Wie breit ist der Konfusionskegel über einem VOR und NDB?

Der Wert +/-40° ist korrekt, muss aber interpretiert werden. Der Hauptgrund für das Vorhandensein eines „Stille“- (Verwirrungs-)Kegels ist eine Designentscheidung, um die Reichweite der Navigationshilfe zu erhöhen. Reichweite und „ Isotropie “ sind antagonistisch.

Wenn sich das Flugzeug jedoch dem Verwirrungskegel nähert, beispielsweise in einer Höhe von 45°, während es in 9 km Höhe über der Station fliegt, beträgt sein Schrägabstand zur Station etwa 13 km. Auch bei geringer Scheinleistung (etwa wenige HF-Watt) ist die Funkverbindung, die nicht durch Hindernisse gedämpft wird, noch sehr gut. Es sollte nicht verhindern, dass das Signal demoduliert wird.

Es gibt ein zweites Phänomen, das für ein D-VOR kritischer ist: Die Dopplerverschiebung wird durch den Antennenscan nur in der horizontalen Ebene erzeugt und ist maximal, wenn sich der Empfänger in der Stationsebene befindet. Mit zunehmender relativer Elevation verringert sich die scheinbare Verschiebung in Richtung des Empfängers. Diese Verringerung des Abstands führt zu einer verringerten scheinbaren Geschwindigkeit auf den Empfänger zu/von ihm weg und daher zu einer geringeren Doppler-Verschiebung.

Ohne die korrekte Verschiebung, -480 Hz bis +480 Hz, ist die Peilungsbestimmung ungenau (für eine detaillierte Erklärung der VOR-Prinzipien siehe diese Antwort ). Beim konventionellen VOR gibt es ein ähnliches Problem, das jedoch mit der Amplitude zusammenhängt.

Detaillierter Fall: D-VOR

Ein VOR strahlt ein Signal aus, das in der horizontalen Ebene interpretiert werden kann, daher ist das System mit horizontal abstrahlenden Antennen ausgelegt. Es gibt zwei Arten von VOR, die modernste ist die D-VOR (Doppler VOR). Eine übliche Antenne für D-VOR ist die Alford-Rahmenantenne, die horizontal polarisiert ist:

^{Links: Quelle , rechts: Quelle}

Das D-VOR-Antennensystem besteht aus einer kreisförmigen Anordnung von Antennen:

^Quelle

Dieses Array hat in der vertikalen Ebene ein ähnliches Strahlungsmuster:

So interpretieren Sie:

• Die Geraden sind Elevationswinkel, wobei 90° der Zenit ist. Die braunen Kreise sind eine Skala für die abgestrahlte Leistung, der große Kreis ist die Leistung, die in der Richtung gemessen wird, in der sie maximal ist. Im nächsten Kreis beträgt die Leistung nur -3 dB des Maximums. Die Verwendung von Dezibel zur Messung von Verhältnissen wird häufig bei der Arbeit mit Funksignalen verwendet, da es sich um eine logarithmische Skala handelt. -3dB ist die halbe Leistung, -6dB ist 1/4 der Leistung usw.

• Die rote Kurve ist die Strahlungsleistungskurve des VOR für jeden vertikalen Winkel. Er liegt bei etwa 30° maximal und bei 90° minimal. Bei 60° sind es etwa -20 dB, was nur einem Verhältnis von 1/100 entspricht.

• VOR-Kegel der Stille/Verwirrung ist dort, wo das Signal zu klein ist, um vom VOR-Empfänger richtig interpretiert zu werden, und Sie können sehen, dass es einen starken Signalabfall um 50°-60° gibt (d. h. 30°-40° vom VOR-Zenit entfernt). )

• Wie ersichtlich, wird die Leistung hauptsächlich nach einer Seite abgestrahlt, die andere Seite des Antennenarrays strahlt nur eine parasitäre Leistung ab. Das liegt an der Funktionsweise des D-VOR: Interferenzmuster zwischen allen Antennen des Arrays. Auf der rechten Seite des Diagramms wird Leistung vernichtet, während sie auf der linken Seite kumuliert wird.

• Das Interferenzmuster wird elektronisch mit 30 Umdrehungen pro Sekunde (1.800 U/min, 30 Hz) um die vertikale Achse gedreht, sodass die Antenne tatsächlich Leistung in einem ringförmigen Volumen (Donut) abstrahlt.

Doppler-Verwirrungskegel

Spezifisch für das D-VOR, aufgrund der Funktionsweise dieses VOR:

• Beim herkömmlichen VOR wird die relative Peilung durch Erfassen der Phasendifferenz zwischen einer Referenzmodulation (FM) und einer variierenden Modulation (AM) erhalten, die von der Richtung abhängt, in die die VOR-Antenne gerade zeigt.

