多普勒声学全向信标信号源设计
多普勒全向信标(修改稿)101页word
西北空管局航空电信人员培训教材导航分册（六）西北空管局培训中心西北空管局航空电信人员培训教材AWA全向信标设备高峻编写西北空管局培训中心二0 一一年三月内容简介本教材主要针对目前使用的澳大利亚AWA公司生产的VRB-51D型全向信标设备编写的。
主要介绍DVOR勺作用、甚高频全向信标的技术要求、多普勒甚高频全向信标的工作原理、具体操作以及部分故障分析处理案例。
作者简介高峻：现任甘肃空管分局技术保障部担任技术室主任。
自工作以来一直从事全向信标、测距仪的运行与维护工作，先后多次赴多个台站排除全向信标、测距仪的重大故障。
在这次导航分册教材中，主要负责《AWA全向信标》和《测距机》的编写工作。
教育随着空管一体化改革的不断深入和空管系统”五个体系”建设的稳步推进，培训工作已经成为空管发展战略中的重要组成部分要搞好培训，就离不开课程目标、课程内容的设置。
要使课程设置科学合理化，就必须对课程定位、课程标准、课程内容的开发和研究。
鉴于教材是课程管理的基础，基于西北空管局航空电信一线人员没有系统的专业课程读本，西北空管局培训中心组织内聘讲师以及专业技术骨干编写了航空电信人员《导航分册》、《供电分册》和《监控分册》教材等。
本次教材编写以《民用航空电信人员执照管理规则》和《民用航空电信人员岗位培训管理办法》为依据，以介绍成熟稳定的、在实践中广泛应用的技术和使用的设备为主线，以本章导读、设备的构成、原理、操作使用、注意事项、案例分析、思考题为脉络编写章节。
本次教材编写力求反映岗位专业特色，注重知识的连贯性、逻辑性，突出实用性和实践性的原则。
理论部分贯彻“必须、够用为度”的原则，技能部分贯彻“实用为主”的原则，体现新知识、新技术、新方法，力争为员工后续课程的学习和可持续教育打下坚实的基础。
由于编写时间短、设备参考翻译文献无从考究、作者水平有限，难免会出现错误，敬请读者批评指正！西北空管局培训中心二0 一一年三月一日目录第一章概述第二章甚高频全向信标的技术要求第一节甚高频全向信标的技术规范第二节甚高频全向信标的准确度第三节甚高频全向信标的选址要求第三章多普勒甚高频全向信标的工作原理第一节多普勒效应第二节多普勒效应在全向信标中的应用第三节多普勒全向信标的工作原理第四章多普勒全向信标的设备组成第一节组成与结构第二节主要技术性能第三节发射机工作原理框图第四节监控器工作原理框图第五节测试组件第五章发射机第一节载波产生器和载波功放第二节载波调制和保护第三节定时序列产生器第四节基准相位信号产生器第五节边带信号产生器第六节边带调制器和放大器第七节边带切换单元第八节天线开关驱动器第九节天线分配开关第六章监控器第一节射频放大器监视器第二节副载波监视器第三节滤波器和识别信号监视器第四节方位计数器监视器第五节控制器和遥控单元接口电路第七章设备操作指南第八章设备部分典型故障分析第一章概述导航，即引导飞机沿着某预定的航线安全而准确地从一点飞到另一点的技术。
浅谈多普勒全向信标识别信号
浅谈多普勒全向信标识别信号摘要：多普勒全向信标是国际民航组织确定的标准进近及航路导航设备。
本文主要概述DVOR VRB-52D型多普勒全向信标设备基本原理，识别码概念，如何产生识别码并通过天线发射以及如何按照识别码批复要求调整识别信号。
【关键词】全向信标 DVOR 识别码测距仪信号源一、全向信标介绍全向信标是民用航空飞行中现行应用最为广泛的地面导航设备之一，是由20世纪初期美国的“旋转信标”发展而来的，国际民航组织于1949年将其纳入国际标准进近导航系统，而多普勒全向信标是其中一种较高精度的近程相位测角导航系统。
多普勒全向信标（DVOR）是常规全向信标的进一步发展，利用多普勒效应及宽孔径天线系统得出更为精密的方位角信号，其使用的甚高频频段为108.00-117.975MHz，频道间隔为0.05MHz。
多普勒全向信标信号辐射方式为直达波的传输方式，极化方式为水平极化。
自20世纪90年代初中国民航引入VRB系列多普勒全向信标以来，先后更新开发了VRB-51D，52D，53D系列。
襄阳机场目前采用澳大利亚AWA 公司生产的DVOR VRB-52D型全向信标，以航路台站进行建设，辐射功率为100W，作用距离为200海里，而终端台站设备的辐射功率为50W，作用距离为25海里。
自襄阳机场全向信标设备投入使用以来，运行稳定可靠。
全向信标系统分为“地面”和“机载”两部分，地面通过49根天线组成的天线系统辐射出基准相位信号（30HzAM信号）和可变相位信号（30HzFM信号），其中基准相位信号由信号反射网中间的载波天线辐射，其相位在360度方位上是相同的，与磁北方向重合；可变相位信号由其余48根边带天线，按一定的时序发射上、下边带信号通过空间调制形成的，它的相位和方位密切相关，所在方位不同，其相位也不同。
而机载部分通过接收基准相位信号及可变相位信号，解调并对比基准及边带信号相位差，从而得到此时飞行器相对应磁北的方位角，再通过磁偏角进行计算，可得出飞行器相对于全向信标台站的方位角，从而进行对飞行器的引导。
