仪表着陆系统课件

本章学习要点本章学习要点理解仪表着陆系统的基本工作原理；理解仪表着陆系统的基本工作原理；理解航向信标系统的工作原理理解航向信标系统的工作原理理解下滑信标系统的工作原理理解下滑信标系统的工作原理理解指点信标系的工作原理理解指点信标系的工作原理课时分配课时分配4学时学时第十二章第十二章 仪表着陆系统仪表着陆系统本章学习要点第十二章 仪表着陆系统本章主要内容本章主要内容第一节第一节 仪表着陆系统的基本工作原理仪表着陆系统的基本工作原理；第二节第二节 航向信标系统；航向信标系统；第三节第三节 下滑信标系统下滑信标系统;第四节第四节 指点信标系统；指点信标系统；本章主要内容v一、功一、功 用用 仪表着陆系统仪表着陆系统(ILS)(ILS)提供的引导信号，由驾驶舱指示仪表显提供的引导信号，由驾驶舱指示仪表显示。驾驶员根据仪表的指示操纵飞机或使用自动驾驶仪示。驾驶员根据仪表的指示操纵飞机或使用自动驾驶仪“跟踪跟踪”仪表的指示，使飞机沿着跑道中心线的垂直面和规定的下滑角，仪表的指示，使飞机沿着跑道中心线的垂直面和规定的下滑角，从从450m450m的高空引导到跑道入口的水平面以上的一定高度上，然后的高空引导到跑道入口的水平面以上的一定高度上，然后再由驾驶员看着跑道操纵飞机目视着陆。再由驾驶员看着跑道操纵飞机目视着陆。因此，因此，ILSILS系统只能引系统只能引导飞机到达看见跑道的最低允许高度导飞机到达看见跑道的最低允许高度(叫决断高度叫决断高度)上，它是一种上，它是一种不能独立地引导飞机至接地点的仪表低高度进场系统。不能独立地引导飞机至接地点的仪表低高度进场系统。第一节第一节 仪表着陆系统的基本工作原理仪表着陆系统的基本工作原理一、功 用 仪表着陆系统(ILS)提供的v一、着陆标准等级一、着陆标准等级 国际民航组织根据在不同气象条件下的着陆能力，规定国际民航组织根据在不同气象条件下的着陆能力，规定了三类着陆标准，使用跑道视距了三类着陆标准，使用跑道视距(RVR)(RVR)和决断高度和决断高度(DH)(DH)两个量两个量来表示。其规定如下表所示。来表示。其规定如下表所示。类别跑道视距（RVR）决断高度（DH）abc800m(2600ft)400m(1200ft)200m(700ft)50m(150ft)060m(200ft)30m(100ft)一、着陆标准等级 国际民航组织根据在不同气象条件下的 决断高度决断高度(DH):(DH):是指驾驶员对飞机着陆或复飞作出判断的最是指驾驶员对飞机着陆或复飞作出判断的最低高度。在决断高度上，驾驶员必须看见跑道才能着陆，否则低高度。在决断高度上，驾驶员必须看见跑道才能着陆，否则应放弃着陆，进行复飞。决断高度在中指点信标应放弃着陆，进行复飞。决断高度在中指点信标(I(I类着陆类着陆)或或内指点信标内指点信标(II(II类着陆类着陆)上空，由低高度无线电高度表测量。上空，由低高度无线电高度表测量。跑道视距跑道视距(RVR):(RVR):又叫跑道能见度。它是指在跑道表面的水平又叫跑道能见度。它是指在跑道表面的水平方向上能在天空背景上看见物体的最大距离方向上能在天空背景上看见物体的最大距离(白天白天)。跑道视距。跑道视距使用大气透射计来测量。使用大气透射计来测量。决断高度(DH):是指驾驶员对飞机着陆或复飞作出判断的最低ILSILS系统设施的性能类别能达到的运用目标如下：系统设施的性能类别能达到的运用目标如下：I I类设施的运用性能：类设施的运用性能：在跑道视距不小于在跑道视距不小于800m800m的条件下，以高的进的条件下，以高的进场成功概率，能将飞机引导至场成功概率，能将飞机引导至60m60m的决断高度。的决断高度。IIII类设施的运用性能：类设施的运用性能：在跑道视距不小于在跑道视距不小于400m400m的条件下，以高的进的条件下，以高的进场成功概率，能将飞机引导至场成功概率，能将飞机引导至30m30m的决断高度。的决断高度。aa类设施的运用性能：类设施的运用性能：没有决断高度限制，在跑道视距不小于没有决断高度限制，在跑道视距不小于200m200m的条件下，着陆的最后阶段凭外界目视参考，引导飞机至跑道表的条件下，着陆的最后阶段凭外界目视参考，引导飞机至跑道表面。因此叫面。因此叫“看着着陆看着着陆”(see to land)”(see to land)。bb类设施的运用性能：类设施的运用性能：没有决断高度限制和不依赖外界目视参考，没有决断高度限制和不依赖外界目视参考，一直运用到跑道表面，接着在跑道视距一直运用到跑道表面，接着在跑道视距50m50m的条件下，凭外界目视参的条件下，凭外界目视参考滑行，因此叫考滑行，因此叫“看着滑行看着滑行”(see to taxi)”(see to taxi)。cc类设施的运用性能：类设施的运用性能：无决断高度限制，不依靠外界目视参考，无决断高度限制，不依靠外界目视参考，能沿着跑道表面着陆和滑行。能沿着跑道表面着陆和滑行。