NM7000B下滑信標CSB信號調制不平衡對 下滑角的影響

段毅琦

（云南機場集團有限責任公司德宏芒市機場，云南 德宏 678400）

1 正交調制

NM7000B儀表著陸系統信號調制方式為正交幅度調制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。正交幅度調制是使用兩個相位相差90°的載波信號對基帶信號分別進行幅度調制再相加的調制方式。正交幅度調制也稱為I/Q調制，I信號（IN-phase）直接與載波進行調制，Q信號（Quadrature）與相移90°之后載波進行調制。NM7000B使用正交調制主要是為了使調制信號某些參數能通過軟件來進行控制。

2 CSB信號及SBO信號

設FCSB(θ)和FSBO(θ)分別為下滑天線陣對CSB信號和SBO信號產生的方向性函數，I（t）和Q（t）分別為CSB同相通道信號和正交通道信號。

下面以CSB信號為基準，對于CSB信號，I通道與Q通道基帶信號相同：

調制后的SBO信號為：

式中，φ僅為SBO信號與CSB信號的載波的相位差，并不是已調信號的相位差。

3 相位差對SBO信號的影響

將式（6）整理后可得：

根據正交調制解調的原理，CSB信號解調濾波后為:

SBO信號解調濾波后為：

從式（7）中可以看出，雖然當SBO信號與CSB信號存在相位差時，SBO信號中產生了cosΦ相關諧波和sinΦ相關諧波，但是經過解調濾波后只存在cosΦ相關諧波。改變相位Φ本質上就是改變SBO信號的幅度，并且只會讓SBO信號的幅度減小。

4 相位差對DDM的影響

機載接收機接收到的解調信號為SBO與CSB的和信號，經整理可得：

正常情況下SBO信號的方向性函數FSBO(θ)在下滑角為0時，CSB基帶信號中90Hz調制度m90和150Hz調制度m150是相等的。更改相位和SBO信號的幅度系數不會影響下滑角，只會影響下滑道寬度。但是在NM7000B軟件飛行校驗頁面中可以直接控制DDM，在校飛時，略微修改校飛軟件窗口中的DDM，可以略微修改下滑角，修改幅度為-0.7~0.7。在修改DDM時，觀察監控窗口中航道信號CL的DDM是等量變化的（或者從設備的COU CSB口接外場測試儀）。而航道信號CL是MCU混合出來的CSB信號，其實修改的就是式（13）中CSB基帶信號的調制度差m150–m90。為滿足使用需要，有時需要修改CSB基帶信號的調制度差m150–m90，也就是上式中CL的DDM。在某些情況下，這個值不為0。

從式（13）中可以看出C：SB基帶信號的調制度差m150–m90不為0時，更改相位和SBO信號的幅度系數會影響到DDM，同時下滑角也會發生改變。

5 仿真分析

根據ICAO規范要求，在半航道扇區=0.880處，DDM=0.0875。對于M型下滑天線

引用《導航原理與系統》（7—109）公式。

根據計算得到K=11.67%。

以芒市機場下滑角為例，假設已經通過軟件調整CSB調制度差m150–m90，且修正后無相位差的下滑角為3.5°，m150–m90=0。根據式（13）和（14），通過MATLAB進行仿真計算：

當m150-m90=0.7時，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數關系圖如圖1所示，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數關系表如表1所示。

圖1 CSB調制度差為0.7時相位差與下滑角函數關系圖

表1 CSB調制度差為0.7時相位差與下滑角函數關系表

m150–m90=0.3時，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數關系圖如圖2所示，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數關系表如表2所示。

表2 CSB調制度差為0.3時相位差與下滑角函數關系表

圖2 CSB調制度差為0.3時相位差與下滑角函數關系圖

m150–m90= – 0.7時，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數關系圖如圖3所示，SBO與CSB信號相位差Φ與下滑角的函數關系表如表3所示。

圖3 CSB調制度差為-0.7時相位差與下滑角函數關系圖

表3 CSB調制度差為-0.7時相位差與下滑角函數關系表

通過圖3可以看出，相位差較小時對下滑角影響不大，但是相位差比較大時對下滑角的影響比較明顯，呈指數型增長。由此，在調節相位差時，若下滑角變化比較明顯，則考慮是否相位差沒有調到0°。同時可以看出，CSB信號調制度差m150–m90為負值時，調節相位差只會增大下滑角，CSB信號調制度差m150–m90為正值時，調節相位差只會減小下滑角。

由式（13）可以看出，調節相位差本質上調整的是SBO信號的功率，但是相位差和功率并不是線性關系。相位差較小時改變的功率幅度比較小，相位差較大時改變的功率幅度比較大，所以相位差較小時對下滑角影響不大，但是相位差比較大時對下滑角的影響還是比較明顯。

m150– m90= 0.7時，SBO功率 對下滑角 的影響如圖4 所示。

圖4 CSB調制度差為0.7時SBO功率與下滑角函數關系圖

通過圖4 可以看出，直接調整功率比調整相位對下滑角的影響更加明顯。校飛調節下滑設備的寬度一般就是調節SBO信號的功率，所以在CSB信號調制度差不為零時，要注意在寬度調節時會對下滑角產生略微影響。

6 結語

目前，設備的飛行校驗調試按時間收費，這就要求調試人員調整設備要有效率。大部分手冊里給出的方法都是在理想條件下，但是特殊情況下的一些細節容易被忽略，本文通過定量計算，能節約一些調試時間，同時，也提醒調試人員在調試設備時要綜合分析。本文只討論了設備內調整的參數對下滑角的影響，其實空間中的一些因素對信號也會產生影響，并且更復雜。比如障礙物造成的多徑效應，或者場地不平整造成的航道抖動。但是多徑效應在在某種情況下類似于信號疊加之后的調制不平衡。場地不平整會造成信號在不同空間角度相位不同，類似于CSB信號與SBO信號產生了相位差，同時本文也能為解決一些空間中的信號問題提供一定的思路。