全向信标_测距设备

甚高频全向信标
边带天线辐射以30 转/秒旋转
多普勒效应产生30赫调频
频偏由边带天线阵的直径决定
甚高频全向信标
中央天线
地网 直径30米 基准相位信号 可变相位信号
48个边带天线
放大调制
天线开关
30赫产生
射频产生
108－112兆赫
放大调制
9960赫产生
甚高频全向信标
• 射频频率：108兆赫－117.975兆赫 • 频率稳定度： 波道间隔为100千赫或200千赫的地区 ±0.005% 波道间隔为50千赫 ±0.002% • 极化： 水平极化波 • 准确度：优于±2度
甚高频全向信标
甚高频全向信标
• • • • 甚高频全向信标向航空器提供方位信息 全向信标适用于航路和机场 工作频率在甚高频频段 全向信标的优点 和测距设备合装，航空器可以定位 信号稳定，导航精度较高，优于1度(DVOR) 覆盖范围可满足近程导航的要求
甚高频全向信标
• 常规全向信标 原理简单，场地环境要求高。 • 多普勒全向信标 采用多普勒效应原理，导航精度提高。 30 米直径的地网，场地环境要求放宽。 基本建设投资增加。
甚高频全向信标
全向信标的频谱
甚高频全向信标
• 覆盖范围 甚高频视距传播 输出功率 50－100 瓦 作用距离 约 200 海里
天线塔 覆盖范围
地球
示意图
甚高频全向信标
• 导航信号的调制： 射频载波上有两个信号调幅 一个等幅的 9960 赫副载波，由 30赫 调频，调制指数16 ±1，可变相位信号。 一个 30 赫信号，基准相位信号。 • 上述两个导航信号的称谓是对多普勒全 向信标而言。
输出功率大，覆盖范围增大
受需求和同频干扰限制，一般近台50瓦， 远台100瓦，航路台不大于500瓦
无方向性信标
190KHz－1750KHz
射频振荡
调制
功率放大
500W，航路台 100W，远台 50W，近台
识别产生
原理方框图
无方向性信标
• 覆盖：在额定覆盖内的最低场强70微伏/ 米 • 辐射功率限制：不超过额定覆盖所需功 率2 分贝 • 射频频率：190－1750千赫， ±0.01% • 识别：2 字或3 字国际莫尔斯电码 每30秒至少发一次完整的识别 • 识别：1020±50赫或400 ±25赫
测距设备
• 和全向信标的配对： 频率配对 相同呼号按3 : 1比例发射 天线同轴安装 天线非同轴安装，偏置不大于30 米
无锡全向信标/测距台
下图：
安装人员在调全 向信标的基准天 线
上图：
西昌全向信标/测距台
测距设备
测距设备
• 测距设备向航空器提供距离信息 • 测距设备一般和全向信标配合使用，全 向信标提供方位信息，测距设备提供距 离信息有航向和距离，航空器就能精确 定位。 • 测距设备的作用距离和全向信标基本相 同
测距设备
• 工作原理：测量电波传播的时间 • 测距过程： 航空器在询问频率上向地面台发出的 询问脉冲对； 地面台接收验证频率和脉冲对间隔，经 过系统延时，触发产生有效应答脉冲对； 航空器接收应答脉冲，计算时间，换算 成距离。
测距设备
测距设备
• 地面测距设备 只要是对本台的询问，都会应答。 能同时应对100 架航空器的询问。 • 航空器 在询问频率上向地面台发询问脉冲。 从地面台的应答中捡出对自己询问的 应答。
甚高频全向信标
• 全向信标的工作原理：比较两个30 赫调 制信号的相位，即基准相位信号和可变 相位信号的相位。 • 基准相位信号：在360 度方位上，它的 相位都是相同的。 • 可变相位信号：它的相位和方位密切相 关，所在方位不同，相位不同。
REF
VAR
0
o
REF VAR
o
45
REF REF
o
o
民航通信导航的任务
保障航空器飞行安全
• 提供顺畅的地面和地空通信服务
• 提供对飞行实施有效的监视服务
• 提供准确、可靠的导航保障服务
航空无线电导航
• 航空无线电导航系统的作用
为在空域或航路上飞行的航空器提供 点到点的直线飞行引导；
为正在着陆过程中的航空器提供安全 降落到跑道面上的引导。
航空无线电导航
夹角 航空器
航空器和信标台连线
NDB
无方向性信标
• 不确定性
在同一位置上，有不同的方向指示 在不同航路上，可以有相同的方向指示
• 没有磁北概念，需要和磁罗盘配合使用
无方向性信标
• 中长波的传播特性：地波 • 覆盖范围和天线高度、输出功率的关系 天线高度高，覆盖范围增大
近台，受机场端净空限制，一般15米左右 远台或航路台，受天线架设限制，一般30米
