VHF rundstrålande räckvidd

DVOR (Doppler VOR) markstation, samlokaliserad med DME .

Inbyggd VOR-display med CDI

MCT VOR, Manchester flygplats, Storbritannien. - -.-. -

Mycket högfrekvent rundstrålande station ( VOR ) är en typ av kortdistansradionavigeringssystem för flygplan , som gör det möjligt för flygplan med en mottagande enhet att bestämma sin position och hålla kursen genom att ta emot radiosignaler som sänds av ett nätverk av fasta markradiofyrar . Den använder frekvenser i det mycket höga frekvensbandet (VHF) från 108,00 till 117,95 MHz . Utvecklat i USA med början 1937 och utplacerat 1946, blev VOR det vanliga flygnavigationssystemet i världen, som användes av både kommersiellt och allmänflyg, tills det ersattes av satellitnavigeringssystem som GPS i början av 2000-talet. Som sådan avvecklas VOR-stationerna gradvis. År 2000 fanns det cirka 3 000 VOR-stationer i drift runt om i världen, inklusive 1 033 i USA, men 2013 hade antalet i USA minskat till 967. USA avvecklar ungefär hälften av sina VOR-stationer och andra äldre navigeringshjälpmedel som en del av en övergång till prestationsbaserad navigering , samtidigt som man behåller ett "Minimum Operativt nätverk" av VOR-stationer som backup till GPS. Under 2015 planerade Storbritannien att minska antalet stationer från 44 till 19 till 2020.

En VOR markstation använder ett specialiserat antennsystem för att sända både en amplitudmodulerad och en frekvensmodulerad signal. Båda moduleringarna görs med en 30 Hz-signal, men fasen är annorlunda. Fasen för en av modulationssignalerna är beroende av sändningsriktningen, medan fasen för den andra modulationssignalen inte är det, för att tjäna som en referens. Mottagaren kommer att demodulera båda signalerna och mäta fasskillnaden. Fasskillnaden är indikativ för bäringen från VOR-stationen till mottagaren i förhållande till magnetisk nord. Denna positionslinje kallas VOR "radial".

Skärningen av radialer från två olika VOR-stationer kan användas för att fixera flygplanets position, som i tidigare system för radioriktningssökning (RDF).

VOR-stationer har ganska kort räckvidd: signalerna är i siktlinje mellan sändare och mottagare och är användbara för upp till 200 nautiska mil (370 kilometer). Varje station sänder en VHF -radiosignal inklusive den nämnda navigerings- och referenssignalen, stationens identifierare och röst, om så är utrustad. Stationens identifierare är vanligtvis en trebokstavssträng i morsekod . Röstsignalen, om den används, är vanligtvis stationsnamnet, inspelade meddelanden under flygning eller direktsändningar av flygtjänster.

En VORTAC är ett radiobaserat navigationshjälpmedel för flygplanspiloter som består av en samlokaliserad VHF rundstrålande räckvidd och en beacon för taktiskt flygnavigeringssystem ( TACAN). Båda typerna av beacons ger piloternas azimutinformation , men VOR-systemet används vanligtvis av civila flygplan och TACAN-systemet av militära flygplan. TACAN- avståndsmätutrustningen används dock även för civila ändamål eftersom civil DME-utrustning är byggd för att matcha de militära DME-specifikationerna. De flesta VOR-installationer i USA är VORTAC. Systemet designades och utvecklades av Cardion Corporation. Kontraktet för forskning, utveckling, test och utvärdering (RDT&E) tilldelades den 28 december 1981.

Beskrivning

Historia

Utvecklad från tidigare Visual Aural Radio Range (VAR) system, var VOR designad för att ge 360 banor till och från stationen, valbara av piloten. Tidiga vakuumrörsändare med mekaniskt roterade antenner installerades i stor utsträckning på 1950-talet och började ersättas med helt solid-state enheter i början av 1960-talet. De blev det stora radionavigeringssystemet på 1960-talet, när de tog över från det äldre radiofyr- och fyrkurssystemet (lågt/medelfrekvent frekvensområde) . Några av de äldre räckviddsstationerna överlevde, med de fyra-rätters riktade funktionerna borttagna, som icke-riktade låg- eller medelfrekventa radiofyrar ( NDBs ).