多普勒效应在全向信标导航中的应用_王霜
第19卷 第6期长 春 大 学 学 报V o l .19 N o .6 2009年6月J O U R N A LO FC H A N G C H U N U N I V E R S I T YJ u n e 2009 收稿日期:2009-03-10作者简介:王霜(1970-),女,吉林长春人,工程师,主要从事雷达导航设备维护维修方面的研究。
多普勒效应在全向信标导航中的应用王 霜1,孙丽环1,王春光2(1.民航吉林空中交通管理分局,吉林 长春 130039;2.空军航空大学 航空理论系,吉林 长春 130022)摘 要:民航飞机在飞行过程中,需要随时接收地面台发射的导航信号,以确定自己的位置。
目前应用最广泛的多普勒全向信标机,其导航信号中的可变信号是通过多普勒效应产生的。
通过分析多普勒效应的产生过程,结合全向信标机的工作原理,可以对全向信标导航信号的实现有一个概念性的了解。
关键词:多普勒效应;全向信标;方位角导航;比相中图分类号:T N 967.5 文献标识码:A 文章编号:1009-3907(2009)06-0019-030 引 言航行中的飞机,必须随时确定自己的位置。
确定飞机位置的方法很多,例如航管雷达定位、机载定位系统、卫星定位系统等等,目前应用较多的定位方式是地面导航台定位。
地面导航台利用发射和接收无线电波,测量飞机相对于导航台的方位、距离等信息,给飞机一个水平方位角引导或距离引导,即方位角导航和距离导航。
多普勒全向信标机属于方位角导航设备。
全向信标导航,首先由地面台站向空中辐射无线电信号,飞机接收到信号后,经过分析和处理,得到相对于地面台磁北方位的方位角。
由于地面导航台站的经纬度是已知的,因而飞机可以据此确定当时的位置。
1 全向信标导航的基本工作原理全向信标导航系统由地面发射机和机载接收机组成。
机载接收机接收并处理地面台发射的带有方位信息的信号,处理后通过仪表时显示,提供给飞行员飞机相对地面台的磁方位。
多普勒效应在全向信标导航中的应用
６结语 综上所述 ，校 企之 间的合作是基于资源依赖 的条件下 实现的，学校可 以提供相应 的人才、知识 以及声誉 ，企业
可 以提供场地 、资源等 ，双方之间的合作也是实现 资源 的 共享，两者之 间共同进步 。校企之间的合作是 ห้องสมุดไป่ตู้资源交换
１引 言
相对媒介所发生的运动，导致观察方察觉波频有所改变 的
情况即被称之为多普勒效应。 ２ ． ２发射与接收频率对 比 而飞机要确定 自身所处位置可供选择的方法多种多样，如 较为常用 的记载定位系统 、航管雷达定位 、卫星定位等， 针对发射机与接收机相对运动状况展开分析，相应接 当前在 民航领域主要采用 的是地面导航 台定位方式。其可 收机 的接收频率改变 即为：假定发射机发出 Ｆ信号 ，发射
信 息记 录材料 ２ ０ １ ７ 年１ ０ 月 第１ ８ 卷 第１ Ｏ 期
多普 勒效应在 全 向信标导航 中的应用
温 崇 彬
（ 中 国 民 用航 空 西 南地 区 空 中 交通 管 理局 四 川 成 都 ６ １ ０ ０ ０ ０ ）
【 摘要 ｌ民航飞机在飞行过程当中必须要不断的接收来 自 于地面台所发 出的导航信号，从而来对 自 身所处的位置做 出判断。当前应 用最为普遍的一种导航信 号设备即为多普勒全向信标级 ，其导航信号 内的可变信号是基于多普勒效应所 生成的，基于对 多普勒效应 的原理分析 ，同时综合 以全 向信标的工作过程，便可对全向信标导航信号达到 系统化的认知 。 本文将重点针对多普勒效应在全 向信标导航 中的应用情况展开具体分析。 【 关键词 】多普勒效应 ；全向信 标；导航 【 中图分类号】］ ＇ ９ １ ５ 【 文献标识码】ｈ 【 文章编号】１ ０ ０ ９ — ５ ６ ２ ４（ ２ ０ １ ７ ） １ ｏ 一 ０ １ ８ ２ — ０ ２
多普勒全向信标的故障问题与维修方法
多普勒全向信标的故障问题与维修方法作者：郭宏伟来源：《电子技术与软件工程》2017年第09期摘要多普勒全向信标本身所具有的强大功能使其在民航导航中获得了广泛应用，但在实际应用中发现，其常常会出现一些故障问题。
为便于本文研究，下面以目前应用较为普遍的DVOR VRB-51D作为研究对象，分析其故障成因并给出相应的维修处理方法。
【关键词】多普勒全向信标故障维修1 多普勒全向信标的工作原理多普勒全向信标简称为DVOR，它是一种近距离导航系统，其辐射信号为直达波的传播方式。
DVOR主要由两个部分组成，即地面发射机和机载接收机，前者利用天线向位于空中的后者发射信号，后者接收到信号后，经分析处理，可获得磁方位信息。
信号辐射方式为调制式，在辐射场内的调制形式为调幅，DVOR除能够辐射两个基本的导航信号外，还可以辐射识别、话音等信号，但由于一些因素的影响，国内的民航公司一般不使用DVOR的话音信号功能。
当DVOR机载接收机收到辐射场信号后，能够解调出频率为30Hz的AM和FM，通过相位差比较便可得到磁方位信息，这就是该系统的基本工作原理。