ILS系统设施的性能类别能达到的运用目标如下：v三、仪表着陆系统的组成三、仪表着陆系统的组成 ILSILS系统包括三个分系统：系统包括三个分系统：提供横向引导的航向信标提供横向引导的航向信标(localizer)(localizer)、提供垂直引导的下滑信标、提供垂直引导的下滑信标(glideslope)(glideslope)和提供和提供距离引导的指点信标距离引导的指点信标(marker beacon)(marker beacon)。每一个分系统又由地每一个分系统又由地面发射设备和机载设备所组成。地面台在机场的配置情况如面发射设备和机载设备所组成。地面台在机场的配置情况如下图所示。内指点信标仅在下图所示。内指点信标仅在IIII类着陆标准的机场安装。类着陆标准的机场安装。三、仪表着陆系统的组成航向信标：航向信标：航向信标天线产生的辐射场，在通过跑道中心延航向信标天线产生的辐射场，在通过跑道中心延长线的垂直平面内，形成航向面或叫航向道。如下图所示，用长线的垂直平面内，形成航向面或叫航向道。如下图所示，用来提供飞机偏离航向道的横向引导信号。来提供飞机偏离航向道的横向引导信号。下滑信标：下滑信标：下滑信标台天线产生的辐射场形成下滑面下滑信标台天线产生的辐射场形成下滑面(见下图见下图)，下滑面和跑道水平平面的夹角，根据机场的净空条件，可，下滑面和跑道水平平面的夹角，根据机场的净空条件，可在在 之间选择。之间选择。航向信标：航向信标天线产生的辐射场，在通过跑道中心延长线的垂指点信标：指点信标：指点信标台为指点信标台为2 2个或个或3 3个，装在顺着着陆方向的跑道中心延长线的个，装在顺着着陆方向的跑道中心延长线的规定距离上，分别叫内、中、外指点信标规定距离上，分别叫内、中、外指点信标(见下图见下图1)1)。每个指点信标台发射垂。每个指点信标台发射垂直向上的扇形波束。只有在飞机飞越指点信标台上空的不大范围时，机载接收直向上的扇形波束。只有在飞机飞越指点信标台上空的不大范围时，机载接收机才能收到发射信号。由于各指点信标台发射信号的调制频率和识别码不同，机才能收到发射信号。由于各指点信标台发射信号的调制频率和识别码不同，机载接收机就分别使驾驶舱仪表板上不同颜色的识别灯亮，同时驾驶员耳机中机载接收机就分别使驾驶舱仪表板上不同颜色的识别灯亮，同时驾驶员耳机中也可以听到不同音调的频率和识别码。驾驶员就可以判断飞机在那个信标台的也可以听到不同音调的频率和识别码。驾驶员就可以判断飞机在那个信标台的上空，即知道飞机离跑道头的距离。上空，即知道飞机离跑道头的距离。图图2 2表示飞机进场的示意图。航向信标和下滑信标发射信号组合的结果，表示飞机进场的示意图。航向信标和下滑信标发射信号组合的结果，在空间形成一个矩形延长的角锥形进场航道。其中航向道宽度为在空间形成一个矩形延长的角锥形进场航道。其中航向道宽度为4 40 0，下滑道宽，下滑道宽度为度为1.41.40 0(指示器满刻度偏转的角度指示器满刻度偏转的角度)。图1 图2指点信标：指点信标台为2个或3个，装在顺着着陆方向的跑道中心v四、仪表着陆系统的工作频率四、仪表着陆系统的工作频率航向信标：航向信标：工作频率为工作频率为108.10111.95MHz108.10111.95MHz。其中航向信标仅用。其中航向信标仅用1/10MHz1/10MHz的奇数频率和再加的奇数频率和再加50kHz50kHz的频率，共有的频率，共有4040个波道。个波道。下滑信标：下滑信标：工作频率为工作频率为329.15335MHz329.15335MHz的的UHFUHF波段，频率间隔波段，频率间隔150kHz150kHz，共，共有有4040个波道。个波道。指点信标：指点信标：工作频率为工作频率为75MHz(75MHz(固定固定)。航向信标和下滑信标工作频率是配对工作的。机上的航向接收机和下航向信标和下滑信标工作频率是配对工作的。机上的航向接收机和下滑接收机是统调的，控制盒上只选择和显示航向频率，下滑频率自动配对滑接收机是统调的，控制盒上只选择和显示航向频率，下滑频率自动配对调谐。调谐。航向信标和下滑信标频率配对关系见下表。航向信标和下滑信标频率配对关系见下表。航向信标(MHZ)下滑信标(MHZ)航向信标(MHZ)下滑信标(MHZ)108.10334.70110.10334.40108.15334.55110.15334.25.109.90333.80111.90331.10109.95333.65111.95330.95四、仪表着陆系统的工作频率航向信标(MHZ)下滑信标(MHZv一、航向信标发射信号一、航向信标发射信号组成：组成：航向信标天线安装在顺着着陆方向跑道远端以外航向信标天线安装在顺着着陆方向跑道远端以外300400m300400m的跑道中心线延长的跑道中心线延长线上。线上。下图（一）为航向信标发射机的示意图。下图（一）为航向信标发射机的示意图。工作原理：工作原理：下面以等强信号型航向信标为例来说明它的工作原理。下面以等强信号型航向信标为例来说明它的工作原理。VHFVHF振荡器产生振荡器产生108.10111.95MHz108.10111.95MHz频段中的任意一个航向信标频率，分别加到两个调制器。一个载波频段中的任意一个航向信标频率，分别加到两个调制器。