第3章 多普勒甚高频全向信标
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A f B C
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
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。
中国民航大学 CAUC
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；
0 0
t
t
2f dm 2f dm T t cos(t ) cos 2f dm 2R (t ) T t cos(t ) T t cos(t ) T 2R e(t ) Em cos[T t cos(t )] （FM波） T
3.接收天线不动，发射天线绕圆周运动（2）
N fR fR fT
在磁北方向 vR1=vRsint
vR1 fT vR f d fT sin t f dm sin t c c fdm为多普勒频率的最大值
R
R
vR vR2 vR
B E
T
A
t
vR1
R D
O
在方向
C
f d f dm sin t
设当心形方向性图 的最大值在磁北时， 9960HZ副载波的 频率为10440HZ。 北 10440HZ
东 南 9960HZ 9480HZ
西
9960HZ
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（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。
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。
中国民航大学 CAUC
f
f+1020Hz f+30Hz
f+9960Hz
DVOR辐射场的幅度谱 （不包括话音）
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（1）
载波发射机
1020Hz音频信号发生器 模拟开关 gm(t)
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
中国民航大学 CAUC
3.3 VOR在导航中的应用
一、定位
LB N LA N
M N
LB
LA
M
A
VOR-A
VOR/DME
B
VOR-B
中国民航大学 CAUC
C
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（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 ) 2 f R dt= 2 [f T f dm sin(t )]dt
C
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）： sin t
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。
N fR fR fT
R R
f d f dm sin t
fR= fT fd= fT fdmsin( t+)
vR vR2 vR
B E
T
A
t
在方向接收的信号
R D
vR1
O
为调频波，其中调制信号为sin(t+)
在DVOR中，称为30Hz可 变相位信号（30Hz FM）
=90º
t
t
30Hz AM
o t
o t
o
30Hz FM
=270º
=180º
t
o
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（4）
e (t)= Em｛1+m Asin t+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
定位
定位
中国民航大学 CAUC
3.3 VOR在导航中的应用
二、沿选定航路导航
30
N 90
VOR-A
N
60
VOR-B
中国民航大学 CAUC
3.3 VOR在导航中的应用
三、利用VOR/VOR或VOR/DME实行区域导航
中国民航大学 CAUC
3.3 VOR在导航中的应用
三、利用VOR/DME实施近进
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
N fd o W S t
t fd
E o
t
t
fd o
中国民航大学 CAUC
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）
在方向接收信号的频率
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
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
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
多普勒甚高频全向信标
概述 VOR的一般特性 VOR在导航中的应用 DVOR系统可变相位信号的产生 DVOR信标的工作原理 VRB-51D多普勒全向信标 VOR机载系统
话音信号 键控1020Hz识别音频信号
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（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
载波频率：f =108.00～117.95MHz
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）
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（3）
30Hz AM
o
30Hz FM
t
=0º
30Hz AM
o
30Hz AM o 30Hz FM t N DVOR
t
o
30Hz FM
fd与运动速度v成正比
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（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 fR fT
v
T
R
c f R fT cv f d fT f R fT
v fT c
v cv
fd与运动速度v成正比
中国民航大学 CAUC
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
3.2 VOR的一般特性
中国民航大学 CAUC
VOR系统的基本原理
中国民航大学 CAUC
VOR系统的基本原理 VOR信标辐射信号 可变相位信号 基准相位信号 识别信号 话音信号
中国民航大学 CAUC
1. 基准相位信号的发射
CVOR
先用30Hz对9960Hz副载波调频，然后调频副载波再对载波调幅。 而30Hz调频信号的相位在 VOR台周围 360°方位上是相同的。
2. 频道分配（1）
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)
200个频道
(108.oo~117.95MHz) LOC：40个频道
(108.10~111.95MHz)
中国民航大学 CAUC
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。
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（1）
N fR fR fT
R R
e(t ) Em cos[T t
我国民航已建设DVOR 370余套，DVOR/DME 170余套。
中国民航大学 CAUC
3.1 概 述
三、VOR的发展趋势
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（1） 1. 工作频段
f =108.00~117.95MHz，f =0.05MHz，共200个频道，VOR只用其 中的160个频道。
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 fR fT
R R
R
vR vR2 vR
B E
T
A
t
fdm
fd
B C A
A
R D
vR1
Ωt
D
O
–fdm
C
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（5）
fT T v R fR
fd = 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）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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 T
v fR
R
