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    微波高頻

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    天線布局:波音737NG飛機天線布局詳解 --- 智能汽車天線復雜度正逐步向飛機接近
    2021-05-10
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    不管是軍用飛機,還是民用飛機,都會有好幾套通信設備。有的是和衛星聯系,有的是和地面聯系。不管是怎樣的聯系,都需要天線。就連一個小小的四旋翼無人機,也要通過GPS天線去定位。

    不管是軍用飛機,還是民用飛機,都會有好幾套通信設備。

    同樣,智能汽車上的陣列天線越來越多,例如各種蜂窩頻帶、Wi-Fi、甚至5G及其MIMO要求,V2V(車輛到車輛),雷達(77GHz等)等。自身的移動性更是增加了設計難度。就射頻需求和約束而言,自主駕駛車輛的天線設計和布局,將變得更像飛機設計。

    智能汽車上的陣列天線越來越多,例如各種蜂窩頻帶、Wi-Fi、甚至5G及其MIMO要求,V2V(車輛到車輛),雷達(77GHz等)等。

    高頻(HF)

    高頻(HF)通信系統提供遠距離的聲音通信。它為飛機與飛機之間或地面站與飛機之間提供通信。

    HF 系統工作于2MHz-29.999MHz頻率之間。這個系統利用地球表面和電離層使通信信號來回反射而傳播。反射的距離隨時間,射頻和飛機的高度的不同而有所改變。

    控制面板向收發機發送所選頻率的信息和控制信號。音頻控制板向REU發送這些信號:

    - HF 無線電選擇信號

    - 接收音量控制

    - 按壓通話(PTT)

    發射期間,話筒音頻和PTT 信號經REU進入HF收發機。收發機用話筒音頻調制由收發機產生的RF 載波信號。收發機將調制的RF 信號經天線耦合器送到天線發射給其它飛機或地面站。

    也是在發射期間,飛行數據采集組件從收發機接收PTT 信號。DFDAU用PTT作為鍵控信號記錄發射事件。

    接收期間,天線接收調制的 RF 信號并經天線耦合器送給收發機。收發機從RF 載波中解調或分離出音頻。接受到的音頻從HF收發機經REU送到飛行內話揚聲器和耳機。

    選擇呼叫譯碼器從HF 收發機接收音頻。SELCAL 譯碼器監視來自地面站的SELCAL 呼叫音頻。

    HF 收發機接收空/地離散信號。HF 收發機用這個離散信號為內部故障存儲器計算飛行段。

    HF 天線在垂直安定面的前緣。

    天線耦合器在垂直安定面里面。

    警告:當HF 系統發射時,要確保人員離垂直安定面至少六英尺(2米)。從HF 天線發射RF 能量對人有害。

    高頻(HF)通信系統提供遠距離的聲音通信

    VHF通信系統

    VHF 通信系統為機組提供聲音與數據的視距通信。VHF 通信系統可用于飛機與飛機之間,飛機與地面站之間的通信。

    VHF 通信無線電調諧頻度范圍為118.00 至136.975MHz。VHF無線電用于發射機接收話音通信。

    VHF通信系統工作頻率為118.00MHz至136.975MHz,8.33KHz的間隔只在這些頻段內適用:

    - 118.000-121.400

    - 121.600-123.050

    - 123.150-136.475

    VHF通信系統

    儀表著陸系統(ILS)

    航向道天線

    航向道天線有兩個元件。一個元件向ILS 接收機1 提供RF 輸入,另一個元件向ILS 接收機2 提供RF 輸入。航向道天線接收自108.1MHz 到111.95 MHz 的頻率,以頻寬的十分之一的奇數位為間隔。

    下滑道天線

    下滑道天線也有兩個元件。一個元件向MMR 1 提供RF 信號輸入,另一個元件向MMR 2 提供RF 信號輸入。下滑道天線接收自328.6 MHz到335.4 MHz 的頻率。

    下滑道和航向道天線在前雷達天線罩內。下滑道天線在氣象雷達天線上方。航向道天線在氣象雷達天線下方。

    儀表著陸系統(ILS)

