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ESCUELA TECNICA AERONUTICA CURSO DIAGRAMAS DE RADIACIN DE ANTENAS 2007

UNIDAD III PPV/2007 1

UN I D AD I I I

REPRESENTACI N DE DI AGRAMA DE RADI ACI N DESI STEMAS DE AYUDAS A LA NAVEGACI N UTI LI ZANDOLA HOJA DE CLCULO DE EXCEL

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OBJETI VOS

Al trmino de la asignatura usted deber ser capaz de:

Identificar el sistema de antenas de los sistemas de ayudas a la navegacin, VOconvencional, LOCALIZADOR del ILS y SENDA DE PLANEO del ILS

Aplicar la Hoja de clculo de EXCEL para la represtacin de los Diagramas dRadiacin de los sistemas de ayudas a la navegacin, VOR convencionaLOCALIZADOR del ILS, SENDA DE PLANEO del ILS.


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CONTENI DOS

Para el logro de estos objetivos, usted deber abordar el estudio de los siguientescontenidos:

Identificar el sistema de antenas de un VOR convencional

Identificar el sistema de antenas de un LOCALIZADOR del ILS

Identificar el sistema de antenas de la SENDA DE PLANEO de un ILS

Obtener la representacin de los diagramas de radiacin de los sistemas VOR,LOCALIZADOR y SENDA DE PLANEO, aplicando la Hoja de clculo de EXCEL.


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I N D I C E

En esta Unidad, usted encontrar:

I n t r o d u c c i n 6

1.- El Sistema de Antenas del VOR Convencional 6

2.- El Sistema de Antenas del Localizador del ILS 8

4.- El Sistema de Antenas de La Senda de Planeo del ILS 9

5.- Representacin del diagrama de radiacin del VOR convencional 10

6.- Representacin del diagrama de radiacin del localizador del ILS 11

7.- Representacin del diagrama de radiacin de la senda de planeo del ILS 13

8.- Bibliografa 14


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UN I DAD I I I

REPRESENTACI N DE DI AGRAMA D E RADI ACI N

DE SI STEMAS DE AYUDAS A LA NAV EGACI NUTI LI ZAN DO LA HOJA DE CLCULO DE EXCEL


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I NTRODUCCI N

En las Unidades anteriores se describieron los diagramas de radiacin de pares dantena y se desarroll un mtodo para obtener su representacin, adoptando la Hojde Clculo del programa EXCEL para realizarlos.

En esta Unidad utilizaremos esta Hoja de Clculo para obtener los diagramas dradiacin de algunos sistemas de ayudas a la navegacin, con el fin de observar scomportamiento al variar algunos de los parmetros de las corrientes de antena.

1 .- EL SI STEMA DE ANTENAS DEL VOR CONVENCI ONAL

El VOR convencional utiliza dos pares de antenas, situados en formperpendicular uno del otro, Respecto del acimut el primer par se sita en la lneque une los 135 y los 315, y el otro par en la lnea que une los 45 y los 225tal como se muestra en la figura.Para transmitir la portadora las antenas se alimentan con corrientes de iguamagnitud e igual fase, obtenindose para cada par los diagramas mostrados ela figura.

Par N 2

E

NE

SW=0

W

S

N

a=27

a=27

I1 0

I1 0NW

SE

I1 0

I1 0

a=27

a=27

N

E

S

W

=0

Par N 1

Se debe tener presente que el sistema de coordenadas utilizado para representacin de diagramas de radiacin, respecto de las coordenadageogrficas no coincide, para cada par en la figura, el 0 se muestra como . Ediagrama final es la suma de ambos diagramas de radiacin.


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Para transmitir las bandas laterales las antenas se alimentan con corrientes digual magnitud pero con fase opuesta, obtenindose para cada par lodiagramas mostrados en la figura.

NW

SE

I1 90

I1 270

a=27

a=27

N

E

S

W

=0 NE

SW

I1 90

I1 270

a=27

a=27

N

E

S

W

=0

Par N 1 Par N 2

Sumando los diagramas de radiacin de la portadora y de las bandas laterales s

obtiene un diagrama final que tiene la forma de una cardiode.