c f R fT cv f d fT f R fT
v fT c
v cv
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
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。
中国民航大学 CAUC
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；
0 0
t
t
2f dm 2f dm T t cos(t ) cos 2f dm 2R (t ) T t cos(t ) T t cos(t ) T 2R e(t ) Em cos[T t cos(t )] （FM波） T
3.接收天线不动，发射天线绕圆周运动（2）
N fR fR fT
在磁北方向 vR1=vRsint
vR1 fT vR f d fT sin t f dm sin t c c fdm为多普勒频率的最大值
R
R
vR vR2 vR
B E
T
A
t
vR1
R D
O
在方向
C
f d f dm sin t
设当心形方向性图 的最大值在磁北时， 9960HZ副载波的 频率为10440HZ。 北 10440HZ
东 南 9960HZ 9480HZ
西
9960HZ
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（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。
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。
中国民航大学 CAUC
f
f+1020Hz f+30Hz
f+9960Hz
DVOR辐射场的幅度谱 （不包括话音）
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（1）
载波发射机
1020Hz音频信号发生器 模拟开关 gm(t)
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
中国民航大学 CAUC
3.3 VOR在导航中的应用
一、定位
LB N LA N
M N
LB
LA
M
A
VOR-A
VOR/DME
B
VOR-B
中国民航大学 CAUC
C
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（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 ) 2 f R dt= 2 [f T f dm sin(t )]dt
C
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）： sin t
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。
N fR fR fT
R R
f d f dm sin t
fR= fT fd= fT fdmsin( t+)
vR vR2 vR
B E
T
A
t
在方向接收的信号
R D
vR1
O
为调频波，其中调制信号为sin(t+)
在DVOR中，称为30Hz可 变相位信号（30Hz FM）
=90º
t
t
30Hz AM
o t
o t
o
30Hz FM
=270º
=180º
t
o
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（4）
e (t)= Em｛1+m Asin t+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
定位
定位
中国民航大学 CAUC
3.3 VOR在导航中的应用
二、沿选定航路导航
30
N 90
VOR-A
N
60
VOR-B
中国民航大学 CAUC
3.3 VOR在导航中的应用
三、利用VOR/VOR或VOR/DME实行区域导航
中国民航大学 CAUC
3.3 VOR在导航中的应用
三、利用VOR/DME实施近进
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
N fd o W S t
t fd
E o
t
t
fd o
中国民航大学 CAUC
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）
在方向接收信号的频率
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
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
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
多普勒甚高频全向信标
概述 VOR的一般特性 VOR在导航中的应用 DVOR系统可变相位信号的产生 DVOR信标的工作原理 VRB-51D多普勒全向信标 VOR机载系统
话音信号 键控1020Hz识别音频信号
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（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
载波频率：f =108.00～117.95MHz
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）
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（3）
30Hz AM
o
30Hz FM
t
=0º
30Hz AM
o
30Hz AM o 30Hz FM t N DVOR
t
o
30Hz FM
fd与运动速度v成正比
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（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 fR fT
v
T
R
c f R fT cv f d fT f R fT
v fT c
v cv
fd与运动速度v成正比
中国民航大学 CAUC
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
3.2 VOR的一般特性
中国民航大学 CAUC
VOR系统的基本原理
中国民航大学 CAUC
VOR系统的基本原理 VOR信标辐射信号 可变相位信号 基准相位信号 识别信号 话音信号
中国民航大学 CAUC
1. 基准相位信号的发射
CVOR
先用30Hz对9960Hz副载波调频，然后调频副载波再对载波调幅。 而30Hz调频信号的相位在 VOR台周围 360°方位上是相同的。
2. 频道分配（1）
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)
200个频道
(108.oo~117.95MHz) LOC：40个频道
(108.10~111.95MHz)
中国民航大学 CAUC
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。
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（1）
N fR fR fT
R R
e(t ) Em cos[T t
我国民航已建设DVOR 370余套，DVOR/DME 170余套。
中国民航大学 CAUC
3.1 概 述
三、VOR的发展趋势
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（1） 1. 工作频段
f =108.00~117.95MHz，f =0.05MHz，共200个频道，VOR只用其 中的160个频道。
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 fR fT
R R
R
vR vR2 vR
B E
T
A
t
fdm
fd
B C A
A
R D
vR1
Ωt
D
O
–fdm
C
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（5）
fT T v R fR
fd = 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）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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 T
v fR
R
c f R fT cv f d fT f R fT
v fT c
v cv