Flygkort VOR-piktogram

VOR
VOR/DME
VORTAC

Ett världsomspännande landbaserat nätverk av "air highways", känd i USA som Victor airways (under 18 000 ft eller 5 500 m) och "jet-rutter" (vid och över 18 000 fot), sattes upp som länkade VOR. Ett flygplan kan följa en specifik väg från station till station genom att ställa in de på varandra följande stationerna på VOR-mottagaren och sedan antingen följa önskad kurs på en radiomagnetisk indikator eller ställa in den på en kursavvikelseindikator (CDI) eller en horisontell situation indikator (HSI, en mer sofistikerad version av VOR-indikatorn) och hålla en kurspekare centrerad på displayen.

Från och med 2005, på grund av tekniska framsteg, ersätter många flygplatser VOR- och NDB-inflygningar med RNAV (GPS) inflygningsprocedurer; dock är kostnaderna för mottagare och datauppdatering fortfarande betydande nog att många små allmänflygplan inte är utrustade med en GPS-certifierad för primär navigering eller inflygningar.

Funktioner

VOR-signaler ger betydligt större noggrannhet och tillförlitlighet än NDBs på grund av en kombination av faktorer. Mest betydelsefullt är att VOR ger en bäring från stationen till flygplanet som inte varierar med vind eller orientering av flygplanet. VHF-radio är mindre känslig för diffraktion (kursböjning) runt terrängegenskaper och kustlinjer. Faskodning utsätts för mindre störningar från åskväder.

VOR-signaler erbjuder en förutsägbar noggrannhet på 90 m (300 fot), 2 sigma vid 2 NM från ett par VOR-fyrar; jämfört med noggrannheten hos unaugmented Global Positioning System (GPS) som är mindre än 13 meter, 95 %.

VOR-stationer, som är VHF, fungerar på "siktlinje". Det betyder att om du en helt klar dag inte kan se sändaren från mottagarantennen, eller vice versa, kommer signalen att vara antingen omärklig eller oanvändbar. Detta begränsar VOR (och DME ) räckvidd till horisonten – eller närmare om berg ingriper. Även om den moderna utrustningen för sändning av fast tillstånd kräver mycket mindre underhåll än de äldre enheterna, är ett omfattande nätverk av stationer, som behövs för att ge rimlig täckning längs huvudflygvägarna, en betydande kostnad vid drift av nuvarande luftvägssystem.

Typiskt representerar en VOR-stations identifierare en närliggande stad, stad eller flygplats. VOR-stationen som ligger på John F. Kennedys internationella flygplats har till exempel identifieraren JFK.

Drift

VOR:er är tilldelade radiokanaler mellan 108,0 MHz och 117,95 MHz (med 50 kHz-avstånd); detta är i det mycket höga frekvensområdet (VHF). De första 4 MHz delas med ILS-bandet ( instrument landing system) . I USA är frekvenser inom passbandet 108,00 till 111,95 MHz som har en jämn 100 kHz första siffra efter decimalkomma (108,00, 108,05, 108,20, 108,25, och så vidare) reserverade för VOR-frekvenser inom 100-frekvenserna. till 111,95 MHz passband med en udda 100 kHz första siffra efter decimalkomma (108,10, 108,15, 108,30, 108,35, och så vidare) är reserverade för ILS.

