文档介绍：航向天线阵信号的相位关系及其应用
【摘要】本文从天线辐射原理阐述了航向天线阵辐射信号（CSB/SBO）的相位关系，及该特殊的相位关系在实际设备维护调试中的应用
【关键词】空间调制二元点阵航道结构
仪表着陆系统（Instrument landing System）简称ILS, —般称之为盲降，从它的称呼可以理解ILS在仪表导航中的重要作用。ILS由航向（LOC）和下滑（GS）设备组成，分别向带有ILS接收设备的飞机提供偏离下滑道左右和上下的信号指示。航向与下滑设备的基本原理相同，木文对航向天线的论述方法同样可以适用于下滑天线系统。希望以下的讨论可以为大家正确理解ILS设备的工作原理提供帮助。
航向天线阵将机房送来的RF信号CSB和SBO进行幅度与相位的分配，以不同的幅度和相位关系馈给每个天线单元，通过电磁信号的辐射，在空间产生调制合成，形成航道扇区。对单频航向而言，每个天线单元都包括了相应幅度与相位的CSB和SBO信号。这些信号之间的相位幅度关系直接影响了扇区的线性和航道的位置。下面对这些信号的相位关系及空间信号的合成进行进一步的讨论。
航向天线阵最基本的组成是每一对与中心线等距的天线单元。为了说明空间合成信号的方向性图。这里引入了天线理论中二元点阵概念。如图1,两个距中心为d的天线单元1和 2,辐射信号为E。，在远场某处P,单元1和2的场强差异可以忽略，但由于路径的差而导致一个相位差。山于是在远场，单元1、2至P点的路径可以认为是平行的，山此得出相位差 0=27i*2dsin（p/X=2kdsin（p 单位为弧度，其中 k=27i/X»
总接收信号是两个信号的矢量和。如图2
则合成信号幅度
E=2EoCOS0/2
=2E0COS （kdSincp）
=2E0COS（27tdSin（p/X）
从表达可以看出在27idSin（p/^=n7i（n=O,± 1 ,±2, ±3...）时,E为最大值，
同理（p=arcsin（n"2d）时，E为最小值，n为奇数，可以得到如图3的天线方向图。
对于两个反相的天线单元，合成E=2E0sin（27idSincpA）
在（p=arcsin（n入/2d）时E为最小值
在实际的航向天线中，天线单元为对数周期天线，有很强的方向性，如图5,设其信号场强为Ee,根据天线理论则两个同相对数周期天线单元的合成信号E=Ee*E
其方向如图6两个反相天线的合成方向如图7
如果是由多对天线组成的天线阵，则最后合成的总信号为E=E1 +E2 +E3 ...为各
对天线合成信号的叠加。
如果以MK10单频普通孔径天线阵的第一对天线为例，, 设其工作频率为110MHz,则由后c/
根据公式（p=arcsin（n〃2d） n=0时，（p=0, CSB信号有第1个最大值，SBO信号有第1个最小值
n=l时，（p=。，CSB信号有第2个最大值，SBO信号有第2个最小值 n=2时，（p=°, CSB信号有第3个最大值，SBO信号有第3个最小值根据公式（p=arcsin（nV4d）
n=0时，（p=°, CSB信号有第1个最小值，SBO信号有第1个最大值 n=3时，（p=。，CSB
信号有第2个最小值，SBO信号有第2个最大值需要说明的是，在实际的情况中，由于对数周期天线的方向性很强，不存在那么多的最大值和最小值。
所以，在正常的航向设备中，左右天线单元中的CSB信号正是采用了同相馈电使跑道中心线上信号幅度达到最大值。而左右SBO信号采用反相馈电，在中心线上信号幅度得到最小值为0,如图8所示。因此在理想的情况下，跑道中心线上的DDM为0。在航向设备的调试中，需要修剪每对天线馈线的长度，使中心线DDM为0,其实就是调整左右天线SBO 的馈电相位，使之在中心线上左右天线的SBO信号刚好反相，得到SBO的幅度最小值0, DDM也为0。上面讨论了一对天线中左右天线的CSB信号之间以及左右天线的SBO信号之间的相位关系。在实际的情况下，空间某一处的DDM,与该点CSB与SBO之间的相位关系有着相应的关系。根据空间调制的理论，图11CSB与SBO正交时，空间调制为0, 同相或反相时产生最大调制，空间调制表达式m=Asbo/Acsb*cos<I>,其中A为幅度，①为 CSB与SBO相差。为了简化,我们只讨论一对天线的情况，假设左天线信号为CSB1和SBO1, 并且假设SBO1落后CSB1为90度，根据前面的结论，右天线的信号为CSB2和SBO2, CSB2与CSB1同相，SBO2与SBO1反相，其矢量图如图9。在空间任一点，左右天线信号以任一相位差合成，由图10可见，只要