2 多普勒全向信标的故障问题与维修2.1 供电板件故障2.1.1 故障问题监控器发出告警信号，1号机关闭，切换至2号机，遥控器无法切换1号机。
通过检查发现，1号机上的工作灯只有CTL和监视器组件亮，其余工作灯全灭，同时CTL上多个告警灯高起，交流与电池电源灯处于正常状态。
对1号机进行强制启动，开启后CTL上的NOTCH DVOR、SUBCARR IER、BEARING告警灯亮起，维持数秒后，恢复至告警状态。
电流与电压表的指针不动，与正常状态相比，电流表读数小、电压表电压大，这说明大部分板件未供上电。
2.1.2 故障原因分析根据功能可将DCC CONVERTER BOARD板件分为以下三个部分：电压转换、电压控制以及变压。
通过检测发现，仅X20上带电压，其余测试口均为无电压状态，由于电压测试口变压线圈全部都是独立设置，所以可排除T1后级线圈及相应回路元器件损坏的可能性。
探究影响多普勒全向信标测向精度的因素
探究影响多普勒全向信标测向精度的因素摘要：随着民航技术的发展，人们对乘坐飞机和货运的需求越来越大，所以，航班数量也越来越多。
在采取多种措施来减轻航班流量的同时，也对卫星定位系统和无线电导航系统的信号精度提出了更高的要求。
对此，本文将多普勒全向信标的工作原理与实际应用相结合进行探讨和分析，找出影响多普勒全向信标测向精度的因素。
关键字：多普勒；全向信标；测向精度；影响因素从民用航空的角度来看，准确的信号接收不仅关系到飞机的安全，还关系到乘客的生命安全，因此，准确的导航和测距测向是保证飞机安全的关键。
目前民用航空最基本的保障手段就是使用无线电导航，其主要任务就是把准确的信号传输到飞机上，保证飞机在预定的航线上安全的行驶，同时也要使用电子装置来处理收到的信息，保证飞机在预定的位置和速度下继续前进。
多普勒全向信标在飞机的飞行和降落中有着广泛的应用，由于它是通过视距传播来实现的，因此，在不同的频率范围内，这种方法所受到的干扰要比其他波段的测量系统小得多。
在各个波段，都会出现更细更窄的波形和更锐利的天线方向性图，这就需要更高精度的接收机设备。
这种基于视距信号传播的导航系统虽然有着诸多的优势，但也有一些弊端，那就是对地表以下的信号是无法接收和传输的，并且大部分都是以短距离为导向的。
一、多普勒全向信标工作的基本原理从一般情况来说，电磁波的发射点相对于信号接收方来说确定性比较强，信号接收方和电磁波源头的信号频率基本保持一致。
如果电磁波源头发射点与信号接收位置发生相对运动现象时，就会出现信号接收方获得的信号频率和电磁波源头的信号频率相差很大的现象。
这种现象被称作多普勒效应[1]。
多普勒全向信标是目前国际上公众认可的一种的短距离导航系统，在相位测角学习通中起着举足轻重的作用。
多普勒全向信标基于常规全向信标发展而来，它是一种利用多普勒效应和天线系统所测得的方位的信号。
多普勒全向信标采用的是一个具有0.05MHz间距的108-117.975MHz的频率段[2]。
多普勒甚高频全向信标
2. 频道分配（1）
200个频道
VOR：160个频道 (108.00~117.95MHz)
航路VOR：120个频道 (112.00~117.95MHz)
终端VOR：40个频道 (108.00~111.85MHz)
(108.oo~117.95MHz)
LOC：40个频道
(108.10~111.95MHz)
中国民航大学 CAUC
基准相位信号波形
可变相位信号的发射
用30Hz对载波调幅，相位随VOR台的径向方位而变化
中国民航大学 CAUC
3. 合成辐射场为旋转的心形方向性图
中国民航大学 CAUC
4. V OR空间合成信号波形图
中国民航大学 CAUC
中国民航大学 CAUC
5. 基准和可变 30HZ的相位关系
LOC，40个给终端区VOR。
✓ LOC只用在108.00~111.95MHz中的以MHz为单位的
小数点后第一位是奇数的频率点 ；
✓ 终端VOR只用在108.00~111.95MHz中的以MHz为单
位的小数点后第一位是偶数的频率点（其中108.00MHz 只用于机载VOR接收机的自检RF） ；
中国民航大学 CAUC
fTd = fT－fR
中国民航大学 CAUC
3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应（2）
1.接收天线不动，发射天线向着接收天线在同一直
线上运动
fT
fR
T
v
R
fR
fT
c cv
fd
fT
fR
fT
v cv
fT
v c
多普勒全向信标测向精度的影响因素分析
多普勒全向信标测向精度的影响因素分析摘要：由于我国航空技术的发展，对交通工具的依赖性和对货运的要求越来越高，导致了航班的数量迅速增长。
对卫星定位系统的定位精度提出了更高的要求。
各国在为减轻航班的交通压力而采取多种措施，对卫星定位的准确率也有较大的提高。
文章将多普勒全向仪的基本工作和基本的航海理论相结合，对其测量准确率的影响因子作了深入的分析和探讨，希望能为相关人员提供参考。