VOR kodar azimut (riktning från stationen) som fasförhållandet mellan en referenssignal och en variabel signal. En av dem är amplitudmodulerad och en är frekvensmodulerad. På konventionella VOR (CVOR) är 30 Hz referenssignalen frekvensmodulerad (FM) på en 9 960 Hz underbärvåg . På dessa VOR:er uppnås amplitudmoduleringen genom att en lätt riktad antenn roteras exakt i fas med referenssignalen med 30 varv per sekund. Moderna installationer är Doppler VOR (DVOR), som använder en cirkulär grupp av typiskt 48 rundstrålande antenner och inga rörliga delar. Den aktiva antennen flyttas runt den cirkulära matrisen elektroniskt för att skapa en dopplereffekt, vilket resulterar i frekvensmodulering. Amplitudmoduleringen skapas genom att göra sändningseffekten hos antenner vid t.ex. nordpositionen lägre än vid sydpositionen. Rollen för amplitud- och frekvensmodulering byts alltså om i denna typ av VOR. Avkodning i det mottagande flygplanet sker på samma sätt för båda typerna av VOR: AM- och FM 30 Hz-komponenterna detekteras och jämförs sedan för att bestämma fasvinkeln mellan dem.

VOR-signalen innehåller också en modulerad kontinuerlig våg (MCW) 7 wpm morsekodstationsidentifierare och innehåller vanligtvis en amplitudmodulerad (AM) röstkanal.

Denna information matas sedan över ett analogt eller digitalt gränssnitt till en av fyra vanliga typer av indikatorer:

En typisk VOR-indikator för lätta flygplan, ibland kallad "omni-bearing indicator" eller OBI visas i illustrationen överst i denna post. Den består av en ratt för att rotera en "Omni Bearing Selector" (OBS), OBS-skalan runt utsidan av instrumentet och en vertikal kursavvikelseindikator eller (CDI)-pekare. OBS används för att ställa in önskad kurs, och CDI centreras när flygplanet är på vald kurs, eller ger vänster/höger styrkommandon för att återgå till kursen. En "ambiguity" (TO-FROM) indikator visar om att följa den valda kursen skulle ta flygplanet till eller bort från stationen. Indikatorn kan också inkludera en glideslope- pekare för användning vid mottagning av fullständiga ILS -signaler.
En radiomagnetisk indikator (RMI) har en kurspil ovanpå ett roterande kort som visar flygplanets aktuella kurs längst upp på ratten. Kurspilens "svans" pekar mot den aktuella radialen från stationen och pilens "huvud" pekar mot den reciproka (180° olika) kursen till stationen. En RMI kan presentera information från mer än en VOR- eller ADF-mottagare samtidigt.
En horisontell lägesindikator (HSI), utvecklad efter RMI, är avsevärt dyrare och mer komplex än en standard VOR-indikator men kombinerar kursinformation med navigationsdisplayen i ett mycket mer användarvänligt format, vilket approximerar en förenklad rörlig karta.
Ett områdesnavigeringssystem (RNAV) är en inbyggd dator med display och kan innehålla en uppdaterad navigationsdatabas. Minst en VOR/DME-station krävs för att datorn ska kunna plotta flygplanets position på en rörlig karta eller för att visa kursavvikelse och avstånd i förhållande till en waypoint (virtuell VOR-station). System av RNAV-typ har också gjorts för att använda två VOR eller två DME för att definiera en waypoint; dessa hänvisas vanligtvis till med andra namn såsom "distansberäkningsutrustning" för dubbel-VOR-typen eller "DME-DME" för den typ som använder mer än en DME-signal.

D-VORTAC TGO (TANGO) Tyskland

I många fall har VOR-stationer samlokaliserad avståndsmätningsutrustning (DME) eller militär taktisk flygnavigering ( TACAN ) – den senare inkluderar både DME-avståndsfunktionen och en separat TACAN-azimutfunktion som tillhandahåller militära piloters data liknande den civila VOR. En samlokaliserad VOR- och TACAN-fyr kallas en VORTAC . En VOR som endast är samlokaliserad med DME kallas VOR-DME. En VOR-radial med ett DME-avstånd tillåter en positionsfixering på en station. Både VOR-DME och TACAN delar samma DME-system.

VORTAC och VOR-DME använder ett standardiserat schema för VOR-frekvens till TACAN/DME-kanalparning så att en specifik VOR-frekvens alltid paras ihop med en specifik samlokaliserad TACAN- eller DME-kanal. På civil utrustning ställs VHF-frekvensen in och lämplig TACAN/DME-kanal väljs automatiskt.