航空无线电导航
• 航空无线电导航台站的三大要素 频率：导航台站的发射频率或波道号
呼号：导航台站的名称，一般用两个
或三个英文字母地名代码表示
经纬度：导航台站所在地的地理位置
NDB
VOR/DME
112.7 VYK CH 74X N39 11.6 E118 34.4
VOR/DME
无方向性信标
（中长波导航台）
无方向性信标和全向信标比较
无方向性信标
• 工作原理简单
全向信标
• 工作原理较为复杂
• 对场地要求稍宽
• 易受干扰，信号不稳
• 对场地要求较严
•Байду номын сангаас信号稳定
• 航空器使用较不便
• 建设和维护成本低
• 航空器使用方便
• 建设和维护成本高
甚高频全向信标
甚高频全向信标
右图：
DVOR/DME
左图：
建设中的 DVOR/DME台
航空无线电导航
无方向性信标、甚高频全向信标 测距设备
周阿荣 2006年3月
讲座内容
• 航空无线电导航的作用、分类 • 无方向性信标 • 测距设备 NDB • 甚高频全向信标 VOR DME
导航
• 定义 使运载体或人员从一个地方引导到另 一个地方的科学 • 日常的导航装置：时钟；里程表；地标 • 无线电导航：利用发射电子信号导航 • 导航可以分为陆基和星基两类
甚高频全向信标
• 30 赫和9960 赫对射频载波的调制度： 28％－32％ • 30 赫频率准确性： ±1％ • 9960 赫频率准确性： ±1％ • 识别信号：全向信标应发射一个识别信 号，水平极化波，由3 个字母组成，调 制音频为1020 赫
甚高频全向信标
• 监控，当发生以下情况时，交换主备机 或停止发射： 在监控点，方位误差大于1 度； 9960 赫副载波或30 赫信号的调制 减小15％； 监控器本身失效。
270
VAR
90 DVOR
E 120.02.30 N 40.30.00
PEK
VAR
REF
180
o
VAR
甚高频全向信标
• 航空器收到全向信标的信号，解调并比 较两个30赫的相位，得出航空器相对磁 北的航向。
放大 接收检波
可变30赫 基准30赫
比相
显示
限幅
鉴频
放大
甚高频全向信标
• 多普勒全向信标发射的射频信号 基准相位信号：30 赫直接调幅于甚高 频。发射机调制。 可变相位信号：30 赫调频于9960 赫 副载波，再调幅于甚高频。 可变30 赫对9960 赫副载波的调频是 空间调制，是由于天线场的旋转和多普 勒效应形成。
无方向性信标
• • • • 习惯称为导航台、归航台 无方向性信标向航空器提供航向信息 工作频率在中长波波段 用于航路，为航路导航台，航线台 用于机场区域，为近台、远台、超远台 • 识别信号：航路台发射等幅键控信号， 机场区域导航台发射调幅键控信号
无方向性信标
• 无方向性信标的原理：无线电测向 • 航空器收到信标台的信号，测出航空器 飞行方向（即机头方向）和航空器与信 标台连线的夹角 飞行方向
测距设备
• 航空器使用询问频率向地面台发出询问 信号，并接收地面台的应答信号。计算 出从发出询问到收到应答的时间，换算 成距离，就是航空器到地面台的斜距。
( t - 50μs)
D= tv = 2 x
3 x10
5
1.852 x10
6
海里
测距设备
定向耦合 预选器
环路器
测试询问
监视器
接收视频
射频放大
960MHz－1215MHz
• 航空无线电导航的分类
按使用频段分类:中长波,甚高频,特高频 按作用距离分类:远程,近程 按导航设备的功能分类： 航路导航 航站导航
航空无线电导航
航路导航 指点信标 导航 甚高频全向信标 测距设备 航站导航 仪表着陆系统 无方向性信标
航空无线电导航
• 我国民航现有导航台站数量： 2004年 1974年 无方向性信标 380 150 全向信标 192 10 测距设备 253 0 仪表着陆系统 168 3
驱动器
测距设备
• 覆盖： 200 海里，和全向信标基本相同 • 准确度：总的系统误差应不大于900 米 或所测距离的 3％ • 工作射频：960兆赫－1215兆赫 • 频率稳定度： ±0.002% • 测距设备工作在成对的询问频率和应答 频率，两频率相差 63 兆赫
测距设备
• • • • • • 极化：垂直极化 对航空器的处理容量：100 架 发射的应答能力：2700 ±90 脉冲对/秒 脉冲对间隔：12 微秒 系统延时：50 微秒 应答效率：大于70％