关键词：多普勒全向信标；测向精度；影响因素引言近几年，随着国民经济的快速发展，民航行业也随之蓬勃发展，使得空港的旅客数量空前增加，为此，我国政府扩大了航程，增加了班次，但也无法保证乘客的出行安全。
从民用航空的角度来说，一架客机的准确定位不仅关系到飞机的安全，还关系到旅客的人身安全，因此，准确的定位是保证飞机安全运行的关键。
目前，民用航空公司采用的是无线导航技术，其主要任务是将准确的信号传输到飞机上，保证其在预定的航线上安全地行驶，并使用航空电子装置来对收到的数据进行分析，确保了飞机的飞行高度。
无线导航是民航系统的核心和基础设施，是民航系统的重要组成部分。
它为飞机提供精确、可靠和稳定的无线电导引，以便飞机能根据预定的计划，在预定的路线上行驶，并通过航空电子装置来接收和处理无线电的无线电，可以准确地计算出速度、距离、方向以及位置等参数，为提供安全、准确、可靠的无线电导航定位。
本文提出了利用多普勒全向信标（DVOR）的精度分析方法，以便于对导航装置的定期保养和检修，使其能够尽快地恢复到正确的工作状态。
多普勒全向信标（DVOR）是一种非常有用的导航设备，它是一种短距离导航技术，它的应用范围很广，通常是通过距离来实现的。
相对于其它波段的测向，这一波段的干扰相对较少。
另外，在这个波段中，可以产生一个很狭窄的脉冲和一个锋利的天线指向，从而使装置的准确率达到一个很高的水平。
然而，采用视距离传输方式进行的导航，其弊端十分突出。
本论文的研究内容是基于多普勒全向信标（DVOR）的工作机理，分析了 DVOR在民用航空器的测向准确率中的作用，发现了影响其测向准确率的重要因素，并进行了具体的分析与归纳。
VRB-53D型多普勒甚高频全向信标导航原理与 设备结构的研究
VRB-53D型多普勒甚高频全向信标导航原理与设备结构的研究作者：王鹏云来源：《河南科技》2019年第01期摘要：以DVOR的基本导航原理为基础，重点研究了VRB-53D载波及边带调制信号的产生过程，并使用MATLAB进行数学建模，对边带天线发射信号的融合波瓣图进行仿真，从VRB-53D的设备结构与信号流程方面分析了该设备的优势与不足。
关键词：VRB-53D;DVOR;调制信号;多普勒效应;波瓣图中图分类号：V351.37;V355.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）01-0020-03 Research on VRB-53D Doppler VHF Omnidirectional BeaconNavigation Principle and Equipment StructureWANG Pengyun（Civil Aviation Henan Aviation Administration，Zhengzhou Henan 450019）Abstract： Firstly， based on the basic navigation principle of DVOR， this paper focused on the generation process of VRB-53D carrier and sideband modulation signal， and used MATLAB to build mathematical model to simulate the fusion lobe pattern of sideband antenna transmitting signal. Finally， the advantages and disadvantages of VRB-53D were analyzed from the aspects of equipment structure and signal flow.Keywords： VRB-53D;DVOR;modulation dignal;Doppler effect;lobe pattern1 导航设备现状无线电导航作为现代航空的基石之一，即利用各种机载设备通过处理携带导航参数的无线电波来定位航空器。
探究影响多普勒全向信标测向精度的因素
2019年第12期学术专业人文茶趣为进行分析与预测，给农业智能管控工作，农业数据预警工作以及农业生产环境监测工作等提供相应的依据与帮助，保障农业发展的稳定性。
3.3.2结合当地农业发展的实际情况，建立具有地方特色的农产品电商网络平台，并对其它网络平台的农产品数据信息进行科学的住抓取与分析，实现对自身农产品网络销售模式的有效引导与创新，确保当地农产品的销售渠道得到充分的拓展，由此提高农民的综合收益。
3.3.3及时建立完善的物联网检测体系。
在传感器技术与物联网技术的作用下，对农业生产数据进行全面的监控与及时的传递，并对获取的数据进行科学的分析。
不仅需要对农业生产管理各环节的情况具有详细的掌握，还要对政府及科研机构的农业研究提供相应的数据信息，由此增强政府及科研机构对农业发展的促进作用，加速现代化农业与信息化的融合，提高农业管理的科学性与规范性。
3.4保障大数据在农业资源与环境管理方面的应用优势得到充分的发挥，提高智慧农业发展的完善性3.4.1提升大数据在农田污染方面的应用效果。