Även om driftsprinciperna är olika, delar VOR vissa egenskaper med lokaliseringsdelen av ILS och samma antenn, mottagningsutrustning och indikator används i cockpiten för båda. När en VOR-station väljs är OBS funktionell och låter piloten välja önskad radial att använda för navigering. När en lokaliseringsfrekvens väljs fungerar inte OBS och indikatorn drivs av en lokaliseringsomvandlare, vanligtvis inbyggd i mottagaren eller indikatorn.

Tjänstevolymer

En VOR-station betjänar en volym av luftrummet som kallas dess Service Volume. Vissa VOR-enheter har ett relativt litet geografiskt område skyddat från störningar från andra stationer på samma frekvens—kallade "terminal" eller T-VOR. Andra stationer kan ha skydd ut till 130 nautiska mil (240 kilometer) eller mer. Det är populärt att det finns en standardskillnad i uteffekt mellan T-VOR:er och andra stationer, men i själva verket är stationernas uteffekt inställd för att ge tillräcklig signalstyrka i den specifika platsens servicevolym.

I USA finns det tre standardservicevolymer (SSV): terminal, låg och hög (standardservicevolymer gäller inte för publicerade instrumentflygregler ( IFR )-rutter).

Dessutom tillkom två nya tjänstevolymer – "VOR låg" och "VOR hög" – 2021, vilket ger utökad täckning över 5 000 fot AGL. Detta gör att flygplan kan fortsätta att ta emot VOR-signaler utanför färdvägen trots det minskade antalet VOR-markstationer som tillhandahålls av VOR Minimum Operational Network.

USA standardtjänstvolymer (från FAA AIM)
SSV klassbeteckning	Mått
T (terminal)	Från 1 000 fot över marknivå (AGL) till och med 12 000 fot AGL på radiella avstånd ut till 25 NM.
L (låg höjd)	Från 1 000 fot AGL upp till och med 18 000 fot AGL på radiella avstånd ut till 40 NM.
H (hög höjd)	Från 1 000 fot AGL upp till och med 14 500 fot AGL på radiella avstånd ut till 40 NM. Från 14 500 AGL till och med 18 000 fot på radiella avstånd ut till 100 NM. Från 18 000 fot AGL upp till och med 45 000 fot AGL på radiella avstånd ut till 130 NM. Från 45 000 fot AGL upp till och med 60 000 fot på radiella avstånd ut till 100 NM.
VL (VOR låg)	Från 1 000 fot ATH upp till men inte inklusive 5 000 fot ATH på radiella avstånd ut till 40 NM. Från 5 000 fot ATH upp till men inte inklusive 18 000 fot ATH på radiella avstånd ut till 70 NM.
VH (VOR hög)	Från 1 000 fot ATH upp till men inte inklusive 5 000 fot ATH på radiella avstånd ut till 40 NM. Från 5 000 fot ATH upp till men inte inklusive 14 500 fot ATH på radiella avstånd ut till 70 NM. Från 14 500 ATH till och med 60 000 fot på radiella avstånd ut till 100 NM. Från 18 000 fot ATH upp till och med 45 000 fot ATH på radiella avstånd ut till 130 NM.

VOR, luftvägar och undervägsstrukturen

Avenal VORTAC (på 35.646999,-119.978996) visas på ett sektionsflygkort. Lägg märke till den ljusblå Victor Airways som strålar ut från VORTAC. (Klicka för att förstora)

VOR och de äldre NDB-stationerna användes traditionellt som korsningar längs luftvägarna . En typisk luftväg kommer att hoppa från station till station i raka linjer. När du flyger i ett kommersiellt flygplan kommer en observatör att märka att flygplanet flyger i raka linjer ibland bruten av en sväng till en ny kurs. Dessa svängar görs ofta när flygplanet passerar över en VOR-station eller vid en korsning i luften som definieras av en eller flera VOR. Navigationsreferenspunkter kan också definieras av den punkt där två radialer från olika VOR-stationer skär varandra, eller av en VOR-radial och ett DME-avstånd. Detta är den grundläggande formen av RNAV och tillåter navigering till punkter som ligger borta från VOR-stationer. Allt eftersom RNAV-system har blivit vanligare, särskilt de som är baserade på GPS , har fler och fler luftvägar definierats av sådana punkter, vilket tar bort behovet av några av de dyra markbaserade VOR:erna.

