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1、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 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,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。
2、,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,导航,航路导航,航站导航,无方向性信标,指点信标,甚高频全向信标,测距设备,仪表着陆系统,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,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,
3、NDB,VOR/DME,VOR/DME,112.7 VYK CH 74XN39 11.6 E118 34.4,无方向性信标（中长波导航台）,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,NDB,航空器和信标台连线,飞行方向,夹角,航空器,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
4、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 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,射频振荡,识别产生,功率放大,调制,500W，航路台100W，远台50W，近台,190KHz1750KHz,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：190175
5、0千赫，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：102050赫或400 25赫,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,全向信标的工作原理：比较两个30 赫调制信号的相位，即基准相位信号
6、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。,0,90,180,270,45,DVOR,REF,REF,REF,REF,REF,VAR,VAR,VAR,VAR,VAR,PEK,o,o,o,o,o,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。,接收检波,放大,限幅,鉴频,放大,比相,显示,基准30赫,可变30赫,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
7、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。,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,射频产生,30赫产生,天线开关,放大调制,9960赫产生,放大调制,48个边带天线,中央天线,108112兆赫,可变相位信号,基准相位信号,地网直径30米,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,全向信标的频谱,甚高频全
8、向信标,覆盖范围 甚高频视距传播 输出功率 50100 瓦 作用距离 约 200 海里,地球,天线塔,覆盖范围,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。,甚高频全向信标,30 赫和9960 赫对射频载波的调制度：283230 赫频率准确性：19960 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
9、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。,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对场地要求稍宽易受干扰，信号不稳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,甚高频全向信标,甚高频全向信标,左图：,建设中的DVOR/DME台,右图：,DVOR/DME,无锡全向信标/测距台,西昌全向信标/测距台,安装人员在调全向信标的基准天线,上图：,下图：,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
10、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。,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
11、台的斜距。(t-50s)3 x10 D=t v=x 海里 2 1.852 x10,5,6,测距设备,定向耦合,预选器,驱动器,监视器,测试询问,射频放大,环路器,接收视频,960MHz1215MHz,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,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,