利用大数据对农田污染情况进行全面的融合分析，对不同的污染物进行针对性的分析，掌握其实际演变规律与特点，建立科学完善的统筹治理规划方案，层层推进污染治理的力度，保障农业清洁生产的全面性与彻底性。
3.4.2在耕地质量退化中科学应用大数据。
耕地质量退化对农业生产具有重要的影响，并且耕地质量退化具有明显的复杂性，所以相关部门要重视耕地质量退化，并且要结合农业部门，环境部门以及国土部门等提供的相关信息数据，对耕地质量退化情况进行科学的改善处理。
例如，利用大数据技术对数据信息进行深入挖掘与分析，增强生态环境预判的准确性，由此提高耕地质量改善措施的有效性与可行性。
3.5重视技术人才与先进经验的引进和借鉴，促进农业现代化管理水平的显著提升3.5.1严格按照我国智慧农业发展的整体战略部署，结合现有的相关资源，积极探索具有中国特色的智慧型农业发展模式。
浅谈多普勒甚高频全向信标的数字化设计
浅谈多普勒甚高频全向信标的数字化设计关键词：多普勒甚高频全向信标；数字化设计；前言：随着经济快速发展，目前飞机飞行环境复杂程度日益增加，导航设备对于飞行安全起到至关重要的作用。
甚高频通信系统利用甚高频无线电波在飞机在起飞、降落时间段控制机组人员和地面管制人员的双向语音通信系统，是目前民航飞机主要的通信工具。
一、多普勒效应简介多普勒效应是奥地利物理学家及数学家多普勒于中第一次提出来的，因波源和观测者有相对运动而呈现的观测频率与波源频率不相等的现象，叫做多普勒效应。
多普勒效应的发现者是奥地利物理学家及数学家克里斯蒂安• 多普勒。
该效应是指当波源与调查者的相对方位发作改变的时分，调查者接纳到的波的频率会发作改变的现象。
多普勒效应已被广泛地运用于科学技能的多个领域，如多普勒B 超、多普勒测速仪、多普勒计程仪等等。
多普勒效应原理：多普勒效应指出，波在波源移向调查者时接纳频率变高，而在波源远离调查者时接纳频率变低。
当调查者移动时也能得到同样的定论。
可是因为短少试验设备，多普勒其时没有用试验验证、几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来区分腔调的改变，以验证该效应。
二、多普勒甚高频全向信标的数字化设计1.数字化设计的方法。
根据DVOR 的技术指标要求、工作原理，参考VRB-51D 型DVOR 发射机柜中共21 个模块/ 组件的功能及其实现方法，可将其中大部分模块进行数字设计，合并为电源组件、监控器模块、信号激励源模块、边带放大器模块、载波功率放大器模块、射频切换单元、控制单元等共7 种模块/ 组件（双机备份时为14 个模块/ 组件）。
且在进行数字设计后，模块的体积大大较小，因此在模块合并和小型化后将双机备份状态安装在1 个机柜中，从而极大的较少了模块/ 组件数量，增加了系统的稳定性、可靠性、维护性，方便系统的安装和维护。
在合并后的模块/ 组件中电源组件、边带放大器模块、载波功率放大器模块分别为电源转换和发射功率放大模块，其中大部分器件仍然为模拟器器件，数字小型化设计对体积的改变较小，因此多普勒甚高频全向信标的数字化设计主要体现在监控器模块、信号激励源模块和射频切换单元模块。
多普勒甚高频全向信标地网反射实例研究
f 为导航台多普勒甚高频全向信标（DVOR）的工作频率，
取中间值为 113 MHz。
将相关数据代入式（4），求得 λ 约为 2.65 m。
由式（2）和式（3）得出 R 的理论值约为 60 m。
此时计算出的半径 R ，理论上是边带天线距离地网
边缘的长度，所以需要加上中心载波天线到边带天线的
距离。调频指数为：
3 建立数学模型
多 普 勒 甚 高 频 全 向 信 标（DVOR）工 作 在 108～ 117.95 MHz 频率范围内，频率间隔为 0.05 MHz，采用视距 传播的方式，辐射信号为水平极化波［2］，空间辐射信号除 了直射信号外，还包括反射、折射、衍射、散射等信号。导 航台分为航路导航台和终端导航台，对于航路甚高频全 向信标（VOR），其辐射功率在 100 W 左右，在 10 000 m 高 度的有效作用距离约为 185 nm；对于终端甚高频全向信 标（VOR），其辐射功率在 50 W 左右，在 10 000 m 高度的 有效作用距离约为 162 nm［3］。
收。临界时，公式如式（2）所示。
tan
θ
=
h R
（2）
式中：θ 为地网反射和地面反射的临界角度；h 为天
·104·
多普勒甚高频全向信标地网反射实例研究
第8期
线自身高度，m；R 为地网半径，m。 3.3 地网反射覆盖地面反射盲区 地面反射可以实现辐射信号对低角度区域的覆盖，
但随着入射角的增大，会出现多个辐射信号振幅零点，从 而引起覆盖盲区。当飞机处于盲区时就无法对其定位， 所以，地网反射至少要覆盖地面反射低角度盲区，即低角 度波瓣零点，这样才能使多普勒甚高频全向信标（DVOR） 信号经过地面和地网反射后形成无盲区覆盖。当飞机距 离导航台相对较远时，接收到直射信号和地面反射信号； 当飞机距离导航台相对较近时，接收到直射信号和地网 反射信号。