• Beim Doppler-VOR wird das variierende Signal tatsächlich durch elektronisches Bewegen der Mitte des Antennenarrays erhalten. Dies erzeugt eine Frequenzverschiebung, die der AM-Modulation des C-VOR entspricht, jedoch in der Frequenz (und der D-VOR „rotiert“ elektronisch in die andere Richtung, sodass die Umkehrung zwischen AM- und FM-Modulation nicht sichtbar ist, wodurch die Einhaltung gewährleistet ist zwischen C-VOR und D-VOR mit dem Empfänger).

Der Doppler-Effekt kann jedoch nur wahrgenommen werden, wenn sich der Empfänger auf derselben Ebene wie die elektronische "Verschiebung", dh der horizontalen Ebene, befindet. Wenn sich der Empfänger zu nahe am VOR-Zenit befindet, wird die Frequenzverschiebung klein und kann nicht richtig erfasst werden. Deshalb kann das System selbst mit einer isotropen Antenne nicht bei hohen relativen Höhen arbeiten. Es macht also eigentlich keinen Sinn, eine isotrope Antenne für den D-VOR zu haben.

C-VOR und NDB

Ein herkömmliches VOR (C-VOR) arbeitet mit einer vertikalen Antenne, deren Strahlungsmuster dem obigen natürlich ähnlich ist, ohne dass Interferenzen erforderlich sind. Die Antenne dreht sich tatsächlich physikalisch.

NDB verwendet viele Arten von Langdrahtantennen . Die Leistung wird fast ohne besondere Präferenz abgestrahlt (Rundstrahlantenne), aber das Strahlungsdiagramm ist immer noch ähnlich wie das C-VOR, außer dass es nicht gedreht werden muss. Das Donut-Volumen wird bei stationärer Antenne ermittelt.

Da der NDB omnidirektional ist, wird die Energie in der horizontalen Ebene nicht so stark fokussiert wie beim C-VOR und D-VOR. Die NDB-Reichweite ist jedoch immer noch angemessen, weil:

• NDB nutzt die NF/MF-Teile des Funkspektrums, die weniger Ausbreitungsverlusten unterliegen.

• Der NDB-Empfänger benötigt kein starkes Signal, um die Bake zu lokalisieren, da das einfache Erkennen des Trägers theoretisch ausreicht.

Warum wird das so gemacht?

Sie fragen sich vielleicht, warum nicht eine Antenne (oder ein Antennenarray) mit einem kreisförmigen Strahlungsmuster verwendet wird, das in jeder vertikalen Richtung die gleiche Leistung abstrahlt. Solche "isotropen" Antennen gibt es in der Praxis.

Der Grund ist derselbe wie beim Drehen der Antenne: Es soll die Leistung in eine Richtung konzentrieren, um die Reichweite zu erhöhen. Technisch gesehen soll damit die effektive isotrope Strahlungsleistung ( EIRP ) erhöht werden.

Eine gute Ähnlichkeit ist die einer Glühbirne und einer Taschenlampe:

• Eine Glühbirne hat ein omnidirektionales Strahlungsmuster, sie leuchtet in alle Richtungen, aber die an einem entfernten Punkt empfangene Leistung ist begrenzt (es sei denn, die Glühbirne ist sehr stark).

• Eine Taschenlampe fokussiert das Licht in einem kleinen Raumwinkel und multipliziert mit einem großen Faktor die Intensität in der bevorzugten Richtung. In dieser Richtung ist ohne großen Krafteinsatz eine hohe Intensität wahrnehmbar und bei gleicher Kraft erhöht sich die Reichweite. Um jedoch alle Punkte im Raum zu scannen, muss die Taschenlampe gedreht werden.

Ist es nicht zu viel?

Nein, ist es nicht. VORs und NDBs sind ziemlich alte Technologien. VORs wurden in den 1930er und 40er Jahren eingeführt, werden aber auch heute noch häufig verwendet.

Wenn Sie einen Verwirrungskegel von 45 Grad zu allen Seiten haben, bedeutet dies, dass die Signale bei 40.000 Fuß innerhalb von etwa 6 Meilen vom Leuchtfeuer unzuverlässig sind - was nicht wirklich viel ist. In niedrigeren Höhen, sagen wir 3.000 Fuß, wird der Verwirrungskegel nur eine halbe Meile auf allen Seiten des Leuchtfeuers sein. Diese Ungenauigkeiten werden beim Entwerfen von Verfahren berücksichtigt, die von VORs oder anderen Funkfeuern abhängen.