一个载波用用90Hz90Hz调幅，另一个用调幅，另一个用150Hz150Hz调幅。两个通道的调幅度相同（调幅。两个通道的调幅度相同（201%)201%)。调制后的信号。调制后的信号通过两个水平极化的天线阵发射，在空间产生两个朝着着陆方向、有一边相重叠的相通过两个水平极化的天线阵发射，在空间产生两个朝着着陆方向、有一边相重叠的相同形状的定向波束，左波束用同形状的定向波束，左波束用90Hz90Hz正弦波调幅，右波束用正弦波调幅，右波束用150Hz150Hz正弦波调幅。正弦波调幅。如图如图(二二)所示。两个波束组合的航道宽度约为所示。两个波束组合的航道宽度约为4 40 0，发射功率约，发射功率约100W100W。图(一)图(二)第二节第二节 航向信标系统航向信标系统一、航向信标发射信号图(一)图(二)第二节 航向信标系统v二、调制深度差和偏离指示的关系二、调制深度差和偏离指示的关系 ILSILS辐射场是一个由两个音频辐射场是一个由两个音频(90Hz(90Hz和和150Hz)150Hz)调制的载波。调制途径有调制的载波。调制途径有两种：发射机调制和空间调制。发射机调制是在发射机内形成的，对航向信两种：发射机调制和空间调制。发射机调制是在发射机内形成的，对航向信标来说，两个频率的调幅度各为标来说，两个频率的调幅度各为20%(10%)20%(10%)。空间调制是由两个天线辐射信。空间调制是由两个天线辐射信号在空间的合成。对等强信号型航向信标来说，空间调制度取决于天线辐射号在空间的合成。对等强信号型航向信标来说，空间调制度取决于天线辐射的方向图。的方向图。调制深度差调制深度差DDMDDM：在空间的某一点，在空间的某一点，90Hz90Hz和和150Hz150Hz调制度等于发射机调制和调制度等于发射机调制和空间调制度的合成。两个信号调制度的差值除以空间调制度的合成。两个信号调制度的差值除以100100，定义为调制深度差，定义为调制深度差DDMDDM。机载设备的航道偏离指示器的指针偏移量是机载设备的航道偏离指示器的指针偏移量是DDMDDM的函数，而不是调制度的函的函数，而不是调制度的函数。数。航向信标天线发射信号的波束形状必须满足调制深度差航向信标天线发射信号的波束形状必须满足调制深度差DDMDDM和位移灵敏和位移灵敏度的要求，如下图所示。度的要求，如下图所示。二、调制深度差和偏离指示的关系航道扇区：航道扇区：DDMDDM等于等于0.1550.155的射线所包含的角度的射线所包含的角度，称航道扇，称航道扇区区(如下图所示如下图所示)。随着航向信标台与跑道入口之间的距离不随着航向信标台与跑道入口之间的距离不同而变。同而变。标准的航道偏离指示器满刻度偏转对应于标准的航道偏离指示器满刻度偏转对应于0.155 DDM0.155 DDM，即飞，即飞机偏离航道中心线机偏离航道中心线2 20 0330 0。并在。并在ILSILS基准数据点横向偏转灵敏度基准数据点横向偏转灵敏度等于等于0.00145DDM0.00145DDMm m。航道扇区：DDM等于0.155的射线所包含的角度，称航道扇v三、航向信标覆盖范围三、航向信标覆盖范围 航向信标发射信号应提供使典型的机载设备在覆盖扇区内满意工作的信航向信标发射信号应提供使典型的机载设备在覆盖扇区内满意工作的信号电平。号电平。航向信标覆盖区应从天线系统的中心算起到下列规定的立体角范围航向信标覆盖区应从天线系统的中心算起到下列规定的立体角范围内，能接收到的场强不低于内，能接收到的场强不低于40v40vm m。在方位。在方位1010的覆盖区内，引导距离的覆盖区内，引导距离不小于不小于25n mile(46.3 km)25n mile(46.3 km)；方位；方位10351035的覆盖区内，引导距离为的覆盖区内，引导距离为17n 17n mile(31.5 km)mile(31.5 km)；当要求提供方位；当要求提供方位3535以外的覆盖时，则引导距离为以外的覆盖时，则引导距离为10n 10n mile(18.5 km)mile(18.5 km)，如下图如下图(a)(a)所示。所示。在垂直面内的覆盖范围，如下图在垂直面内的覆盖范围，如下图(b)(b)所示。所示。最低应高于跑道入口处的标最低应高于跑道入口处的标高高600m600m以上，或在中间和最后进场区内，高于最高点的标高以上，或在中间和最后进场区内，高于最高点的标高300m300m以上以上(以高以高者为准者为准)；从天线向外延伸并与跑道水平面成夹角的平面内，能够接到满意；从天线向外延伸并与跑道水平面成夹角的平面内，能够接到满意发射信号。发射信号。三、航向信标覆盖范围v四、航向信标接收机四、航向信标接收机 航向信标的机载设备包括天线、控制盒、接收机和航道偏离指示器。在航向信标的机载设备包括天线、控制盒、接收机和航道偏离指示器。在大多数飞机上，航向信标接收机及航道偏离指示器是与全向信标合用的，只大多数飞机上，航向信标接收机及航道偏离指示器是与全向信标合用的，只是在接收机检波器之后的导航音频处理电路是在接收机检波器之后的导航音频处理电路(幅度比较电路幅度比较电路)是分开的。是分开的。