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2 .- EL SI STEMA DE ANTENAS DEL LOCALI ZADOR DEL I LS

El sistema de antenas del LOCALIZADOR del ILS consiste en arreglos de 4,7 ms pares de antenas, el ms utilizado en la DGAC es el arreglo de 14 antena(7 pares). Por este arreglo se generan dos seales que sirven de gua a la

aeronaves, un haz ms angosto para informacin de curso y otro ms anchpara la seal de Clearence.El arreglo se muestra en la figura de ms abajo con la separacin entre laantenas respecto al eje. El valor relativo de las corrientes y la fase que limentaa cada antena se muestran en la Tabla N 2.1.-

1 0 7

1 7 1 6

1 1 8 8

9 1 7

6 4 6

3 7 7

2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R1 R6 L 5 L 4 L 3 L 2 L 1 L7 L

DI STRI BUCI N DE CORRI ENTES FRECUENCI A CURSOANT 7L 6L 5L 4L 3L 2L 1L 1R 2R 3R 4R 5R 6R

DI STRI BUCI N DE LAS CORRI ENTES DE PORTADORA (CSB)AMP 0.182 0 . 236 0 . 364 0 . 464 0 . 745 1 . 0 0 . 909 0 . 909 1 . 0 0 . 745 0 . 464 0 . 364 0 . 236FASE 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

DI STRI BUCI ON DE LAS CORRI ENTES DE BANDA LATERAL ( SBO)AM P 0. 432 0 . 632 0 . 916 1 . 0 0 . 947 0 . 632 0 . 237 0 . 237 0 . 632 0 . 947 1 . 0 0 . 916 0 . 632

FASE 0 0 0 0 0 0 0 1 8 0 1 8 0 1 8 0 1 8 0 1 8 0 1 8 0 DI STRI BUCI N DE CORRI ENTES FRECUENCI A CLEARENCE

ANTENA 3L 2L 1L 1R 2R 3RCORRI ENTES PORTADORA ( CSB)

AMP 0.133 0 . 060 1 . 0 1 . 0 0 . 060 0 . 133FASE 0 0 0 0 0 0

CORRI ENTES BAN DA LATERAL (SBO)AMP 0. 205 0 . 880 1 . 0 1 . 0 0 . 880 0 . 205

FASE 0 0 0 1 8 0 1 8 0 1 8 0


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TABLA 2.14 .- EL SI STEMA D E ANTENAS DE LA SENDA DE PLANEO DEL I LS

Las antenas de la senda de planeo del ILS, proporcionan informacin del ngulo de planeo a laaeronaves. Para lograr lo anterior se utilizan las siguientes configuraciones:

N u l l r e f e rence, consiste en dos antenasmontadas en un mstil vertical, donde laantena superior se encuentra ubicada aldoble de altura que la antena inferior, enrelacin con el plano de tierra.

Por la antena inferior montada a una alturah se transmite la portadora ( CSB) y por laantena superior ubicada a 2h se transmitensolo las bandas laterales (SBO) . Esta ltimagenera el doble de lbulos que la antenainferior. El ngulo de planeo se forma en elnulo creado entre los dos lbulos emitidospor la antena superior.

El valor relativo de las corrientes quealimentan las antenas y el diagrama deradiacin resultante, se muestra en la figuraN 1.

Figura N 1

Side band re ference , fue desarrollado apartir del sistema anterior para reducir eltamao del lbulo inferior, con ello se logradisminuir el efecto de saltos y ondeos en lalnea del curso del ngulo de planeo porefectos de seales reflejadas por el terreno.

Este sistema utiliza un sistema de antenasmontado en un mstil vertical cuya antenasuperior que se encuentra a 3 veces laaltura de la antena inferior sobre el plano detierra.

Por la antena superior se transmite lasbandas laterales (SBO) y por la antenainferior se transmite la portadora (CSB) ms las bandas laterales con fase cambiada( -SBO) . Como la antena superior est auna altura 3 veces superior emite 3 lbulosdentro del lbulo emitido por la antena

inferior. La porcin de banda lateral queemite la antena inferior tiene fase cambiadapor lo tanto, al producirse la suma vectorialde las seales de banda lateral, con elprimer y tercer lbulo se restan y con elcentral se suma. En la figura se indican lasamplitudes de las corrientes y la altura delas antenas. El diagrama resultante es elque se muestra en la figura N 2.

Figura N 2

0

n eo

Antena superiorSBO

CSBAntena inferior

gulo de plan

E

h = /4sen 0

CSB(IC=1,00)

SBO(IS=0,14)

2h

( 10 )

h

E0

CLR

ngulode

An

SBO sumaAntena superior e in

CSB (IC

- SBO (I=1.414)

-0,2)S=

SBOIS= (0,2)

0,5h

( 2,5

1,5h

( 7,5 )

CSBtena inferi


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Ar reg lo M

El sistema null reference proporciona unaintensidad de campo relativamente alta abajos ngulos verticales lo cual proporcionacombas al curso. El arreglo M fue

desarrollado para mejorar este problema yhacerlo menos sensitivo a las variacionesde la altura del rea de reflexin debido anieve, hielo u otro elemento.

