多普勒全向信标修改稿.doc

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西北空管局航空电信人员培训教材

导航分册

（六）

西北空管局培训中心

西北空管局航空电信人员培训教材

AWA全向信标设备

高峻编写

西北空管局培训中心

二0一一年三月

内容简介

本教材主要针对目前使用的澳大利亚AWA公司生产的VRB-51D型全向信标设备编写的。

主要介绍DVOR的作用、甚高频全向信标的技术要求、多普勒甚高频全向信标的工作原理、具体操作以及部分故障分析处理案例。

作者简介

高峻：

现任甘肃空管分局技术保障部担任技术室主任。

自工作以来一直从事全向信标、测距仪的运行与维护工作，先后多次赴多个台站排除全向信标、测距仪的重大故障。

在这次导航分册教材中，主要负责《AWA全向信标》和《测距机》的编写工作。

前言

随着空管一体化改革的不断深入和空管系统”五个体系”建设的稳步推进，教育培训工作已经成为空管发展战略中的重要组成部分。

要搞好培训，就离不开课程目标、课程内容的设置。

要使课程设置科学合理化，就必须对课程定位、课程标准、课程内容的开发和研究。

鉴于教材是课程管理的基础，基于西北空管局航空电信一线人员没有系统的专业课程读本，西北空管局培训中心组织内聘讲师以及专业技术骨干编写了航空电信人员《导航分册》、《供电分册》和《监控分册》教材等。

本次教材编写以《民用航空电信人员执照管理规则》和《民用航空电信人员岗位培训管理办法》为依据，以介绍成熟稳定的、在实践中广泛应用的技术和使用的设备为主线，以本章导读、设备的构成、原理、操作使用、注意事项、案例分析、思考题为脉络编写章节。

本次教材编写力求反映岗位专业特色，注重知识的连贯性、逻辑性，突出实用性和实践性的原则。

理论部分贯彻“必须、够用为度”的原则，技能部分贯彻“实用为主”的原则，体现新知识、新技术、新方法，力争为员工后续课程的学习和可持续教育打下坚实的基础。

由于编写时间短、设备参考翻译文献无从考究、作者水平有限，难免会出现错误，敬请读者批评指正！

西北空管局培训中心

二0一一年三月一日

目录

第一章概述

第二章甚高频全向信标的技术要求

第一节甚高频全向信标的技术规范

第二节甚高频全向信标的准确度

第三节甚高频全向信标的选址要求

第三章多普勒甚高频全向信标的工作原理

第一节多普勒效应

第二节多普勒效应在全向信标中的应用

第三节多普勒全向信标的工作原理

第四章多普勒全向信标的设备组成

第一节组成与结构

第二节主要技术性能

第三节发射机工作原理框图

第四节监控器工作原理框图

第五节测试组件

第五章发射机

第一节载波产生器和载波功放

第二节载波调制和保护

第三节定时序列产生器

第四节基准相位信号产生器

第五节边带信号产生器

第六节边带调制器和放大器

第七节边带切换单元

第八节天线开关驱动器

第九节天线分配开关

第六章监控器

第一节射频放大器监视器

第二节副载波监视器

第三节滤波器和识别信号监视器

第四节方位计数器监视器

第五节控制器和遥控单元接口电路

第七章设备操作指南

第八章设备部分典型故障分析

第一章概述

导航，即引导飞机沿着某预定的航线安全而准确地从一点飞到另一点的技术。

甚高频全向信标（VOR）就是现代航空无线电侧向导航的一种地面设备。

此外，目前常用的地面无线电侧向导航设备还有中长波无方向信标（NDB），仪表着陆系统（ILS）以及军用设备塔康（TACAN）等。

甚高频全向信标（VOR）与机载甚高频全向信标接收机配合，由机载VOR接收机可测得地面VOR信标台的磁方位角。

如果设在航线上，可以利用二个VOR信标台或一个VOR信标台和一个测距台（DME）实现飞机的定位；可以引导飞机沿航线飞行；可与DME配合完成区域导航；如果VOR信标设在机场附近，可用于引导飞机进出港，并可辅助仪表着陆系统引导飞机安全着陆等。

甚高频全向信标是由德国SEL公司于1936年研制成功的，1947年国际民航组织将其定为标准近程导航设备，1952年英国马可尼公司开始生产，1958年美国开始使用。

我国民航是1964年首次由法国THOMSON公司引进4套电子管式甚高频全向信标，此后陆续大量引进多套甚高频全向信标，为我国民航事业的发展起到重要作用，是飞行安全得到进一步的保障。

本教材就是针对目前使用的澳大利亚AWA公司生产的VRB-51D型全向信标设备编写的。

本教材中所涉及的具体电路图由于数量较多，请具体查阅VRB-51D型全向信标设备手册，本文不再一一列举。

第二章甚高频全向信标的技术要求

【本章导读】

1、了解甚高频全向信标的技术规范，知道其频率要求。

2、了解甚高频全向信标导航的准确度和技术误差范围，理解全向信标系统使用准确度的误差表示和计算。

3、了解甚高频全向信标的选址要求和周围场地环境要求，能叙述建设台站时的场地要求。

甚高频全向信标（VOR）是国际民航组织（ICAO）确定的标准近进程导航设备，其技术规范、场地要求、干扰等条件均应满足国际民航组织规定的标准。

第一节甚高频全向信标的技术规范

一、一般要求

（一）甚高频全向信标应设计在调整得使航空器上的仪表指示表示从甚高频全向信标处测得的相对于磁北的顺时针方向计算的角位移（方位）。

（二）甚高频全向信标应辐射带有两个独立的30Hz调制的射频载波，其中一个调制的相位应与观察点的方位角无关（基准相位），另一个调制的相位在观察点处应与基准相位不同（可变相位），两个相位相差的角度即等于观察点相对于甚高频全向信标的方位。