1 1接收机简化方框图接收机简化方框图(见下图见下图)组成：组成：机上天线接收的地面台发机上天线接收的地面台发射信号，送到常规的单变频或双变射信号，送到常规的单变频或双变频外差式接收机。由于频外差式接收机。由于LOCLOC和和VORVOR接接收机部分是公用的，接收机接收和收机部分是公用的，接收机接收和处理哪种信号，决定于控制盒选择处理哪种信号，决定于控制盒选择的频率是的频率是LOCLOC频率还是频率还是VORVOR频率。频率。当当选择选择LOCLOC频率时，接收机接收频率时，接收机接收LOCLOC台台的发射信号。通过高频、中频和检的发射信号。通过高频、中频和检波电路，输出信号包括波电路，输出信号包括90Hz90Hz和和150Hz150Hz导航音频，导航音频，1020Hz1020Hz的台识别的台识别码以及地码以及地空通信话音信号空通信话音信号(300(3003000Hz)3000Hz)。这些信号的分离是由滤。这些信号的分离是由滤波器来完成的。波器来完成的。四、航向信标接收机组成：机上天线接收的地面台发射信号，送到常原理：原理：90Hz90Hz和和150Hz150Hz带通滤波器分开带通滤波器分开90Hz90Hz和和150Hz150Hz信号，然后分别加至各自信号，然后分别加至各自的整流器。两个整流器的输出加到航道偏离电路进行幅度比较。即两个整的整流器。两个整流器的输出加到航道偏离电路进行幅度比较。即两个整流器输出的流器输出的“差信号差信号”驱动偏离指示器，而两个整流器输出的驱动偏离指示器，而两个整流器输出的“和信号和信号”驱动警告旗。当飞机对准航向道时，驱动警告旗。当飞机对准航向道时，90Hz90Hz和和150Hz150Hz调制度相等调制度相等(DDM(DDM等于零等于零)，也就是说，也就是说90Hz90Hz和和150Hz150Hz信号幅度相等，流过偏离指示器的差电流等于零，信号幅度相等，流过偏离指示器的差电流等于零，偏离指示器指中间零位；如果飞机偏左，偏离指示器指中间零位；如果飞机偏左，90Hz90Hz信号的调幅度大于信号的调幅度大于150Hz150Hz信号信号的调幅度，整流后的的调幅度，整流后的 ，差电流使指示器的指针向右偏，反之，飞机，差电流使指示器的指针向右偏，反之，飞机偏右，偏右，差电流使指针向左偏。（如下图所示），差电流使指针向左偏。（如下图所示）。原理：90Hz和150Hz带通滤波器分开90Hz和150Hz 2 2航向偏离指示和旗警告电路航向偏离指示和旗警告电路 下图是一个使用下图是一个使用LCLC调谐滤波器和全波整流器的航向偏离电路调谐滤波器和全波整流器的航向偏离电路(51RV2B(51RV2B的的实际电路实际电路)。原理：原理：经激励器经激励器Q202Q202放大放大90Hz90Hz和和150Hz150Hz组合音频加至调谐滤波器组合音频加至调谐滤波器FL20lFL20l的初级的初级绕组，次级绕组分别调谐于绕组，次级绕组分别调谐于90Hz90Hz和和150Hz150Hz。两个谐振回路用来分开。两个谐振回路用来分开90Hz90Hz和和150Hz150Hz信号。然后分别加到信号。然后分别加到90Hz90Hz和和150Hz150Hz全波整流器。两个整流器输出电流反向全波整流器。两个整流器输出电流反向流过航道偏离指示器流过航道偏离指示器CDI(CDI(差电流差电流)。当飞机准确沿航道进近时，当飞机准确沿航道进近时，90Hz90Hz和和150Hz150Hz电电压幅度相等，流过指示器的电流大小相等，方向相反，指示器指在中心零位；压幅度相等，流过指示器的电流大小相等，方向相反，指示器指在中心零位；当飞机偏在航道左边时，当飞机偏在航道左边时，90Hz90Hz信号幅度大于信号幅度大于150Hz150Hz信号幅度，整流信号幅度，整流器输出电流器输出电流CDICDI指针右偏；反之，如指针右偏；反之，如果飞机偏在航道右边果飞机偏在航道右边CDICDI指针左偏。指针左偏。两个整流器输出电流在两个整流器输出电流在R259R259和和R258R258上产生直流电压降作为上产生直流电压降作为90Hz90Hz和和150Hz150Hz幅度监视电压，加到旗监控电路，幅度监视电压，加到旗监控电路，同其他监视信号同其他监视信号(如误差如误差)一起共同一起共同控制警告旗出现或消隐。控制警告旗出现或消隐。2航向偏离指示和旗警告电路 当飞机偏在航道左边时，下图是一个使用运算放大器进行幅度比较的电路。导航检波器输出，首下图是一个使用运算放大器进行幅度比较的电路。导航检波器输出，首先经过低通滤波器，去掉话音通信音频和识别码音频，再经过先经过低通滤波器，去掉话音通信音频和识别码音频，再经过90Hz90Hz和和150Hz150Hz带通滤波器分开带通滤波器分开90Hz90Hz和和150Hz150Hz信号，然后分别加到两个具有相反输出极性的信号，然后分别加到两个具有相反输出极性的整流器整流器D1D1和和D2D2。整流器输出经过。