I många länder finns det två separata luftvägssystem på lägre och högre nivåer: de lägre Airways (känd i USA som Victor Airways ) och Upper Air Routes (känd i USA som Jet-rutter ).

De flesta flygplan utrustade för instrumentflygning (IFR) har minst två VOR-mottagare. Förutom att tillhandahålla en backup till den primära mottagaren tillåter den andra mottagaren piloten att enkelt följa en radial till eller från en VOR-station medan han tittar på den andra mottagaren för att se när en viss radial från en annan VOR-station korsas, vilket tillåter flygplanets exakta position vid det ögonblicket som ska bestämmas, och ge piloten möjlighet att byta till den nya radialen om de så önskar.

Framtida

VORTAC ligger på Upper Table Rock i Jackson County , Oregon

Från och med 2008 ersätter rymdbaserade globala satellitnavigeringssystem (GNSS) såsom Global Positioning System ( GPS ) i allt större utsträckning VOR och andra markbaserade system. Under 2016 fick GNSS mandat som det primära navigeringsbehovet för IFR-flygplan i Australien.

GNSS-system har en lägre sändarkostnad per kund och tillhandahåller avstånds- och höjddata. Framtida satellitnavigeringssystem, såsom Europeiska unionen Galileo , och GPS- förstärkningssystem utvecklar tekniker för att så småningom motsvara eller överträffa VOR-noggrannheten. Låga VOR-mottagarkostnader, bred installerad bas och gemensamhet av mottagarutrustning med ILS kommer sannolikt att förlänga VOR-dominansen i flygplan tills rymdmottagarkostnaden faller till en jämförbar nivå. Från och med 2008 i USA var GPS-baserade inflygningar fler än VOR-baserade inflygningar men VOR-utrustade IFR-flygplan var fler än GPS-utrustade IFR-flygplan. ^{[ citat behövs ]}

Det finns en viss oro för att GNSS- navigering utsätts för störningar eller sabotage, vilket i många länder leder till att VOR-stationer behålls för användning som backup. ^{[ citat behövs ]} VOR-signalen har fördelen av statisk kartläggning till lokal terräng. ^{[ förtydligande behövs ]}

US FAA planerar att senast 2020 avveckla ungefär hälften av de 967 VOR-stationerna i USA, och behålla ett "Minimum Operational Network" för att ge täckning till alla flygplan mer än 5 000 fot över marken. De flesta av de nedlagda stationerna kommer att ligga öster om Klippiga bergen , där det finns mer överlappning i täckning mellan dem. ^{[ citat behövs ]} Den 27 juli 2016 släpptes ett slutgiltigt policyuttalande som specificerade stationer som skulle avvecklas senast 2025. Totalt 74 stationer ska avvecklas i fas 1 (2016–2020), och ytterligare 234 stationer är planerade att avvecklas tas ur drift i Fas 2 (2021–2025).

I Storbritannien ska 19 VOR-sändare hållas i drift till åtminstone 2020. De vid Cranfield och Dean Cross togs ur drift 2014, medan de återstående 25 ska utvärderas mellan 2015 och 2020. Liknande ansträngningar pågår i Australien och på andra håll.

I Storbritannien och USA planeras DME-sändare att behållas inom en snar framtid även efter att samlokaliserade VOR:er avvecklas. Det finns dock långsiktiga planer på att avveckla DME, TACAN och NDB.

Teknisk specifikation

VOR-signalen kodar en morsekodidentifierare, valfri röst och ett par navigationstoner. Den radiella azimuten är lika med fasvinkeln mellan den eftersläpande och ledande navigationstonen.

