第3章 多普勒甚高频全向信标

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✓我国民航已建设DVOR 370余套,DVOR/DME 170余套。
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3.1 概 述
三、VOR的发展趋势
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3.2 VOR的一般特性
一、工作频段与频道分配(1) 1. 工作频段
f =108.00~117.95MHz,f =0.05MHz,共200个频道,VOR只用其
30Hz AM信号与30Hz FM信号之间的相位差代 表飞机的磁方位(或称为VOR径向角)
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3.5 DVOR信标的工作原理
一、DVOR信标的辐射场(3)
30Hz AM
o
t
30Hz FM
o
t
=270º
30Hz AM
o
30Hz FM
t
=0º
o N
t 30Hz AM
DVOR
30Hz AM o 30Hz FM
相位中含有方位信息 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(6)
3.接收天线不动,发射天线绕圆周运动(3)
fd
o
t
N
fd
fd
o
tW
Eo
t
S fd
o
t
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
二、30Hz可变相位信号的产生(1)
N
fR
R
✓在方向接收信号的频率
✓在N方向,30Hz AM信号与
C
30Hz FM信号同相
30Hz基准相位信号:sint
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3.5 DVOR信标的工作原理
一、DVOR信标的辐射场(2)
30Hz基准相位信号(30Hz AM): sint 30Hz可变相位信号(30Hz FM): sin(t +)
30Hz AM信号与30Hz FM信号相位之间的关系 ✓在N方向,30Hz AM信号与30Hz FM信号同相 ✓在非N方向,30Hz FM信号的相位总是超前30Hz AM信号的相位。
用DVOR的话 音功能
✓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
✓调频指数:kf=2R/=16±1(即最大频偏Fm=480Hz±30Hz
)✓mA=30%±2%,mf=30%±2%,m
最大不超过30%
3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应(1)
当发射天线与接收天线之间存在相对运动 时,接收天线感应的电动势的频率就不再等于 发射天线馈电的频率,这种现象就称作多普勒 效应。
fT
fR
T
v
R
fd = fT-fR
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应(2)
= 2.65m 。
Kf 取其标称值16。
D=13.5m
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3.5 DVOR信标的工作原理
二、DVOR信标的工作过程(6) 2.辐射场的形成(1)
载波发2射.辐机 射场1的02形0H成z音(频1信)号发生器
Morse1码)发载生波器天线模的拟辐开射关场
gm(t)
载波发生器 cost 调幅电路
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3.1 概 述
二、中国民航使用VOR的情况 ✓ 1964年:首次引进4套THOMSON的电子管式CVOR
,安装在大王庄、无锡、昆明和英德 ;
✓ 1973年:引进10套THOMSON的全晶体管化CVOR ; ✓ 1987年:引进13套RACAL的全固态DVOR ; ✓ 1988年:引进12套THOMSON的DVOR ; ✓ 1993年开始:引进AWA的DVOR 150多套; ✓ 1998年开始:引进ALCATEL/THALES的DVOR 多套;
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3.3 VOR在导航中的应用
二、沿选定航路导航
N 60
VOR-A
N
30
90
VOR-B
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3.3 VOR在导航中的应用
三、利用VOR/VOR或VOR/DME实行区域导航
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3.3 VOR在导航中的应用
三、利用VOR/DME实施近进
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功放
sint
30Hz AM信号发生器
N
USB
•3
•2
•1
•48•47
•o R
载波天线的辐射场 e0(t)=Em0[1+mAsinΩt+mf1gm(t)]cosωt
23•24•
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3.5 DVOR信标的工作原理
二、DVOR信标的工作过程(4)
1.天线系统(3)
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3.5 DVOR信标的工作原理
二、DVOR信标的工作过程(5)
1.天线系统(4)
布设边带天线的圆周直径的计算
Kf
2R
D 2R K f
取VOR工作频率范围的中间值fT=113MHz,则
B