整流器输出经过 和和 滤波后，获得直流电压和，加至求滤波后，获得直流电压和，加至求和运算放大器和运算放大器UlUl，其输出的偏离电压为，其输出的偏离电压为(相相-)-)：若选择若选择R1=R2=RR1=R2=R时，则时，则 可见当飞机在航道上时，可见当飞机在航道上时，90Hz90Hz和和150Hz150Hz信号幅度相等，整流后的等于，信号幅度相等，整流后的等于，求和放大器的输出等于零，航道偏离指示器指中心零位。系统的精度决定于求和放大器的输出等于零，航道偏离指示器指中心零位。系统的精度决定于90Hz90Hz和和150Hz150Hz通道增益是否一样，并且常用电位计调整。通道增益是否一样，并且常用电位计调整。下图是一个使用运算放大器进行幅度比较的电路。导第三节第三节 下滑信标系统下滑信标系统 下滑信标和航向信标工作原理基本相似，特别是机载设备。下滑信标和航向信标工作原理基本相似，特别是机载设备。两者主要不同之处是下滑信标工作频率在两者主要不同之处是下滑信标工作频率在UHFUHF波段波段(329.15(329.15335.00MHz)335.00MHz)，对飞机提供垂直引导，对飞机提供垂直引导(上下引导上下引导)。下滑信标发射。下滑信标发射功率小，因为它的引导距离仅功率小，因为它的引导距离仅10 n mile10 n mile。此外，下滑信标不发。此外，下滑信标不发射台识别码和地射台识别码和地空话音通信信号，因为它是和航向信标配对工空话音通信信号，因为它是和航向信标配对工作的。作的。v一、下滑信标辐射场一、下滑信标辐射场 下滑信标天线安装在跑道入口处的一侧下滑信标天线安装在跑道入口处的一侧。天线通常安装在一。天线通常安装在一个垂直杆上。下滑信标的形式由两个个垂直杆上。下滑信标的形式由两个(零基准下滑信标零基准下滑信标)或三个或三个(边带基准型和边带基准型和M M型下滑信标型下滑信标)处于不同高度上的水平振子天线阵处于不同高度上的水平振子天线阵组成，天线发射水平极化波。组成，天线发射水平极化波。第三节 下滑信标系统 下滑信标天线的等效辐射场如下图所示。在顺着着陆方向上发射两个与下滑信标天线的等效辐射场如下图所示。在顺着着陆方向上发射两个与跑道平面成一个定仰角跑道平面成一个定仰角(叫飞机下滑角叫飞机下滑角)，并有一边相重叠的相同形状的波束。，并有一边相重叠的相同形状的波束。两个波束中心的最大值以相同量向上或向下偏离下滑道，两个波束信号以相两个波束中心的最大值以相同量向上或向下偏离下滑道，两个波束信号以相同的频率发射。但上波束用同的频率发射。但上波束用90Hz90Hz调幅，下波束用调幅，下波束用150Hz150Hz调幅，调幅度均为调幅，调幅度均为4040。从图中可以看到，在下滑道上，从图中可以看到，在下滑道上，90 Hz90 Hz和和150Hz150Hz调制信号幅度相等；在下调制信号幅度相等；在下滑道上面，滑道上面，90Hz90Hz调制信号大于调制信号大于150Hz150Hz调制信号；在下滑道下面，调制信号；在下滑道下面，90Hz90Hz调制信调制信号小于号小于150Hz150Hz调制信号。离下滑道越远，两个调制信号的差值就越大。调制信号。离下滑道越远，两个调制信号的差值就越大。如果像航向信标那样，用如果像航向信标那样，用90Hz90Hz和和150Hz150Hz的的DDMDDM来表示，则在下来表示，则在下滑道上滑道上DDMDDM等于零，离开下滑等于零，离开下滑道道DDMDDM线性增大，直至线性增大，直至DDMDDM等于等于0.220.22。下滑信标天线的等效辐射场如下图所示。在顺着着陆方向上 下滑信标发射信号提供的引导范围如下图所示。在下滑道中心线两边下滑信标发射信号提供的引导范围如下图所示。在下滑道中心线两边各各8 80 0的方位内，引导距离不小于的方位内，引导距离不小于10n mile10n mile，从地平面以上的，从地平面以上的0.450.45到到1.751.75的扇区内，应使接收机满意地工作，在整个覆盖区内，最低信号场强应为的扇区内，应使接收机满意地工作，在整个覆盖区内，最低信号场强应为400V400Vm m。：为为ILSILS下滑角，可在下滑角，可在2424之间调整，最佳下滑角应在之间调整，最佳下滑角应在2.532.53之间之间选择。选择。R R：R R为为ILSILS下滑道直线向下延伸部分与跑道中心线的交点。下滑道直线向下延伸部分与跑道中心线的交点。下滑道扇区：下滑道扇区：在仰角覆盖范围内，由最靠近下滑道的在仰角覆盖范围内，由最靠近下滑道的DDMDDM等于等于0.1750.175的各点的各点的轨迹所限定的扇区叫下滑道扇区，约的轨迹所限定的扇区叫下滑道扇区，约1.4(0.7)1.4(0.7)。在下滑道扇区内，在下滑道扇区内，下滑指针偏离指示和飞机偏离下滑道的角度成比例。下滑指针偏离指示和飞机偏离下滑道的角度成比例。下滑信标发射信号提供的引导范围如下图所示。在下滑道中v二、下滑信标接收机二、下滑信标接收机 下图是零中频接收机的简化方框图。下图是零中频接收机的简化方框图。优点：优点：在低中频比较容易获得高增益，并且稳定性较好。在低中频比较容易获得高增益，并且稳定性较好。