浅析多普勒效应在全向信标导航中的应用
浅析多普勒效应在全向信标导航中的应用作者：赵晓燕来源：《大科技·D版》2018年第07期摘要：民航飞机飞行时，需对地面台所发出的导航信号逐步接收，进而判断出自身所在的区域位置。
多普勒全向信标导航是目前广泛应用的导航信号装置，其导航信号里的可变信号由多普勒的效应而生成，经过分析多普勒效应相关的原理，并对全向信标工作的过程加以综合，就能系统化认知全向信标导航的信号。
本文对全向信标导航工作原理与多普勒效应以及多普勒的效应于全向信标导航中的运用进行简单分析，望对相关人员有所帮助。
关键词：多普勒效应；全向信标；导航中图分类号：J915 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0319-021 前言在飞机飞行的过程当中，务必要时刻明确自身所处的位置，对飞机飞行位置加以明确的方式包括许多，比如机载定位与卫星定位的系统以及航管雷达的定位等，现阶段，运用的比较多的方法就是地面导航台定位的方法。
使用地面的导航台对无线电波进行接收与射出，来对飞机于导航台的间距、方位的信息加以检测，为飞机提供一个间距指引或者水平方位角的指引，是距离与方位角的导航。
多普勒的全向信标导航是方位角的导航方式。
全向信标导航是经地面的台站将无线电的信号辐射于空中，当飞机将信号接收到之后，通过分析与处理，获得与地面台对应的磁北方位角。
因为已知了地面导航台站经纬度，所以飞机能够按照此来对当时所处的位置加以明确。
2 全向信标导航的工作原理与多普勒效应简介2.1 全向信标导航的工作原理全向信标的导航系统是包括机载的接收机与地面的发射机所组合而成。
机载的接收机是对地面台所射出的方位讯息信号加以容纳和整理，在整理后经仪表将其显示出来，供给飞行者地面台与飞机的磁方位。
相关全向信标的地面台所发射的信号带着方位讯息，是调制过的两个单独30Hz的信号。
此30Hz的信号，其中的一个为基准信号，为无方向性，亦是同一时间，在信标台各个方位之上的飞机所接收到基准信号均一样的相位。
第3章 多普勒甚高频全向信标
接近（但不超过）10%
中国民航大学 CAUC
3.5 DVOR信标的工作原理
一、DVOR信标的辐射场（6）
调频副载波
DVOR的RF辐射场（不包括话音和识别）
中国民航大学 CAUC
3.5 DVOR信标的工作原理
一、DVOR信标的辐射场（7）
f-9960Hz
f-1020Hz f-30Hz
2R
T
cos(t )]
vR vR2 vR
B E
30Hz基准相位信号（30Hz AM） 30Hz AM信号与30Hz FM信号 同频
T
A
t
vR1
R D
O
30Hz AM信号的相位与无关
在N方向，30Hz AM信号与 30Hz FM信号同相 30Hz基准相位信号：sint
中国民航大学 CAUC
ICAO建议，对于航路VOR，应优先选用112～117.95MHz范围内 小数点后第一位为奇数的频率，然后考虑该频率范围内小数点后第一位
为偶数的频率。
中国民航大学 CAUC
3.2 VOR的一般特性
一、工作频段与频道分配（2）
2. 频道分配（2） 在108.00~111.95MHz之间的80个频道，40个分配给 LOC，40个给终端区VOR。
副载波频率:FS=9960Hz±1% 30Hz AM、30Hz FM信号频率：F=30Hz±1%（Ω=2πF） 识别音频频率：1020Hz±50Hz
中国民航不使 用DVOR的话 音功能
调频指数：kf=2R/=16±1（即最大频偏Fm=480Hz±30Hz ） m =30%±2%，m =30%±2%，m 最大不超过30% ， m 尽量
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１ 引言
水下导航是 使 水 下 航 行 体 或 人 员 获 得 自 身 的 绝对坐标或相 对 某 一 参 考 物 的 相 对 坐 标 。 水 下 导 航一直是水下航行体研究中一项关键技术 。 随着海洋开发和海洋科考的不断深入 ， 在很多 场合都需要给 各 式 各 样 的 水 下 航 行 体 或 人 员 提 供 其自身的导航信息 ， 这对水下导航系统提出了越来 越多的要求 ： 低成本 、 使用和布放方便 、 任意数目用 户接入导航等 。 目 前 主 要 是 通 过 多 基 线 进 行 水 下 导航 ， 但多基线需要布放至少三个信标 ， 成本高 、 回 收布放复杂 。 在这种情形下 ， 基于单信标的水下导航系统受
４ ２ １
李晖宙等 ： 多普勒声学全向信标信号源设计
总第 ２ ４ ８期
作业人员 ） 提供其方位信息 。 由于多普勒 声 学 全 向 信 标 需 要 产 生 多 个 非 线 性调频信号 ， 本文主要研究多普勒声学全向信标的 信号源设计问题 。
其中 ： ） （ ｔ －Ｒ ｒ ｃ ｏ ｓ ω ） （ ） ＋ ｓ ｔ ＝ｃ ５ ｏ ｓ ２ π ｆ Ｒ（ Ｒ ｔ Ｃ 表 示 两 者 的 幅 度 比 值。 在 接 收 ｍ 为一 常 数 ，