Konstanter

Standardmodulationslägen, index och frekvenser
Beskrivning	Formel	Anteckningar	Min	Nom	Max	Enheter
ident	jag ( t )	på		1
	jag ( t )	av		0
	M _i	A3 moduleringsindex		0,07
	F _i	A1 underbärvågsfrekvens		1020		Hz
röst	a ( t )		−1		+1
röst	M _a	A3 moduleringsindex		0,30
navigering	F _n	A0 tonfrekvens		30		Hz
variabel	M _n	A3 moduleringsindex		0,30
referens	M _d	A3 moduleringsindex		0,30
	F _s	F3 underbärvågsfrekvens		9960		Hz
	F _d	F3 underbärvågsavvikelse		480		Hz
kanal	F _c	A3 bärfrekvens	108.00		117,95	MHz
kanal		bäraravstånd	50		50	kHz
ljusets hastighet	C			299,79		Mm/s
radiell azimut	A	i förhållande till magnetisk nord	0		359	deg

Variabler

Symboler
Beskrivning	Formel	Anteckningar
tidssignal kvar	t	central sändare
	t ₊ ( A , t )	högre frekvens roterande sändare
	t ₋ ( A , t )	lägre frekvens roterande sändare
signalstyrka	c ( t )	isotropisk
	g ( A , t )	anisotropisk
	e ( A , t )	mottagen

CVOR

F3 (colour background) changes the same in all directions; A3 (greyscale foreground) pattern rotates N->E->S->W->

Konventionell VOR röd(F3-) grön(F3) blå(F3+) svart(A3-) grå(A3) vit(A3+)

Den konventionella signalen kodar stationsidentifieraren $i (t)$ , valfri röst $a (t)$ , navigationsreferenssignal i $c (t)$ och den isotropa (dvs rundstrålande) komponenten. Referenssignalen är kodad på en F3-underbärvåg (färg). Den variabla navigeringssignalen kodas genom att mekaniskt eller elektriskt rotera en riktad, $g (A, t)$ , antenn för att producera A3-modulation (gråskala). Mottagare (parad färg och gråskalespår) i olika riktningar från stationen målar en annan inriktning av F3 och A3 demodulerad signal.

{\begin{array}{rcl}e(A,t)&=&\cos(2\pi F_{c}t)(1+c(t)+g( A,t))\\c(t)&=&M_{i}\cos(2\pi F_{i}t)~i(t)\\&+&M_{a}~a(t)\\& +&M_{d}\cos(2\pi \int _{0}^{t}(F_{s}+F_{d}\cos(2\pi F_{n}t))dt)\\g( A,t)&=&M_{n}\cos(2\pi F_{n}tA)\\\end{array}}

DVOR

A3 (grey-scale background) changes the same in all directions; F3 (colour foreground) pattern revolves N->W->S->E->

Doppler VOR röd(F3-) grön(F3) blå(F3+) svart(A3-) grå(A3) vit(A3+) USB-sändarens offset är överdriven LSB-sändaren visas inte

Dopplersignalen kodar stationsidentifieraren, $i (t)$ , valfri röst, $a (t)$ , navigationsvariabel signal i $c (t)$ och den isotropa (dvs rundstrålande) komponenten. Navigationsvariabelsignalen är A3-modulerad (gråskala). Navigationsreferenssignalen fördröjs, $t +, t -$ , genom att ett par sändare roterar elektriskt. Det cykliska dopplerblåskiftet, och motsvarande rött dopplerskifte, när en sändare stänger på och drar sig tillbaka från mottagaren resulterar i F3-modulering (färg). Parningen av sändare offset lika högt och lågt av den isotropiska bärvågsfrekvensen producerar de övre och nedre sidbanden. $cirkel g (A , t)$ runt den isotropiska sändaren producerar F3-underbärvågsmodulation, .