缺点：缺点：在发射信号和接收机本振信号之间没有任何频率差，而由于发射频率在发射信号和接收机本振信号之间没有任何频率差，而由于发射频率和接收机本振频率有一定的允许误差，因而混频后往往产生不需要和接收机本振频率有一定的允许误差，因而混频后往往产生不需要“拍频拍频”。如果如果“拍频拍频”在在90Hz90Hz到到150Hz150Hz范围内，将会对下滑接收产生一些干扰。范围内，将会对下滑接收产生一些干扰。为了防止产生上述干扰，本振频率为了防止产生上述干扰，本振频率用用500Hz500Hz调频，频移为调频，频移为15kHz(30kHz15kHz(30kHz峰峰峰偏移峰偏移)。这样，就可避免产生任。这样，就可避免产生任何低于何低于500Hz500Hz的的“拍频拍频”。低通截止滤低通截止滤波器用来通过混频后的波器用来通过混频后的15kHz15kHz频率调制频率调制信号以及由于误差引起的频率变化。信号以及由于误差引起的频率变化。混频后的中频波形如图混频后的中频波形如图12161216所示。所示。中频信号经无失真放大后，它的包络中频信号经无失真放大后，它的包络就是原来的调制音频。中频放大器的就是原来的调制音频。中频放大器的输出加到常规的幅度检波器，解调出输出加到常规的幅度检波器，解调出90Hz90Hz和和150Hz150Hz音频信号，然后加到幅度音频信号，然后加到幅度比较电路比较电路(测量出飞机偏离下滑道的测量出飞机偏离下滑道的角度。角度。二、下滑信标接收机 为了防止产生上述干扰，本振频率用50第四节第四节 指点信标系统指点信标系统v一一 、系统的功用、系统的功用 指点信标系统可按其用途分为航路信标指点信标系统可按其用途分为航路信标(runway marker)(runway marker)和航道和航道信标信标(course marker)(course marker)。航路信标：航路信标：航路信标安装在航路上，向飞行员报告飞机正在通过航航路信标安装在航路上，向飞行员报告飞机正在通过航路上某些特定点的地理位置。路上某些特定点的地理位置。航道信标：航道信标：航道信标用于飞机进场着陆，用来报告着陆飞机离跑道航道信标用于飞机进场着陆，用来报告着陆飞机离跑道头预定点头预定点(远、中、近指点信标上空远、中、近指点信标上空)的距离。两种信标地面台天线发的距离。两种信标地面台天线发射垂直向上的扇形波束射垂直向上的扇形波束(fan marker)(fan marker)或倒锥形波束或倒锥形波束(zmarker)(zmarker)，以，以便飞机飞越信标台上空时被机载接收机接收。便飞机飞越信标台上空时被机载接收机接收。指点信标台发射频率均为指点信标台发射频率均为75MHz75MHz，天线辐射水平极化波。而调制频，天线辐射水平极化波。而调制频率和台识别码各不相同，以便识别飞机在哪个信标台上空。率和台识别码各不相同，以便识别飞机在哪个信标台上空。指点信标指点信标台的发射功率从几瓦到台的发射功率从几瓦到100100瓦不等。高功率信标台用于外指点信标和瓦不等。高功率信标台用于外指点信标和航路指点信标，在这里飞机高度比较高。不管是航道指点信标或航路航路指点信标，在这里飞机高度比较高。不管是航道指点信标或航路指点信标，机载信标接收机是相同的。指点信标，机载信标接收机是相同的。第四节 指点信标系统v二、指点信标发射信号二、指点信标发射信号 航道指点信标台安装在沿着着陆方向的跑道中心线延长线上。根航道指点信标台安装在沿着着陆方向的跑道中心线延长线上。根据据ICAOICAO规定，包括外指点信标、中指点信标和内指点信标。在一些规定，包括外指点信标、中指点信标和内指点信标。在一些机场还装有反航道指点信标，用于飞机从反航道进场。指点信标系机场还装有反航道指点信标，用于飞机从反航道进场。指点信标系统工作如下图所示。统工作如下图所示。内指点信标内指点信标偏离偏离跑道中心延长线不应超过跑道中心延长线不应超过30m30m，中指点信标和外，中指点信标和外指点信标不应超过指点信标不应超过75m75m。二、指点信标发射信号指点信标系统作用指点信标系统作用 指点信标系统在指点信标系统在ILSILS系统中的作用如下所述。系统中的作用如下所述。外指点信标：外指点信标：指示下滑道截获点；指示下滑道截获点；中指点信标：中指点信标：用来测定用来测定I I类着陆标准的决断高点，即下滑道通类着陆标准的决断高点，即下滑道通过中指点信标台上空的高度约等于过中指点信标台上空的高度约等于60m60m；内指点信标：内指点信标：用来测定用来测定IIII类着陆标准的决断高度点，即下滑道类着陆标准的决断高度点，即下滑道通过内指点信标台上空的高度约为通过内指点信标台上空的高度约为30m30m。考虑到内指点信标和中指点信标之间的干扰和机上目视指示考虑到内指点信标和中指点信标之间的干扰和机上目视指示灯发亮时间间隔，内指点信标和下滑道之间所标示的最大高度灯发亮时间间隔，内指点信标和下滑道之间所标示的最大高度限制在高于跑道入口限制在高于跑道入口37m37m。指点信标系统作用指点信标覆盖范围：指点信标覆盖范围：各指点信标台均发射扇形波束以便覆盖整个航各指点信标台均发射扇形波束以便覆盖整个航道宽度。发射功率是由指点信标覆盖范围确定的。各指点信标覆盖范道宽度。