果，如校驗(yàn)員要求調(diào)整，則調(diào)整發(fā)射機(jī)“調(diào)制度” 。在下滑道上及其上、下兩側(cè)的各個(gè)角度上調(diào)制度和并不是都相等，所以應(yīng)以下滑道上的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。根據(jù)機(jī)載接收機(jī)的原理圖，調(diào)制度太低會引起旗告警。 有效射頻信號太低會引起旗告警，同時(shí)引起調(diào)制度改變，這時(shí)測得的調(diào)制度是不準(zhǔn)確的。如某航向臺在校飛時(shí)，測得的RF幅度只有94dB（正常為60-93dB之間），調(diào)制度不準(zhǔn)確了，波動(dòng)很大。在0A上進(jìn)近，若下滑道結(jié)構(gòu)不好或因機(jī)長駕駛不穩(wěn)定，有可能引入其他誤差，引起調(diào)制度的改變。總的說來，調(diào)制度是比較穩(wěn)定，容易調(diào)整的。調(diào)整下滑角。（下滑角寬度結(jié)構(gòu)）1、飛行方法：沿±75A進(jìn)近，0A進(jìn)近，高度190

40、03000FT，Dis6NM5NM。2、下滑角標(biāo)準(zhǔn)植：3° 下滑角偏移容限：2.96°3.04° a、在機(jī)內(nèi)CSB調(diào)制平衡正確的條件下，其結(jié)果取決于參與SBO輻射天線陣子的掛高及反射場地坡度。 SBO天線掛高計(jì)算公式為:H原×原=H現(xiàn)×3°(零基準(zhǔn))H現(xiàn)=原3°×H原（HSBO ；HSBO ） 下滑角偏移不大，對稱性又配合的話（如下滑角偏高，上寬下窄，調(diào)平衡使），可以微調(diào)“調(diào)制平衡” 來修正。（一般不用）。b下滑道寬度：標(biāo)準(zhǔn)值： W=0.72°=±0.12=0.36°×2對稱

41、性：40%60%（類）類：下滑道在0.070.14即2.79°2.58°內(nèi)DDM值為0.0875。未能達(dá)到要求調(diào)SBO功率。過窄：增大SBO衰減量（調(diào)發(fā)射機(jī)SBO功率），減少SBO功率。過寬：減少SBO衰減量，增大SBO功率。 衰減量（dB值）由下式計(jì)算：dB=20lg（0.72°/W原）注：W原為原下滑寬度,單位度。 定相如果寬度大，調(diào)整SBO功率作用不大時(shí)，主要是因?yàn)镃SB/SBO定相不準(zhǔn)確引起的。必要時(shí)可以申請補(bǔ)做CSB/SBO定相，（定相的方式是在SBO通道串接90度線 ）、下滑道結(jié)構(gòu)類 正確（0.035DDM）1區(qū)30A(覆蓋區(qū)邊緣至A點(diǎn))2區(qū)30A(A

42、點(diǎn)至B點(diǎn))3區(qū)30A(B點(diǎn)至C點(diǎn))下滑結(jié)構(gòu)不合格時(shí)，微調(diào)SBO邊帶相位、入口高度 HYD= tg()D：內(nèi)撤距離H：入口高度Y：跑道反射面值：下滑角正常值:15+3米 在下滑角正確時(shí)，它一般取決于下滑臺距跑道入口的后撤距離及反射區(qū)縱向坡度。 入口高度檢查是在距離跑道入口1830300米處的一段下滑道延伸與跑道入口垂直面相交一點(diǎn)與跑道面的高度下滑臺窄告警、寬告警類標(biāo)準(zhǔn)：2（0.12±0.0375）=3 °,則2(0.36°±0.1125°)=(0.495° 0.945°)改變主用發(fā)射機(jī)SBO輸出衰減器的dB值如下: dB=20

43、lg（W告警/W正常）W告警：窄寬告警門限角度,W正常：本發(fā)射機(jī)實(shí)際校驗(yàn)得出的寬度(0.72度)飛行方法:沿±75A進(jìn)近,高度2000FT,6NM下滑角下限告警類：告警門限：2.775°=0.075飛行方法：沿0A進(jìn)近，高度19003000FT6NM地面調(diào)整：（1）調(diào)整發(fā)射機(jī)“調(diào)制平衡”（增加90Hz調(diào) 制度，使下滑角下降至告警門限）。（2）記錄記錄整機(jī)DDM，近場DDM監(jiān)控值。恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)下滑角。 下滑余隙及覆蓋 余隙：飛行方法：校驗(yàn)飛機(jī)沿中心延長線平飛，高度1066FT100.7A，檢查余隙最小值。覆蓋：0.30.45處190A飛行方法：在航線中心線航道左右各度平飛。高度：