    指點信標系統

    當飛機飛越機場跑道指點信標發射機時,指點信標系統提供音頻和視頻指示。

    指點信標系統

    指點信標天線在飛機機體底部。

    指點信標天線在飛機機體底部。

    無線電高度表系統

    無線電高度表(RA)系統測量從飛機到地面的垂直距離。無線電高度顯示在駕駛艙內的顯示組件(DU)上。無線電高度是利用接收機發射機組件比較發射的信號和接收的信號來計算的。R/T 組件發射一個無線電信號,然后接收從地面返回的反射RF 信號來確定飛機的高度。R/T 將計算的高度數據輸出到兩個ARINC 429 數據總線上并送到飛機上的使用系統。

    飛行機組和其他飛機系統在低高度飛行,進近和著陸過程中使用該高度數據。系統的范圍是-20 到2500 英尺。

    可調節的無線電最小高度警告由無線電高度系統操作,并且可由機長和副駕駛EFIS 控制面板上從0 — 999 英尺獨立地選定。這一無線電最小高度選項與來自無線電高度接收機/發射機輸出的已經存在的無線電高度值在顯示電子組件(DEU)內進行比較和處理。當飛機下降到選定的無線電最小高度時,一個閃爍的無線電最小警告出現在可用的DU 上。

    RA 天線在機體的底部。

    無線電高度表系統

    交通警戒和避撞系統

    交通警戒和避撞系統(TCAS)有助于機組維持與其他裝有ATC應答機的飛機之間的空中交通安全間隔。TCAS是一種機載系統,它獨立于地面的ATC系統而工作。

    TCAS向鄰近飛機發送詢問信號,那些裝有空中交通管制雷達信標系統(ATCRBS)應答機或一種空中交通管制S 模式應答機的飛機響應此詢問,TCAS利用這些應答信號計算和它們之間的距離,相對方位和應答飛機的高度。如果響應的飛機并不報告高度,TCAS不能計算該飛機的高度。被TCAS所跟蹤著的飛機稱為目標。

    利用應答信號中的信息和自身飛機的高度,TCAS算出目標和自身飛機之間的相對運動。TCAS 然后計算目標將如何在最最接近點(CPA)貼近自身飛機。

    目標被分類列為下列4種中的一種,取決于在CPA點的間隔和CPA點將發生的時間:

    — 其他交通

    — 接近交通

    — 入侵者

    — 威脅。

    各種目標在顯示器上的符號不同。

    如果 CPA間隔在某一限度以內,TCAS向機組提供咨詢信息。TCAS 以機組提供兩個等級的咨詢信息,即交通咨詢(TA)和解脫咨詢(RA),咨詢等級取決于高度和CPA發生時間和在CPA處的間隔大小。交通咨詢(TA)為直至CPA發生的時間還相對地更遠一些,并且CPA點和入侵目標的間隔相對大一些。解脫咨詢(RA)為到達CPA 發生的時間相對地很短,并且CPA 點和威脅目標的間隔相對地更小。

    交通咨詢(TA)表示了入侵目標的距離、方位和相對高度(如果已知其高度的)。解脫咨詢(RA)還向機組發出目視的和語音指令,明確那里是離開威脅目標的安全的垂直間隔。

    TCAS 還和另一架裝有TCAS 的飛機通信,協調其飛行動作防止相撞。

    交通警戒和避撞系統

    交通警戒和避撞系統

    VOR 系統

    VOR 系統有兩個甚高頻全向信標/指點信標(VOR/MB)接收機。接收機有VOR 和指點功能。本節只包括VOR/MB 接收機的VOR 工作。

    導航(NAV)控制面板向VOR/MB 接收機提供人工調諧輸入。共有兩個導航控制面板,一個由機長使用,另一個由副駕駛使用。來自VOR/LOC 天線的RF 信號經過電源分配器,然后到達VOR/MB 接收機。VOR/MB 接收機使用RF 信號計算地面站方向并解碼莫爾斯碼臺站標識符信號和臺站音頻信號。