发射功率是由指点信标覆盖范围确定的。各指点信标覆盖范围规定如下表所示。围规定如下表所示。指点信标指点信标高高 度度(m)宽宽 度度内指点标内指点标中指点标中指点标外指点标外指点标15050300100600200在整个航向道宽在整个航向道宽度内能打到正常度内能打到正常指示指示 为了便于飞行员识别飞机正在飞越哪个信标台上空，以便知道飞机为了便于飞行员识别飞机正在飞越哪个信标台上空，以便知道飞机距跑道入口的预定距离，各指点信标台的发射频率采用不同的音频编距跑道入口的预定距离，各指点信标台的发射频率采用不同的音频编码键控调制，如表下所示。码键控调制，如表下所示。指点信指点信标调制制频率率识别码机上指示灯机上指示灯外指点外指点标中指点中指点标内指点内指点标反航道信反航道信标400Hz2.5%1300Hz2.53000Hz2.53000Hz连续拍拍发，每秒，每秒2划划连续交替拍交替拍发点一划点一划连续拍拍发，每秒，每秒6点点连续拍拍发，每秒，每秒6个个对点点蓝色色(或紫色或紫色)琥珀色琥珀色(黄色黄色)白色白色白色白色指点信标覆盖范围：各指点信标台均发射扇形波束以便覆盖整个航道v三、航路指点信标三、航路指点信标 任何航路上，如果需要用指点信标来标定一个地理位置的任何航路上，如果需要用指点信标来标定一个地理位置的地方，应安装扇形指点信标。在需要用指点信标来标出航路上地方，应安装扇形指点信标。在需要用指点信标来标出航路上无线电导航设备的地理位置的地方，应安装无线电导航设备的地理位置的地方，应安装“Z”“Z”指点信标，航指点信标，航路指点信标发射信号的调制频率为路指点信标发射信号的调制频率为3000Hz75Hz3000Hz75Hz，键控发送莫，键控发送莫尔斯识别码，以表示该指点信标的名称或地理位置。在发送识尔斯识别码，以表示该指点信标的名称或地理位置。在发送识别信号间隙期间，载波不得间断。别信号间隙期间，载波不得间断。三、航路指点信标v四、机载接收机四、机载接收机1 1机载设备组成机载设备组成 指点信标系统的机载设备如下图所示。天线安装在机身下部，以指点信标系统的机载设备如下图所示。天线安装在机身下部，以便接收指点信标台发射的垂直向上的波束信号。在高速飞机上，一般便接收指点信标台发射的垂直向上的波束信号。在高速飞机上，一般采用低阻力天线。接收机通常采用一次变频的超外差接收机。接收机采用低阻力天线。接收机通常采用一次变频的超外差接收机。接收机输出的音频信号加至正、副驾驶员仪表板指示灯和音频选择板，给驾输出的音频信号加至正、副驾驶员仪表板指示灯和音频选择板，给驾驶员提供目视和音响信号，以区别飞机飞越哪个信标台的上空。驶员提供目视和音响信号，以区别飞机飞越哪个信标台的上空。中指点信标和外指点信中指点信标和外指点信标音频识别信号还加到飞行标音频识别信号还加到飞行记录中的飞行数据收集组件记录中的飞行数据收集组件(FDAU)，作为飞行记录器的，作为飞行记录器的信号源之一。灵敏度和电源信号源之一。灵敏度和电源开关，用来控制接收机的灵开关，用来控制接收机的灵敏度和接通电源，敏度和接通电源，四、机载接收机 中指点信标和外指点信标音频识别信号2 2接收机方框图接收机方框图 下图为一次变频的外差式接收机方框图。天线所接收的信号经下图为一次变频的外差式接收机方框图。天线所接收的信号经75MHz75MHz调调谐滤波加到混频器。混频后产生的中频信号，经过中频晶体滤波器，加到谐滤波加到混频器。混频后产生的中频信号，经过中频晶体滤波器，加到中频放大器放大。晶体滤波器是一个窄带滤波器，在中频放大器放大。晶体滤波器是一个窄带滤波器，在20dB20dB点带宽为点带宽为15kHz15kHz，它决定了接收机的选择性。中频放大器的输出经包络检波器得到，它决定了接收机的选择性。中频放大器的输出经包络检波器得到400Hz400Hz，1300Hz1300Hz，或，或3000Hz3000Hz音频，其幅度为音频，其幅度为3.5V3.5V。3 3个带通滤波器用来分别通过个带通滤波器用来分别通过400Hz400Hz，1300Hz1300Hz和和3000Hz3000Hz音频，再分别经整流后得到直流电压，以接通晶体音频，再分别经整流后得到直流电压，以接通晶体管灯开关，使相应的指示灯亮。同时，检波后的音频经音频放大后加到音管灯开关，使相应的指示灯亮。同时，检波后的音频经音频放大后加到音频选择板，提供音响信号。频选择板，提供音响信号。2接收机方框图 混频器是一个非线性器件，是产生内部调制最严重的器件。所混频器是一个非线性器件，是产生内部调制最严重的器件。所以有的指点信标接收机采用调谐高放式以有的指点信标接收机采用调谐高放式(TRT)(TRT)接收机电路，如下图所接收机电路，如下图所示示。自动增益控制电路（自动增益控制电路（AGCAGC）是指点信标接收机的一个重要组成部）是指点信标接收机的一个重要组成部分。因为飞机通过指点信标方向性天线波束时，接收信号强度会迅速分。因为飞机通过指点信标方向性天线波束时，接收信号强度会迅速变化，变化，AGCAGC的作用就是在接收信号变化时，保持输出电平基本稳定，的作用就是在接收信号变化时，保持输出电平基本稳定，通常利用幅度检波器输出的平均电压作为通常利用幅度检波器输出的平均电压作为AGCAGC控制电压。