44、2000FT10NM類：在1.750.45即5.25°1.35°內(nèi)覆蓋距離至少達(dá)10NM。復(fù)測：合格后參照監(jiān)控結(jié)果校另一部機(jī)，雙機(jī)合格后，飛機(jī)按正常下滑道著陸，完畢。 地面調(diào)整：測場型，調(diào)整監(jiān)控器等，做好各項(xiàng)記錄。 航向校飛調(diào)制度及平衡標(biāo)準(zhǔn)值：40%容差：90Hz、150Hz調(diào)制度為20%±2%飛行方法：沿跑道中心延長線平飛，H=1500FT，D=104NM地面調(diào)整：SBO接假負(fù)載，只發(fā)CSB信號，如有需要，調(diào)整發(fā)射機(jī)“調(diào)制度”。航道校直和結(jié)構(gòu)飛行方法：沿0A下滑道進(jìn)近，H=2000FT，D6NM。a.  航道校直：是指在跑道入口處航道線偏離跑

45、道中心線的準(zhǔn)確性。類容差：0°±10.5米類容差：0°±7.5米地面調(diào)整：在M90=M150時(shí)，即調(diào)制平衡時(shí)，要求修剪電纜.a.   航道結(jié)構(gòu)即航道線的彎曲度，應(yīng)小于下面數(shù)值：類 1區(qū)（覆蓋區(qū)邊緣到A點(diǎn)）：30A 2區(qū)（A點(diǎn)至B點(diǎn)）：30A線性下降至15A 3區(qū)（B點(diǎn)至C點(diǎn)）：15A航道結(jié)構(gòu)若不合要求要調(diào)整SBO的相位4Z1，或排除保護(hù)區(qū)內(nèi)的障礙物（反射物），或檢查天線系統(tǒng)的性能。 航道寬度及對稱性SYM%飛行方法：按±15A下滑或飛四方塊，H=2000FT，D=6NM定義：在水平面內(nèi)，由DDM為0.155軌跡線所

46、限制的扇區(qū)寬度角。地面調(diào)整：調(diào)整發(fā)射機(jī)SBO邊帶幅度SBO功率 WSBO功率 WSYM%指對稱性，標(biāo)準(zhǔn)值為50%容限（40%60%） 寬度計(jì)算公式105=2arctg L1+L2：航道寬度L1：跑道長度L2：航向天線至跑道終端距     窄、寬告警，容限：±17%（位移靈敏度）a、窄寬度告警飛行方法：與校寬度相同標(biāo)準(zhǔn)：正常寬度減少17% WW窄= = 0.854W (1+17%)0.3#： W=3.14° W窄= 2.68°21#： W=3.28° W窄=2.8°b、寬度告警飛行方法：與校寬度相同標(biāo)準(zhǔn)：正

47、常寬度增加17% WW窄= =1.204W (117%) 例: 03# W=3.14° W寬=3.78° 21# W=3.28° W寬=3.95°      校直告警： 入口處航道線偏離中心線的告警門限。標(biāo)準(zhǔn)差：±15A或±10.5米（類） ±10A或±7.5米（類）校驗(yàn)方法：飛機(jī)停在跑道入口處調(diào)整：1、調(diào)調(diào)制平衡使機(jī)上接收機(jī)從0A增加到15A，記下旋鈕位置和監(jiān)控器航道DDM值。 2、反方向調(diào)整從15A0A，    余隙/高角飛行方式： 沿中心線

48、兩側(cè)各35°H=2000FJ、H=5400FJ，D=6NM a、  1區(qū)（35°10°）150A 2區(qū)（10°175A點(diǎn)）175A 3區(qū)（-175A點(diǎn)-10°）175A（絕對值） 4區(qū)（-10°-35°）150A（絕對值） 高角：150A最小值.b、 覆蓋要求：航道：±10° 25NM 航道：10°35° 17NM 航道：大于±35° 10NM飛行方式：沿中心線兩側(cè)各35°、10°H=2000FT、D=1017NM 1825NM調(diào)整：調(diào)CSB、SBO功率 地面調(diào)整測場型調(diào)監(jiān)控器， 做記錄。附件：設(shè)備性能類別的運(yùn)用目標(biāo)：I類：跑道能見度不小于2600FT（800米），200FT（60米）決斷高度。II類：跑道能見度不小于400米，30米決斷高度。IIIA類：能見度不小于200米，無決斷高度。IIIB類：無決斷高度，無需目視，一直到跑道面，在跑道面上目