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： 导航信号的调制： 射频载波上有两个信号调幅 赫副载波， 一个等幅的 9960 赫副载波，由 30赫 赫 调频，调制指数16 调频，调制指数 ±1，可变相位信号。 ，可变相位信号。 赫信号，基准相位信号。 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。 向信标而言。
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。 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。 架航空器的询问。 能同时应对 • 航空器 在询问频率上向地面台发询问脉冲。 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。 应答。
测距设备
无方向性信标
• 无方向性信标的原理：无线电测向 无方向性信标的原理： • 航空器收到信标台的信号，测出航空器 航空器收到信标台的信号， 飞行方向（即机头方向） 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
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， 在同一位置上，有不同的方向指示 在不同航路上， 在不同航路上，可以有相同的方向指示
航空无线电导航
• 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 按使用频段分类:中长波,甚高频, 按作用距离分类:远程, 按作用距离分类:远程,近程 按导航设备的功能分类： 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 无方向性信标 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
• 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。 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， 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。 成距离，就是航空器到地面台的斜距。 ( t - 50µs) D= tv = 2 x 3 x10
航空无线电导航
无方向性信标、 无方向性信标、甚高频全向信标 测距设备
周阿荣 2006年3月 年 月
讲座内容
• 航空无线电导航的作用、分类 航空无线电导航的作用、 • 无方向性信标 NDB
• 甚高频全向信标 VOR • 测距设备 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 日常的导航装置：时钟；里程表； • 无线电导航：利用发射电子信号导航 无线电导航： • 导航可以分为陆基和星基两类
• 全向信标的工作原理：比较两个30 赫调 全向信标的工作原理：比较两个 制信号的相位，即基准相位信号和 相位信号和可变 制信号的相位，即基准相位信号和可变 相位信号的相位。 相位信号的相位。 • 基准相位信号：在360 度方位上，它的 基准相位信号 相位信号： 度方位上， 相位都是相同的。 相位都是相同的。 • 可变相位信号：它的相位和方位密切相 可变相位信号 相位信号： 所在方位不同，相位不同。 关，所在方位不同，相位不同。
REF
VAR
0
o
REF VAR
o
45
REF REF
o o
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 航空器收到全向信标的信号， 较两个30赫的相位 赫的相位， 较两个 赫的相位，得出航空器相对磁 北的航向。 北的航向。
甚高频全向信标
• 30 赫和 赫和9960 赫对射频载波的调制度： 赫对射频载波的调制度： 28％－32％ ％ • 30 赫频率准确性： ±1％ 赫频率准确性： ％ • 9960 赫频率准确性： ±1％ 赫频率准确性： ％ • 识别信号：全向信标应发射一个识别信 识别信号： 水平极化波， 个字母组成， 号，水平极化波，由3 个字母组成，调 制音频为1020 赫 制音频为
放大调制
9960赫产生 赫产生
甚高频全向信标
• 射频频率：108兆赫－117.975兆赫 射频频率： 兆赫－ 兆赫 兆赫 • 频率稳定度： 频率稳定度： 波道间隔为100千赫或 千赫或200千赫的地区 波道间隔为 千赫或 千赫的地区 ±0.005% 波道间隔为50千赫 波道间隔为 千赫 ±0.002% • 极化： 水平极化波 极化： • 准确度：优于±2度 准确度：优于± 度
建设中的 DVOR/DME台 台
无锡全向信标/测距台 无锡全向信标/
下图： 下图：
安装人员在调全 向信标的基准天 线
上图： 上图：
西昌全向信标/ 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 测距设备向航空器提供距离 距离信息 • 测距设备一般和全向信标配合使用，全 测距设备一般和全向信标配合使用， 向信标提供方位信息， 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， 离信息有航向和距离，航空器就能精确 定位。 定位。 • 测距设备的作用距离和全向信标基本相 同
甚高频全向信标
边带天线辐射以30 边带天线辐射以 转/秒旋转 多普勒效应产生30赫调频 多普勒效应产生 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 直径 米 基准相位信号 可变相位信号
48个边带天线 个边带天线
放大调制
天线开关
30赫产生 赫产生
射频产生
108－112兆赫 兆赫
航空无线电导航
• 我国民航现有导航台站数量： 我国民航现有导航台站数量： 2004年 1974年 年 年 380 150 无方向性信标 192 10 全向信标 253 0 测距设备 168 3 仪表着陆系统
航空无线电导航
• 航空无线电导航台站的三大要素 频率： 频率：导航台站的发射频率或波道号 呼号：导航台站的名称， 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： 经纬度：导航台站所在地的地理位置
• 没有磁北概念，需要和磁罗盘配合使用 没有磁北概念，
无方向性信标
• 中长波的传播特性：地波 中长波的传播特性： • 覆盖范围和天线高度、输出功率的关系 覆盖范围和天线高度、 天线高度高， 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 近台，受机场端净空限制，一般 米左右 远台或航路台，受天线架设限制，一般30米 远台或航路台，受天线架设限制，一般 米
甚高频全向信标
• 常规全向信标 原理简单，场地环境要求高。 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。 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。 米直径的地网，场地环境要求放宽。 基本建设投资增加。 基本建设投资增加。
甚高频全向信标
甚高频全向信标
• 监控，当发生以下情况时， 监控，当发生以下情况时，交换主备机 或停止发射： 或停止发射： 在监控点，方位误差大于1 在监控点，方位误差大于 度； 9960 赫副载波或 赫信号的调制 赫副载波或30 减小15％； 减小 ％； 监控器本身失效。 监控器本身失效。
无方向性信标和全向信标比较
输出功率大， 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 瓦 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 远台 瓦 航路台不大于500瓦 瓦
无方向性信标
190KHz－1750KHz －
射频振荡
调制 识别产生
功率放大
500W，航路台 ， 100W，远台 ， 50W，近台 ，
放大 接收检波
可变30赫 可变 赫 基准30赫 基准 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 相位信号： 基准相位信号：30 赫直接调幅于甚高 发射机调制。 频。发射机调制。 可变相位信号 相位信号： 赫调频于9960 赫 可变相位信号：30 赫调频于 副载波，再调幅于甚高频。 副载波，再调幅于甚高频。 可变30 赫对9960 赫副载波的调频是 可变 赫对 空间调制， 空间调制，是由于天线场的旋转和多普 勒效应形成。 勒效应形成。
测距设备
• 工作原理：测量电波传播的时间 工作原理： • 测距过程： 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； 询问脉冲对； 地面台接收验证频率和脉冲对间隔，经 地面台接收验证频率和脉冲对间隔， 过系统延时，触发产生有效应答脉冲对； 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， 航空器接收应答脉冲，计算时间，换算 成距离。 成距离。
测距设备
• • • • • • 极化： 极化：垂直极化 对航空器的处理容量： 对航空器的处理容量：100 架 发射的应答能力： 脉冲对/秒 发射的应答能力：2700 ±90 脉冲对 秒 脉冲对间隔： 脉冲对间隔：12 微秒 系统延时： 系统延时：50 微秒 应答效率：大于70％ 应答效率：大于 ％
无方向性信标
• 工作原理简单 • 对场地要求稍宽 • 易受干扰，信号不稳 易受干扰， • 航空器使用较不便 • 建设和维护成本低
全向信标
• 工作原理较为复杂 • 对场地要求较严 • 信号稳定 • 航空器使用方便 • 建设和维护成本高
甚高频图：
DVOR/DME
左图： 左图：
原理方框图
无方向性信标