因为它的大控制电压。因为它的大小和输入信号电平成正比。该电压经滤波放大后，加到中频或高频放小和输入信号电平成正比。该电压经滤波放大后，加到中频或高频放大器，改变放大器的直流工作点，从而实现增益控制。大器，改变放大器的直流工作点，从而实现增益控制。AGCAGC电压的控电压的控制能力通常要求输出信号电平变化小于制能力通常要求输出信号电平变化小于6dB6dB。混频器是一个非线性器件，是产生内部调制最严重的器件。3 3高低灵敏度控制高低灵敏度控制 为了满足进场和航路两种情况下使用的要求，在接收机外部有一为了满足进场和航路两种情况下使用的要求，在接收机外部有一个高个高-低灵敏度控制开关，高灵敏度用于航路信标，低灵敏度用于进低灵敏度控制开关，高灵敏度用于航路信标，低灵敏度用于进场着陆。场着陆。下图所示的电路是改变接收机灵敏度的一种方法，用一个衰减电下图所示的电路是改变接收机灵敏度的一种方法，用一个衰减电路串接在信号输入线上，选择低灵敏度时，衰减器对输入信号进行路串接在信号输入线上，选择低灵敏度时，衰减器对输入信号进行衰减，从而达到降低灵敏度的目的。衰减，从而达到降低灵敏度的目的。3高低灵敏度控制4.4.指示灯电路指示灯电路 检波器输出的音频信号加到检波器输出的音频信号加到400Hz400Hz，1300Hz1300Hz和和3000Hz3000Hz滤波器，用来分别通滤波器，用来分别通过三种频率不同的调制信号。滤波器的输出经整流后变成直流电压，接通相过三种频率不同的调制信号。滤波器的输出经整流后变成直流电压，接通相应的晶体管开关，使驾驶舱仪表板上不同颜色的指示灯通亮。应的晶体管开关，使驾驶舱仪表板上不同颜色的指示灯通亮。下图所示的指示灯电路是下图所示的指示灯电路是51Z451Z4指点信标接收机的实际电路。使用调谐指点信标接收机的实际电路。使用调谐变压器式滤波器，初级绕组并联电容器分别调谐于变压器式滤波器，初级绕组并联电容器分别调谐于400Hz400Hz，1300Hz1300Hz，3000Hz3000Hz。次级输出分别加到相应的指示灯晶体管开关的基极，次级输出分别加到相应的指示灯晶体管开关的基极，3 3个晶体管开关个晶体管开关 ,工作于零偏压状态，无信号输入时截止。工作于零偏压状态，无信号输入时截止。4.指示灯电路 由于调谐变压器式滤波器在低频工作时，体积大，重量大，因此由于调谐变压器式滤波器在低频工作时，体积大，重量大，因此在现代的指点信标接收机中使用如下图所示的指示灯电路。在图中在现代的指点信标接收机中使用如下图所示的指示灯电路。在图中画出了画出了3个音频滤波器和个音频滤波器和1300Hz指示灯电路，其余两个和它完全相指示灯电路，其余两个和它完全相同。音频滤波器的工作原理在前面的章节中已有说明，此处不再重同。音频滤波器的工作原理在前面的章节中已有说明，此处不再重复。如飞机通过中指点信标台上空时，检波器输出的复。如飞机通过中指点信标台上空时，检波器输出的1300Hz音频，音频，通过电运算放大器和阻容元件组成的通过电运算放大器和阻容元件组成的1300Hz带通滤波器，带通滤波器，加到加到 整流器。当整流电整流器。当整流电压大于比较器压大于比较器 反向输入反向输入端的固定偏压端的固定偏压(门限电压门限电压)时，时，输出逻辑输出逻辑1(1(相当于相当于开路开路)，12V12V经由经由 ，加到加到 基极基极 导通，琥珀导通，琥珀色灯亮。色灯亮。由于调谐变压器式滤波器在低频工作时，体积大，重5 5自检电路自检电路 自检电路产生模拟的信标台发射信号，用于在地面或空中检查机自检电路产生模拟的信标台发射信号，用于在地面或空中检查机载接收机的工作情况。下图是自检电路的示意图。载接收机的工作情况。下图是自检电路的示意图。当接通自检开关时，定时器产生约当接通自检开关时，定时器产生约5s的锯齿波，加到调制频率的锯齿波，加到调制频率产生器，顺序产生产生器，顺序产生1.5s间隔的间隔的400Hz，1300H2和和3000Hz的音频信的音频信号，该信号对号，该信号对75MHz晶体振荡器进行调幅，然后加到接收机输入端。晶体振荡器进行调幅，然后加到接收机输入端。如果机载设备工作正常，目视指示灯按蓝、黄、白顺序点亮如果机载设备工作正常，目视指示灯按蓝、黄、白顺序点亮1.5s，同时驾驶员耳机中可顺序听到同时驾驶员耳机中可顺序听到400Hz，1300Hz和和3000Hz音调。音调。5自检电路 当接通自检开关时，定时器产生约5l1 1、简述仪表着陆系统的组成及功用。、简述仪表着陆系统的组成及功用。l2 2、简述航向信标系统的组成及工作原理。、简述航向信标系统的组成及工作原理。l3 3、简述下滑信标系统的组成及工作原理。、简述下滑信标系统的组成及工作原理。l4 4、画出航向信标接收机原理图，说明其工作原理。、画出航向信标接收机原理图，说明其工作原理。l5 5、画出外差式指点信标接收机原理图，说明其工作原理。、画出外差式指点信标接收机原理图，说明其工作原理。习习 题题习 题