３ 基于 Ａ Ｄ ９ ９ ５ ４ 的信号源设计
圆周 Ｄ ＶＯ Ｒ 中其圆心位置产生的是调幅信号 ， 上的信号通过 空 间 合 成 技 术 ， 形 成 副 载 波 信 号， 在 接收端首先进行调幅解调 ， 提取参考相位信号和 可 变相位信号 ， 比较两者相位获得方位角 。 １ 信号设计要求 ３． 为了 与 Ｄ 多普勒声 ＶＯ Ｒ 信 号 形 式 比 较 性 能， 学全向信 标 也 需 要 产 生 三 个 信 号 ， 一个位于圆心 处， 另外两个位 于 一 条 直 径 的 两 端 ， 圆心处发射参 考相位信号 ， 位于直径两端的信号发射可变相位信 号 。 参考相位信 号 一 般 为 正 弦 调 频 信 号 或 调 幅 正 弦调频信号 。 直 径 两 端 的 信 号 发 射 信 号 为 不 同 频 率的单频连续波 ， 其由于圆周运动的多普勒而成为 正弦调频信号 。 当 参 考 相 位 信 号 为 调 幅 正 弦 调 频 信号时 ， 称之为 ＡＭ 模 式 ， 当参考相位信号为正弦 调频信号时 ， 称之为 ＦＭ 模式 。 其各自的信号形式 如下所示 ： ）ＡＭ 模式 １ 在 ＡＭ 模式时 ， 由于信号在检波时完成解调和 频谱搬移 ， 因此 ， 此时圆心处换能器和圆周上换能 器频率间隔可以缩小 ， 圆心处发射信号形式为 ） （ ） ｓ ｔ ｃ ｔ＋ ｔ） ｔ ＝（ １ Ｆ ＦＤｓ ＋ｍ ｏ ｓ ２ ２ ｉ ｎ ２ ｏ ｓ ２ ｃ π π π π ｆ ｆ ｓ（ ｅ Ｒ ｒ ｒ ０ ｆ
［ ５～６］ ， 提出 一 种 新 的 单 信 标 水 下 导 航 信标 （ ＶＯ Ｒ） Ｄ
系统 ， 我们称之为多普勒声学全向信标（ ｏ ｌ ｅ ｒ Ｄ ｐ ｐ ， ， 它能 在 Ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｏｍ ｎ ｉ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｂ ｅ ａ ｃ ｏ ｎ Ｄ ＡＯ Ｂ） 一个区域内为任意数目的用户 （ 包括水下航行体和
［ （
） ２ ）］ （
） （ ｔ －Ｒ ｒ ｃ ｏ ｓ １ｄ － ω ） ＋ ｔ ２ ＝ π ｆ ｆ（ ｖ ｔ Ｃ （ ） （ ） ｓ ｔ ｉ ｎ－ ＝ｆ ３ ω ｖ １＋ Ｃ 可以发现 ， 当一个发射单频信号的声源作圆周
［
］
运动时 ， 会因为 多 普 勒 效 应 形 成 一 个 调 频 信 号 ， 且 其调制信号的 初 相 与 接 收 点 的 方 位 有 关 。 这 个 调 。 在接收端 ， 频信号称之为 “ 可变相位信号 ” 对这个 信号进行相位检波 ， 即可获得一个调制频率为旋转 频率 、 初相为方位角的正弦调制信号 。 此时 ， 再在圆周的圆心处放置另外一个发射点 源， 全向辐射另 一 个 调 频 信 号 ， 这个调频信号称之 ， 其信号可表示为 为“ 参考相位信号 ” ） （ ｒ ｃ ｔ ｏ ｓ ω ） （ ） ＋ ｓ ｔ ＝ｃ ４ ｏ ｓ ２ π ｆ Ｒ Ｒ ｔ ｓ（ Ｃ 其中 ｆ Ｒ 为参考相位信 号 的 载 频 。 参 考 相 位 信 号 调 制信号的初相为 ０。
在母船或海底 即 可 实 现 一 个 区 域 的 导 航 。 显 而 易 见， 基于单信标 的 导 航 系 统 具 有 经 济 性 好 、 使用方 便的优点 。 特别是在发展海洋经济的过程中 ， 越来 越多的海洋经 济 开 发 ， 水 中 的 传 感 器、 执行器也越 来越多 ， 对水下 导 航 系 统 的 目 标 承 载 能 力 、 使用方 便性要求也越来越高 ， 这使得单信标系统具有越来 越广泛的应用前景 。 本文借鉴无 线 电 导 航 中 的 多 普 勒 甚 高 频 全 向
总第 ２ ４ ８期 ２ ０ １ ５ 年第 ２ 期
舰 船 电 子 工 程 Ｓ ｈ ｉ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｐ ｇ ｇ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ５Ｎ ｏ ． ２ １ ４ １
多普勒声学全向信标信号源设计
李晖宙 张 森 唐 波
） （ 海军工程大学电子工程学院 武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３
