NM7000B下滑信标CSB信号调制不平衡对 下滑角的影响

段毅琦

（云南机场集团有限责任公司德宏芒市机场，云南 德宏 678400）

1 正交调制

NM7000B仪表着陆系统信号调制方式为正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。正交幅度调制是使用两个相位相差90°的载波信号对基带信号分别进行幅度调制再相加的调制方式。正交幅度调制也称为I/Q调制，I信号（IN-phase）直接与载波进行调制，Q信号（Quadrature）与相移90°之后载波进行调制。NM7000B使用正交调制主要是为了使调制信号某些参数能通过软件来进行控制。

2 CSB信号及SBO信号

设FCSB(θ)和FSBO(θ)分别为下滑天线阵对CSB信号和SBO信号产生的方向性函数，I（t）和Q（t）分别为CSB同相通道信号和正交通道信号。

下面以CSB信号为基准，对于CSB信号，I通道与Q通道基带信号相同：

调制后的SBO信号为：

式中，φ仅为SBO信号与CSB信号的载波的相位差，并不是已调信号的相位差。

3 相位差对SBO信号的影响

将式（6）整理后可得：

根据正交调制解调的原理，CSB信号解调滤波后为:

SBO信号解调滤波后为：

从式（7）中可以看出，虽然当SBO信号与CSB信号存在相位差时，SBO信号中产生了cosΦ相关谐波和sinΦ相关谐波，但是经过解调滤波后只存在cosΦ相关谐波。改变相位Φ本质上就是改变SBO信号的幅度，并且只会让SBO信号的幅度减小。

4 相位差对DDM的影响

机载接收机接收到的解调信号为SBO与CSB的和信号，经整理可得：

正常情况下SBO信号的方向性函数FSBO(θ)在下滑角为0时，CSB基带信号中90Hz调制度m90和150Hz调制度m150是相等的。更改相位和SBO信号的幅度系数不会影响下滑角，只会影响下滑道宽度。但是在NM7000B软件飞行校验页面中可以直接控制DDM，在校飞时，略微修改校飞软件窗口中的DDM，可以略微修改下滑角，修改幅度为-0.7~0.7。在修改DDM时，观察监控窗口中航道信号CL的DDM是等量变化的（或者从设备的COU CSB口接外场测试仪）。而航道信号CL是MCU混合出来的CSB信号，其实修改的就是式（13）中CSB基带信号的调制度差m150–m90。为满足使用需要，有时需要修改CSB基带信号的调制度差m150–m90，也就是上式中CL的DDM。在某些情况下，这个值不为0。

从式（13）中可以看出C：SB基带信号的调制度差m150–m90不为0时，更改相位和SBO信号的幅度系数会影响到DDM，同时下滑角也会发生改变。

5 仿真分析

根据ICAO规范要求，在半航道扇区=0.880处，DDM=0.0875。对于M型下滑天线

引用《导航原理与系统》（7—109）公式。

根据计算得到K=11.67%。

以芒市机场下滑角为例，假设已经通过软件调整CSB调制度差m150–m90，且修正后无相位差的下滑角为3.5°，m150–m90=0。根据式（13）和（14），通过MATLAB进行仿真计算：

当m150-m90=0.7时，SBO与CSB信号相位差Φ与下滑角的函数关系图如图1所示，SBO与CSB信号相位差Φ与下滑角的函数关系表如表1所示。

图1 CSB调制度差为0.7时相位差与下滑角函数关系图

表1 CSB调制度差为0.7时相位差与下滑角函数关系表

m150–m90=0.3时，SBO与CSB信号相位差Φ与下滑角的函数关系图如图2所示，SBO与CSB信号相位差Φ与下滑角的函数关系表如表2所示。

表2 CSB调制度差为0.3时相位差与下滑角函数关系表

图2 CSB调制度差为0.3时相位差与下滑角函数关系图

m150–m90= – 0.7时，SBO与CSB信号相位差Φ与下滑角的函数关系图如图3所示，SBO与CSB信号相位差Φ与下滑角的函数关系表如表3所示。

图3 CSB调制度差为-0.7时相位差与下滑角函数关系图

表3 CSB调制度差为-0.7时相位差与下滑角函数关系表

通过图3可以看出，相位差较小时对下滑角影响不大，但是相位差比较大时对下滑角的影响比较明显，呈指数型增长。由此，在调节相位差时，若下滑角变化比较明显，则考虑是否相位差没有调到0°。同时可以看出，CSB信号调制度差m150–m90为负值时，调节相位差只会增大下滑角，CSB信号调制度差m150–m90为正值时，调节相位差只会减小下滑角。

由式（13）可以看出，调节相位差本质上调整的是SBO信号的功率，但是相位差和功率并不是线性关系。相位差较小时改变的功率幅度比较小，相位差较大时改变的功率幅度比较大，所以相位差较小时对下滑角影响不大，但是相位差比较大时对下滑角的影响还是比较明显。

m150– m90= 0.7时，SBO功率 对下滑角 的影响如图4 所示。

图4 CSB调制度差为0.7时SBO功率与下滑角函数关系图

通过图4 可以看出，直接调整功率比调整相位对下滑角的影响更加明显。校飞调节下滑设备的宽度一般就是调节SBO信号的功率，所以在CSB信号调制度差不为零时，要注意在宽度调节时会对下滑角产生略微影响。

6 结语

目前，设备的飞行校验调试按时间收费，这就要求调试人员调整设备要有效率。大部分手册里给出的方法都是在理想条件下，但是特殊情况下的一些细节容易被忽略，本文通过定量计算，能节约一些调试时间，同时，也提醒调试人员在调试设备时要综合分析。本文只讨论了设备内调整的参数对下滑角的影响，其实空间中的一些因素对信号也会产生影响，并且更复杂。比如障碍物造成的多径效应，或者场地不平整造成的航道抖动。但是多径效应在在某种情况下类似于信号叠加之后的调制不平衡。场地不平整会造成信号在不同空间角度相位不同，类似于CSB信号与SBO信号产生了相位差，同时本文也能为解决一些空间中的信号问题提供一定的思路。