{\begin {array}{rcl}t&=&t_{+}(A,t)-(R/C)\sin(2\pi F_{n}t_{+}(A,t)+A)\\t&=&t_ {-}(A,t)+(R/C)\sin(2\pi F_{n}t_{-}(A,t)+A)\\e(A,t)&=&\cos( 2\pi F_{c}t)(1+c(t))\\&+&g(A,t)\\c(t)&=&M_{i}\cos(2\pi F_{i}t )~i(t)\\&+&M_{a}~a(t)\\&+&M_{n}\cos(2\pi F_{n}t)\\g(A,t)&=& (M_{d}/2)\cos(2\pi (F_{c}+F_{s})t_{+}(A,t))\\&+&(M_{d}/2)\cos (2\pi (F_{c}-F_{s})t_{-}(A,t))\\\end{array}}

där rotationsradien $R = F d C / (2 π F n F c)$ är 6,76 ± 0,3 m.

Sändaraccelerationen $4 π 2 F n 2 R$ (24 000 g) gör mekaniskt varv opraktiskt, och halverar ( gravitationsrödförskjutning ) frekvensändringsförhållandet jämfört med sändare i fritt fall.

Matematiken för att beskriva driften av en DVOR är mycket mer komplex än vad som anges ovan. Hänvisningen till "elektroniskt roterad" är en stor förenkling. Den primära komplikationen hänför sig till en process som kallas "blandning". ^{[ citat behövs ]}

En annan komplikation är att fasen för de övre och nedre sidbandssignalerna måste låsas till varandra. Den sammansatta signalen detekteras av mottagaren. Den elektroniska driften av detektering flyttar effektivt ner bärvågen till 0 Hz, och viker signalerna med frekvenser under bärvågen ovanpå frekvenserna ovanför bärvågen. Sålunda summeras de övre och nedre sidbanden. Om det finns en fasförskjutning mellan dessa två, kommer kombinationen att ha en relativ amplitud på (1 + cos φ). Om φ var 180°, skulle flygplanets mottagare inte detektera någon underbärare (signal A3).

"Blandning" beskriver processen genom vilken en sidbandssignal omkopplas från en antenn till nästa. Växlingen är inte diskontinuerlig. Amplituden för nästa antenn stiger när amplituden för den aktuella antennen faller. När en antenn når sin toppamplitud har nästa och föregående antenn noll amplitud.

Genom att stråla från två antenner blir det effektiva fascentrum en punkt mellan de två. Således svepas fasreferensen kontinuerligt runt ringen – inte stegvis som skulle vara fallet med diskontinuerlig omkoppling mellan antenn och antenn.

I de elektromekaniska antennväxlingssystem som användes innan solid state antennväxlingssystem introducerades, var blandningen en biprodukt av hur de motoriserade omkopplarna fungerade. Dessa omkopplare borstade en koaxialkabel förbi 50 (eller 48) antennmatningar. När kabeln rörde sig mellan två antennmatningar skulle den koppla signal till båda.

Men blandning accentuerar en annan komplikation av en DVOR.

Varje antenn i en DVOR använder en rundstrålande antenn. Dessa är vanligtvis Alford Loop-antenner (se Andrew Alford ) . Tyvärr ligger sidbandsantennerna väldigt nära varandra, så att ungefär 55 % av den utstrålade energin absorberas av de intilliggande antennerna. Hälften av det återutstrålas och hälften skickas tillbaka längs antennmatningarna på de intilliggande antennerna. Resultatet är ett antennmönster som inte längre är rundstrålande. Detta gör att den effektiva sidobandssignalen amplitudmoduleras vid 60 Hz vad gäller flygplanets mottagare. Fasen för denna modulering kan påverka den detekterade fasen för underbärvågen. Denna effekt kallas "koppling".

Blandning komplicerar denna effekt. Den gör detta för att när två intilliggande antenner utstrålar en signal skapar de en sammansatt antenn.