Ｌ Ｉ Ｈ ｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｓ ｅ ｎ Ｔ ＡＮＧ Ｂ ｏ ＺＨＡＮＧ ，Ｗｕ ） ，Ｎ （ ｈ ａ ｎ ３ ０ ０ ３ ３ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ４ ｇ ｇ ｙ ｇ ｇ ｇ （ ， Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｄ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｍ ｎ ｉ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｂ ｅ ａ ｃ ｏ ｎ Ｄ ＡＯ Ｂ） ａ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｔ ｈ ｎ ｏ ｎ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ａ ｄ ｌ Ｗ － －ｐ － ｑ ｐ ｐ ｑ ｙ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ（ ＦＭ） ｓ ｉ ｎ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｏ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ＦＭ ｓ ｉ ｎ ａ ｌ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｄ ＡＯ Ｂ ｇ ｇ ｙ ｇ ｇ ｙ ｇ ｐ ｐ ｔ ｈ ｅ Ｒ ＡＭ ｍ ｏ ｄ ｅ ｏ ｆ Ａ Ｄ ９ ９ ５ ４， ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｉ ｎ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｉ ｎ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ．Ｕ ｓ ｉ ｎ ｙ ｇ ｑ ｇ ｇ ｐ ｇ ａ ｒ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｈ ａ ｒ ｄ ｗ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｄ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｐ ｐ ｐ ｇ ｇ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｋ ｅ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ． ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｂ ｙ ｙ ，Ａ Ｋ ｅ Ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｍ ｎ ｉ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｂ ｅ ａ ｃ ｏ ｎ Ｄ ９ ９ ５ ４， ｎ ｏ ｎ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｄ ｌ ｄ － － ｐ ｐ ｑ ｙ ｙ Ｃ ｌ ａ ｓ ｓ Ｎ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒ Ｂ ５ ６ Ｔ
＊
产生多路同步非线性调 摘 要 针对多普勒声学全向信标信号产生的需求 ， 设计了一个多 通 道 的 非 线 性 调 频 信 号 源 ， 频 。 阐述了多普勒声学全向信标的原理 ， 并以此提 出 信 号 源 设 计 的 需 求 。 采 用 Ａ 产生了多路同 Ｄ ９ ９ ５ ４特有的 Ｒ ＡＭ 模 式 ， 步正弦调频信号发生器 ， 给出了部分硬件和软 件 设 计 说 明 。 经 过 湖 上 试 验 证 明 ， 所 设 计 的 信 号 源 达 到 了 系 统 要 求， 性能良 好。 关键词 多普勒声学全向信标 ；Ａ Ｄ ９ ９ ５ ４；非线性调频 ： ／ 中图分类号 Ｔ Ｂ ５ ６ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ １ ６ ７ ２ ７ ３ ０． ２ ０ １ ５． ０ ２． ０ ３ ７ ９ － ｊ
［ （
）］
２ 多普勒声学全向信标原理
设一个点源在一个圆周上 ， 并以角速度 ω 顺时 钟围绕圆周圆心 Ｏ 作 圆 周 运 动 。 图 １ 为 系 统 坐 标 定义图 。
端， 将可变相位信号和参考相位信号分别通过中心 频率为 ｆ 然后分别进行相位 ｖ 和ｆ Ｒ 的 带 通 滤 波 器， 检波 ， 测量两个调制信号的相位差即为接收单元所 处的方位角 。 因此 ， 采 用 多 普 勒 声 学 全 向 信 标， 只需要一个 信标即可为任 意 数 目 的 接 收 端 提 供 其 自 身 相 对 于 参考点的方位 信 息 ， 若 增 加 测 距 设 备， 即可使接收 端获得其自身的相对位置 。 可以看出 ， 多普勒声学全向信标需要产生正弦 调频信号 ， 按 照 这 种 要 求， 本文采用 Ａ Ｄ ９ ９ ５ ４实现 正弦调频信号 生 成 。 下 面 介 绍 多 普 勒 声 学 全 向 信
图 １ 多普勒声学全向信标坐标定义