    接收機向遙控磁指示器(RMI)發送VOR 方位??墒褂肦MI 方位指針選擇器選擇RMI 方位指針從顯示VOR 或ADF 地面站方位。

    接收機向顯示電子組件(DEU)發送VOR 方位數據用于顯示。NAV選擇電門使機組選擇VOR/MB 接收機1 或VOR/MB 接收機2 作為機長和副駕駛顯示數據來源。

    接收機向遙控電子組件(REU)發送臺站音頻和莫爾斯碼臺站標識符信號。

    接收機向FCC 發送VOR 方位數據用于DFCS VOR/LOC 模式的工作。方位數據同時送向FMCS 作為無線電導航輔助,用于當前位置計算。

    VOR/LOC 天線在垂直安定面的頂端。

    VOR 系統

    空中交通管制系統

    空中交通管制(ATC)地面站向機載ATC 系統詢問,ATC 應答機向地面站回答其詢問,按所需格式的編碼信息應答。

    ATC 應答機也對其他飛機或地面站的交通避撞系統(TCAS)的S模式詢問作應答。

    當一個地面站或一架其他飛機上的TCAS計算機詢問本ATC系統時,應答機發射一個脈碼回答信號,從回答信號中可判別和表明這架飛機及其高度。

    ATC 天線裝在機身前部靠近中心線處。頂部天線位于第430.25站位。底部天線位于第355 站位。

    空中交通管制系統

    ATC 天線位置

    測距機

    測距機(DME)系統提供飛機與地面站之間斜距(視線)距離的測量。

    DME 系統有兩個詢問器和兩個天線。

    詢問器獲得人工調諧輸入和來自導航控制面板的飛行管理計算機系統(FMCS)的自動調諧輸入。如果導航控制面板調諧輸入故障,則詢問器從FMC 直接獲得自動調諧輸入。

    DME 系統將數據發送到顯示電子組件以顯示在主要飛行顯示器(PFD)和導航顯示器(ND)上。

    DME 系統向下列部件發送數據:

    — 飛行操縱計算機(FCC)

    — 飛行管理計算機系統(FMCS)

    — 飛行數據獲取組件(FDAU)

    — 遙控電子組件(REU)

    FCC使用DME數據作為一個輸入來計算在自動駕駛儀在VOR模式下的VOR 捕獲點。DME 數據同時被用在VOR 模式來查找對于特定VOR地面站何時被感測到飛越該站。

    FMCS 使用DME 來計算FMC 位置更新。

    測距機(DME)系統提供飛機與地面站之間斜距(視線)距離的測量

    測距機(DME)系統提供飛機與地面站之間斜距(視線)距離的測量

    自動定向機系統

    自動定向機(ADF)系統是一種導航輔助系統。ADF 接收機使用來自地面站的調幅(AM)信號來計算ADF 地面站相對于飛機縱軸的方位。ADF 系統也接收標準調幅無線電廣播。

    ADF 天線在機身站位為694 的機身上部。(黑色凸起)

    自動定向機(ADF)系統是一種導航輔助系統

    GPS

    全球定位系統(GPS)計算數據為:

    - 緯度

    - 經度

    - 高度

    - 精確時間

    - 地速

    飛機上有兩套GPS 系統,1 號天線接收的衛星信號后送到1 號多模式接收機(MMR 1),2 號天線連接2號多模式接收機(MMR 2)。

    MMR對飛機位置和精確時間進行計算,將此數據送給飛行管理計算機系統(FMCS)和IRS主提醒組件。FMCS 利用GPX 或導航無線電的定位數據和慣性基準數據一起去計算飛機位置。

    ADIRU 的位置數據送給MMR,IRS 主提醒組件從兩個MMR獲得GPS數據。當兩個GPS接收機都有故障時使得在IRS 方式選擇組件上的GPS故障燈亮,或者當一個GPS接收機故障時并且主提醒告示牌被壓下時GPS故障燈亮。

    近地警告計算機(GPWC)從多模式接收機(MMR)獲得GPS位置和速度數據。

    時鐘從 MMR獲得GPS時間數據。

    GPS天線裝在機身頂部

    GPS天線裝在機身頂部

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