m
尽量
C
接近(但不超过)10%
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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)
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3.5 DVOR信标的工作原理
一、DVOR信标的辐射场(7)
f-9960Hz
f-1020Hz
f
f+1020Hz
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3.5 DVOR信标的工作原理
一、DVOR信标的辐射场(1)
N
fR
R
fR
e(t)
Em
cos[T t
2R T
cos(t
)]
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
R
R 30Hz基准相位信号(30Hz AM) ✓30Hz AM信号与30Hz FM信号 同频
B
O
D
✓30Hz AM信号的相位与无关
f-30Hz f+30Hz
f+9960Hz
DVOR辐射场的幅度谱 (不包括话音)
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3.5 DVOR信标的工作原理
二、DVOR信标的工作过程(1)
载波发射机
1020Hz音频信号发生器
Morse码发生器
载波发生器 cost
模拟开关
gm(t) 调幅电路
功放
取样载波
sint
30Hz AM信号发生器
3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应(5)
3.接收天线不动,发射天线绕圆周运动(2)
N
fR
R
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
C
✓在磁北方向
fR
vR1=vRsint
R
fd
fT
vR1 c
fT vR sin t c
fdm sin t
fdm为多普勒频率的最大值
✓在方向
fd fdm sint
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。
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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
o 30Hz FM
t
=90º
o
t
t
=180º
o
t
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3.5 DVOR信标的工作原理
一、DVOR信标的辐射场(4)
e (t)= Em{1+m Asint+mfcos[Ωst+kfcos(Ωt+θ)]}cosωt
调频副载波
e(t)=Em{1+m Bg0(t)+mCgm(t)+mAsint+mfcos[ st+kfcos( t+)]}cost
fR
fd fdm sint
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
R
fR= fT fd= fT fdmsin(t+)
✓在方向接收的信号
为调频波,其中调制信号为sin(t+)
C
在DVOR中,称为30Hz可
变相位信号(30Hz FM)
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
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
fd与运动速度v成正比
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应(3)
2.接收天线不动,发射天线远离接收天线在同一直
线上运动
fT
fR
v
T
R
fR
fT
✓载波天线: 1个 ✓边带天线: 48个,50个,52个
阿尔福特(Alford) 天线
✓监视天线: 1个或2个(折叠式偶极子天线 )
顶空盲区
水平面
垂直面 中国民航大学 CAUC
3.5 DVOR信标的工作原理
二、DVOR信标的工作过程(3)
1.天线系统(2)
相邻的两个边带天 线相距7.5°
(直径约30.5m )
c cv
fd
fT
fR
fT
v cv
fT
v c
fd与运动速度v成正比
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应(4)
3.接收天线不动,发射天线绕圆周运动(1)
N
fR
R
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
fR
R
R
fd fdm
wenku.baidu.com
B
A –fdm
C
A
Ωt
D
C
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3.2 VOR的一般特性
四、分类与精度
✓ 常规VOR(CVOR):2 ✓ 多普勒VOR(DVOR):1 ✓ 精密VOR(PVOR):0.25
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3.3 VOR在导航中的应用
一、定位
N
N
A
VOR-A
LB M
LA N
B
VOR-B
LB
LA
M
VOR/DME
定位
定位
话音信号 键控1020Hz识别音频信号
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3.5 DVOR信标的工作原理
一、DVOR信标的辐射场(5)
e(t)=Em{1+m Bg0(t)+mCgm(t)+mAsint+mfcos[ st+kfcos( t+)]}cost
话音信号 键控1020Hz识别音频信号
中国民航不使
✓载波频率:f =108.00~117.95MHz
上边带振荡器 f+9960Hz
下边带振荡器 f-9960Hz
边带发射机
功放 功放
iU(t)
开关网络 iL(t)
USB LSB
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N
USB
•3
•2
•1
•48•47
•o R
23•24•

25
•26•27
LSB
3.5 DVOR信标的工作原理
二、DVOR信标的工作过程(2)
1.天线系统(1)
cos(t
)
2fdm
cos
(t )
T t
2f dm
cos(t
)
T
t
2R T
cos(t
)
e(t)
Em
cos[T
t
2R T
cos(t
)]
(FM波)
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3.5 DVOR信标的工作原理
图片说明:DVOR常与测距机(DME)信标合装在同一台站。图中在圆周上布 置的天线为DVOR天线,旁边直立的有一个是DME信标的天线。
3.2 VOR的一般特性 二、波的传播、极化形式及覆盖范围
✓ 视距传播 ; ✓ 水平极化 ; ✓ VOR 信标提供的信号必须在40°仰角以下 ,使机载VOR接收机在飞行区域所要求的高度 和距离上满意地工作。
三、辐射功率与作用距离
✓ 航路VOR:P=100W, R=200nm;
✓ 终端VOR:P=50W, R=25nm。
二、30Hz可变相位信号的产生(2)
fR= fT fd= fT fdmsin(t+)
设发射天线的馈电为i(t)= Im cosTt , T = 2fT,在 方位上接收的信号为e(t)= Emcos(t),则
t
t
(t) 0 2 fRdt= 0 2[fT fdm sin(t )]dt
T t
2fdm
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) ;
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3.1 概 述
一、VOR的发展历史 VOR是高精度的近程相位测角导航系统 ✓ 由美国从20世纪20年代的“旋转信标”发展 而来; ✓ 1946年作为美国航空标准导航系统; ✓ 1949年被ICAO采纳为国际标准导航系统; ✓ 20世纪60年代,联邦德国研制出DVOR; ✓ VOR的装备量在世界范围内呈上升趋势。
中的160个频道。
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)
Navigation Principles and Systems
导航原理与系统
倪育德
中国民航大学
Navigation Principles and Systems
第3章 多普勒甚高频全向信标
3.1 概述 3.2 VOR的一般特性 3.3 VOR在导航中的应用 3.4 DVOR系统可变相位信号的产生 3.5 DVOR信标的工作原理 3.6 VRB-51D多普勒全向信标 3.7 VOR机载系统
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