SAS Project
Università di Napoli Federico II
Dipartimento di Ingegneria Elettrica
Electromagnetic analysis of protection
systems for airport structures
Ing. Dario Assante
Contributors : Andrea G. Chiariello
Giovanni Miano
Guglielmo Rubinacci
Luigi Verolino
Roma, 26/11/2007
What is radio-transparency?
Ideal condition
ground station
correct direction
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
2/27
What is radio-transparency?
…but some obstacles could interfere
?
ground station
wrong direction ?
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
3/27
Rules for the surrounding area
Different objects
have to respect
some distances
not to interfere
with the VOR
signal
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
4/27
Characteristics of the Source
VOR navigation system
Alford antenna
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
5/27
Electromagnetic analysis
• Not possible to verify the radio-transparency of the barrier in
real site
• Not possible to reproduce the real radiation pattern of a VOR
• Criteria to establish the distance between an object and the
VOR are unknown
The behavior of the barrier
is numerically simulated
The behavior of the barrier is
tested in a controlled place
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
6/27
A finite-element numerical model
Finite-element numerical model with Comsol
Source
Counterpoise
Ground
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
7/27
A finite-element numerical model
Dark lines: radiated power
Mesh
Solution without obstacles
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
8/27
Numerical results
Dark lines: radiated power
Basement height: 0.5 m
Dark lines: radiated power
Basement height: 2.5 m
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
9/27
Numerical results: radiated power
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
10/27
Anechoic chamber
transmitting
antenna
receiving
antenna
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
11/27
Anechoic chamber
Semi-anechoic chamber of
the University of Naples
Federico II
Length: 9.048 m
Width: 5.848 m
Height: 5.858 m
Frequency: 26 Mhz - 18 Ghz
Can be turned into an
anechoic chamber using
mobile cones and ferrites
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
12/27
Anechoic chamber: the antennas
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
13/27
Measurements setup
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
14/27
Measurements setup
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
15/27
Measurements setup
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
16/27
Measure results: vertical polarization
25
Received power [dBm]
20
vuoto
0°
10°
20°
30°
40°
50°
15
10
5
0
Frequency [MHz]
-5
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
1000
17/27
Measure results: vertical polarization
25
Received power [dBm]
20
vuoto
0°
10°
20°
30°
40°
50°
15
10
5
0
100
Frequency [MHz]
150
200
250
300
350
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
400
18/27
Measure results: vertical polarization
6
5
Absorbed power [dBm]
4
3
0°
10°
20°
30°
40°
50°
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
100
Frequency [MHz]
200
300
400
500
600
700
800
900
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
1000
19/27
Measure results: vertical polarization
6
5
Absorbed power [dBm]
4
3
2
0°
1
10°
20°
0
30°
40°
-1
50°
-2
-3
-4
-5
Frequency [MHz]
-6
100
150
200
250
300
350
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
400
20/27
Measure results: vertical polarization
3
Absorbed power [dBm]
2
100
150
200
250
300
350
400
1
0
-1
Mhz
Mhz
Mhz
Mhz
Mhz
Mhz
Mhz
-2
-3
0
10
20
30
40
50
Angular position [Deg]
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
21/27
Measure results: horizontal polarization
25
Received power [dBm]
20
vuoto
15
0°
10°
10
20°
30°
5
40°
50°
0
Frequency [MHz]
-5
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
1000
22/27
Measure results: horizontal polarization
26
Received power [dBm]
24
22
vuoto
0°
10°
20°
30°
40°
50°
20
18
16
14
12
Frequency [MHz]
10
100
150
200
250
300
350
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
400
23/27
Measure results: horizontal polarization
5
4
Absorbed power [dBm]
3
2
1
0°
10°
20°
30°
40°
50°
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
100
Frequency [MHz]
200
300
400
500
600
700
800
900
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
1000
24/27
Measure results: horizontal polarization
5
4
Absorbed power [dBm]
3
2
1
0°
10°
20°
30°
40°
50°
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
100
Frequency [MHz]
150
200
250
300
350
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
400
25/27
Measure results: horizontal polarization
3
Absorbed power [dBm]
2
1
100 Mhz
150 Mhz
0
200 Mhz
250 Mhz
-1
300 Mhz
350 Mhz
-2
400 Mhz
-3
-4
0
10
20
30
40
50
Angular position [Deg]
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
26/27
Conclusions
 No appreciable effects has been measured in a
wide range of frequencies
 The barriers have to be tested in a real
situation, but it’s reasonable to presume that no
interference will be found
 Anyway we suggest to place the basement of
the barriers under the counterpoise of the VOR
Università di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Elettrica
27/27