（三）基准相位和可变相位的甚高频全向信标台的磁北方向上应为同相。

二、频率

（一）VOR使用频率范围为：

108MHz～117.975MHz。

（二）VOR射频载波的频率容差≤±0.002％。

（三）VOR波道间隔为0.05MHz。

三、极化和场型准确度

（一）甚高频全向信标的辐射应为水平极化波。

辐射的垂极化成分应尽可能地小。

（二）以甚高频全向信标天线系统为中心，在0°～40°仰角范围内，在大约4个波长的距离上，由甚高频全向信标辐射的水平极化波传播的方位信息准确度应在±2°以内。

四、覆盖范围

甚高频全向信标提供的信号应在40°仰角以下，使一部标准的机载设备能在飞行区域所要求的高度和距离上满意地工作。

在服务区域内，甚高频全向信标空间信号场强或功率密度应为90μV/m或－107dBW/m2。

五、导航信号的调制

（一）在空间任何点上观察，射频载波应由9960Hz副载波和30Hz两个信号调幅。

1、9960Hz副载波调幅

等幅的9960Hz副载波，由30Hz调频，调频谐数为16±1（即15～17）；

⑴对于常规甚高频全向信标调频副载波的30Hz成分的相位是固定的，与方位无关，称为“基准相位”；

⑵ 对于多普勒甚高频全向信标，30Hz成分的相位方位变化，称为“可变相位；。

2、30Hz调幅

30Hz调幅成分：

⑴对于常规甚高频全向信标，该成分是由一旋转场型形成，其相位随方位变化，称为“可变相位”；

⑵ 对于多普勒甚高频全向信标，该成分在各方位上的相位不变且为等幅，全方向性发射，称为“基准相位”。

（二）9960Hz副载波对射频载波的调制度应在28％～32％以内。

（三）30Hz或9960Hz信号对射频载波的调制度，在5°以下任何仰解上观察，都应在28％～32％以内。

（四）可变相位信号和基准相位信号的调制频率应为30Hz±1％以内。

（五）副载波频调制信号的中心频率应为9960Hz±1％以内。

（六）对于常规甚高频全向信标，9960Hz副载波的调幅百分比不应超过5％；对于多普勒甚高频全向信标，9960Hz副载波的调幅百分比，在离甚高频全向信标至少300m（1000ft）处的地点上测量，不应超过40％。

（七）辐射信号中9960Hz成分的谐波边带电平不应超过9960Hz边带电平为基准的下列电平，见表2-1。

副载波

电平

9960Hz

0dB基准

二次谐波

-30dB

三次谐波

-50dB

四次以上谐波

-60dB

表2-1电平

六、话音和识别

（一）甚高频全向信标应能提供一地空话音通信波道，与导航功能在同一射频载波上工作。

该波道的辐射应为水平极化波。

（二）在通信波道上载波的最大调制度不应大于30％。

（三）话音通信波道音频特性，在300Hz~3000Hz范围内相对于1000Hz的电平应在3dB以内。

（四）在甚高频全向信标射频载波上应同时发送一个识别信号，识别信号的辐射应为水平极化波。

（五）识别信号应采用国际莫尔斯电码，通常由3个英文字母组成码组。

发送速率应为每分钟大约7个字，应每30s等间隔地发送1次～3次，其调制单音应为1020Hz±50Hz。

（六）编码的识别信号对射频载波的调制度应接近但不应超过10％。

如不提供通信波道，允许编码识别信号的调制度增加到不超过20％。

（七）如果其高频全向信标同时提供地空话音通信，编码识别信号的调制度应为5％±1％，以便提供满意的话音质量。

（八）话音的发送在任何方面不应干扰基本导航功能。

当发送话音时，编码识别信号不应被抑制。

七、监控

监控天线应为设备的监控器工作提供信号，当从规定状态发生下列偏差的任何一种或全部时，监控器应向控制单元和遥控器发出告警，并从载波中去掉信号和导航成分，或者停止发射：

（一）在监控天线处甚高频全向信标发射的方位信息的变化超过10;

（二） 在监控天线处副载波或者30Hz调幅信号，或两者的射频信号电压的调制成分减小15％；

（三）监控器本射失效时，应向控制单元和遥控器发出告警，同时去掉载波中的识别和导航成分；

（四） 停止辐射。

八、发射制式

设备应采用双边带发射制式。

九、系统可靠性

甚高频全向信标系统平均无故障时间应大于5000h。

第二节甚高频全向信标的准确度

全向信标的准确度主要取决于各种误差的影响，通常在考虑各种误差因素概率都为95﹪时，全向信标系统使用准确度在±4°～±6°之间。

全向信标系统使用准确度可用全向信标使用误差表示和计算，即为，它是由全向信标径向信号误差（Eg）、全向信标设备误差（Ea）和全向信标驾驶因素误差（Ep）三种因素决定的（上述公式是考虑各因素为给定相同概率值，如95%时的独立变量）。

全向信标径向信号误差，即为从全向信标地面台测量空间某一点的磁方位与改点处由全向信标信号测得的磁方位之差。

该误差是由某些固定因素，如航道位移误差（稳定长期不变的，也叫全向信标径向可变性误差）等形成的。

全向信标径向误差只与地面电台等因素有关，用Eg表示。

全向信标机载设备误差。

它主要取决于飞机上的设备（接收机、指示器等）不能将VO