Esta configuracin consiste en un sistemade tres antenas montadas en un mstilvertical, ubicadas aproximadamente a 5 ,10 y 15. Por la antena superior setransmite solo bandas laterales (SBO) , porla antena central se transmiten bandaslaterales y portadora con fase cambiada(-CSB, SBO) y por la antena inferior se

transmite la portadora y las bandaslaterales con fase contraria a la anterior(CSB, -SBO) . Las amplitudes de lascorrientes y la altura de las antenas, ms eldiagrama de radiacin resultante es el quese muestra en la figura 3.

El diagrama de radiacin en este caso seforma por la suma de los diagramas deradiacin individuales de la portadora(CSB) y de las bandas laterales (SBO) .

Figura N 3

E 0

ngulo de planeo

Su

Suma

CLR

ma CSB

SBO (IS=0,15)

CLR (I=0,48)

CSB (IC=2)-SBO (IC=0,15)CLR (I=0,48)

SBO (IS=0,30)-CSB (IC=- 1)2h

(10)

h(5)

3h(15)

En esta configuracin tambin se transmite una seal de clearence (CLR) , cuyo diagrama d

radiacin se forma alimentando la antena superior e inferior con la seal de la frecuencia dclearence con la misma amplitud y fase en ambas antenas. El diagrama de radiacin obtenidse muestra en la figura N 3 junto al de la portadora y bandas laterales. La funcin que cumpesta seal es cubrir con seal el lbulo inferior.

5 .- REPRESENTACI N DEL DI AGRAMA DE RADI ACI N DEL VOCONVENCI ONAL.

Para representar el diagrama de radiacin del VOR convencional mediante lHoja de Clculo, se deben confeccionar cuatro bases de datos.Las dos primeras para obtener los datos de la portadora y las otras dos parobtener el diagrama de las bandas laterales.En la imagen de la hoja de clculo mostrada en la pgina siguiente, se hutilizado la Hoja de Clculo para obtener el diagrama de radiacin del Par 2. Pargirar 45 el diagrama se le suman o restan 45 al ngulo de acimut cuando scalcula el valor de X e Y.


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Se le suman 45 (en radianes) a

En este caso se deben confeccionar las cuatro bases de datos para obtener ediagrama de radiacin individual para la portadora (CSB) y Bandas Laterale

(SBO) . Con la suma total se obtiene la cardiode.


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6 .- REPRESENTACI N DEL DI AGRAMA DE RADI ACI N DEL LOCALI ZADODEL I LS

Para representar el diagrama de radiacin del LOCALIZADOR del ILS mediante lHoja de Clculo, se deben confeccionar la base de datos, para cada par dantenas.

Cada par transmite tanto la portadora (CSB) como Bandas Laterales (SBO) , polo tanto son 14 bases de datos. Esto sin considerar la seal de Clearence.

En la imagen se muestra parte de la Hoja de Clculo para la representacin dediagrama de radiacin para la transmisin de la portadora (CSB) de uLocalizador ILS utilizando cuatro pares de antena.La base de datos se sita debajo de la lnea donde se ingresan los parmetrode las antenas, en este caso dos se encuentran en la parte superior y las otrados en la parte inferior. La suma total de los diagramas individuales se efect

en las columnas AA y AB.Para representar las bandas laterales existen otras cuatro bases de datoubicadas a la derecha de las mostradas, pero los parmetros de las antenas sencuentran bajo el diagrama.Para representar el diagrama de radiacin con siete pares de antenas se debeconfeccionar catorce bases de datos como las mostradas en la imagen.


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7 .- REPRESENTACI N DEL DI AGRAMA D E RADI ACI N DE LA SENDA DPLANEO DEL I LS

Para representar el diagrama de radiacin del la Senda de Planeo del ILmediante la Hoja de Clculo, se deben confeccionar la base de datos, para cad

par de antenas, en este caso el para est formado con su respectiva antenimagen.

En la imagen se muestra la representacin del diagrama de radiacin de unSenda de Planeo en configuracin Null Reference. Son dos antenas por lo tantse configuran como dos pares de antena, resultando dos bases de datos. Loparmetros de las antenas se encuentran bajo el grfico y sobre su respectivbase de datos.

La escala del grfico se ha exagerada la escala vertical para apreciar la formdel primer lbulo.


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BIBLIOGRAFA

1.- Manual VOR AMS, Modelo 11502.- Manual Localizador ILS AMS, Modelo 21003.- Manual Senda De Planeo ILS AMS, Modelo 2110

4.- Apuntes de la Unidad II


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