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浅谈甚高频全向信标(VOR)系统
关键词甚高频全向信标导航
摘要甚高频全向信标(VOR)是现代航空无线电测向的一种地面导航设备,被广泛应用于短距及中距制导。多普勒甚高频全方位信标(DVOR)是常规VOR的进一步发展。它利用多普勒效应及宽孔径天线系统从而使它能产生更加精密得多的方位角信号。本文通过对甚高频全向信标原理介绍,使我们能够对其有一个初步的了解。
一、甚高频全向信标系统概念
VOR(甚高频全向信标测距)是一种用于航空的无线电导航系统,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系统,1949年被ICAO采纳为国际标准导航系统。 兆赫- 兆赫的甚高频段,并且在全球范围内
作为中短距离航空器引导方式的无线电导航设备。这一设备可以进行远程控制和远程监视。
DVOR导航设备是传统VOR设备的改进。通过利用多普勒效应和宽幅度天线,它可以提供相对来说更加精确的方位角信息。DVOR导航系统一般应用于地理条件恶劣的地区。
VOR系统的运行的理论基础是测量地面站发射的2个30Hz的信号的相位偏移。一个信号(参考信号)在所有方向上的相位都相同。而对于第2个30Hz的信号(变化信号)来说,它与参考信号之间的相位偏移就是与方位角相关的函数。机载的接收机通过测量两个信号之间的相位偏移就可
以计算得到方位角。
DVOR系统可以和DME(Distance Measuring Equipment)系统联合使用形成DVOR/DME台站。这样飞行器就可以通过单个DVOR/DME台站的位置来判定自身的位置。
DVOR设备可以安装在10英尺高的建筑内。DVOR天线系统则安装在地网上,其高度依据实际情况而定。
二、VOR/DVOR信号的产生
VOR台产生的射频信号由2个30Hz的正弦波调制。这两个30Hz的信号之间有确定的相位关系,与从什么方向接收到此信号有关。相位关系反映了地面台站的正北方向和飞行器方向相对于地面台站之间的夹角(方向角)。2个30Hz信号中1个是方向无关的信号(参考信号),与此同时,第2个30Hz的信号随着方向角的变化而变化(可变信号)。参考信号和可变信号是由不同的方式调制的。
方向无关信号的载波频率为f0±9660Hz,频偏为±480Hz。载波通过调幅产生,调制深
度为30%,发射天线为水平圆极化方式的全向天线。
此外,载波f0通过识别码来调制(1020Hz),同样语音(300 - 3000Hz)也是。
方向相关信号由两个交叉振子产生。交叉振子从两个边带发射机接收信号,两者信号相位相差为90°。
边带信号载波被调制了,这导致了空间信号呈现8字型,并且每秒翻转30次。
由于载波f0通过全向天线发射,载波和30Hz边带的相交处,如果相位设置正确,就可以通过测量两个信号之间的相位差来确定方位角。
在DVOR系统中,和VOR相比,2个30Hz的信号作用刚好互换了。这就是说,原来幅度调制的30Hz信号现在作为了参考信号,而方向性调频30Hz信号(可变信号)包含在频率为9660Hz的载波中。载波通过中心天线全向发射。语音信号(300 - 3000Hz)采用幅度调制,30Hz的参考信号附加了识别码。而9960Hz的子载波信号则通过边带发射器