Föreställ dig två antenner som är åtskilda av sin våglängd/3. I tvärriktningen kommer de två signalerna att summera, men i tangentiell riktning kommer de att ta bort. Allteftersom signalen "förflyttar sig" från en antenn till nästa kommer distorsionen i antennmönstret att öka och sedan minska. Toppförvrängningen inträffar vid mittpunkten. Detta skapar en halvsinusformad 1500 Hz amplituddistorsion i fallet med ett 50 antennsystem, (1 440 Hz i ett 48 antennsystem). Denna distorsion är i sig amplitudmodulerad med en 60 Hz amplitudmodulering (också cirka 30 Hz). Denna distorsion kan addera eller subtrahera med den ovan nämnda 60 Hz distorsionen beroende på bärarfasen. I själva verket kan man lägga till en förskjutning till bärvågsfasen (relativt sidbandsfaserna) så att 60 Hz-komponenterna tenderar att nollställa varandra. Det finns dock en 30 Hz-komponent som har en del skadliga effekter.

DVOR-designer använder alla möjliga mekanismer för att försöka kompensera dessa effekter. Metoderna som valts är viktiga försäljningsargument för varje tillverkare, där var och en berömmer fördelarna med sin teknik framför sina konkurrenter.

Observera att ICAO Annex 10 begränsar den värsta fallets amplitudmodulering av underbärvågen till 40 %. En DVOR som inte använde någon teknik för att kompensera för kopplings- och blandningseffekter skulle inte uppfylla detta krav.

Noggrannhet och tillförlitlighet

Den förutspådda noggrannheten för VOR-systemet är ±1,4°. Testdata indikerar dock att 99,94 % av tiden ett VOR-system har mindre än ±0,35° fel. Intern övervakning av en VOR-station kommer att stänga av den, eller övergå till ett standby-system om stationsfelet överskrider någon gräns. En Doppler VOR-beacon kommer vanligtvis att ändras eller stängas av när lagerfelet överstiger 1,0°. Nationella luftrumsmyndigheter kan ofta sätta hårdare gränser. Till exempel, i Australien, kan en primär larmgräns sättas så lågt som ±0,5° på vissa Doppler VOR-signaler. ^{[ citat behövs ]}

ARINC 711 – 10 januari 30, 2002, anger att mottagarens noggrannhet bör ligga inom 0,4° med en statistisk sannolikhet på 95 % under olika förhållanden. Varje mottagare som uppfyller denna standard kan förväntas prestera inom dessa toleranser.

Alla radionavigeringsfyrar måste övervaka sin egen utgång. De flesta har redundanta system, så att fel i ett system kommer att orsaka automatisk övergång till ett eller flera standby-system. Övervaknings- och redundanskraven i vissa instrumentlandningssystem (ILS) kan vara mycket stränga.

Den allmänna filosofin som följs är att ingen signal är att föredra framför en dålig signal.

VOR-beacons övervakar sig själva genom att ha en eller flera mottagningsantenner placerade bort från beaconen. Signalerna från dessa antenner bearbetas för att övervaka många aspekter av signalerna. De övervakade signalerna är definierade i olika amerikanska och europeiska standarder. Den huvudsakliga standarden är European Organization for Civil Aviation Equipment (EuroCAE) standard ED-52. De fem huvudparametrarna som övervakas är bäringsnoggrannheten, referens- och variabla signalmodulationsindex, signalnivån och förekomsten av skåror (orsakade av individuella antennfel).

Observera att signalerna som tas emot av dessa antenner, i en Doppler VOR-beacon, skiljer sig från de signaler som tas emot av ett flygplan. Detta beror på att antennerna är nära sändaren och påverkas av närhetseffekter. Till exempel kommer den lediga utrymmesvägförlusten från närliggande sidbandsantenner att vara 1,5 dB annorlunda (vid 113 MHz och på ett avstånd av 80 m) från signalerna som tas emot från sidbandsantennerna på bortre sidan. För ett avlägset flygplan blir det ingen mätbar skillnad. På liknande sätt är topphastigheten för fasändring som ses av en mottagare från tangentialantennerna. För flygplanet kommer dessa tangentiella banor att vara nästan parallella, men detta är inte fallet för en antenn nära DVOR.

Bäringsnoggrannhetsspecifikationen för alla VOR-fyrar definieras i International Civil Aviation Organisation Convention on International Civil Aviation Annex 10, Volym 1.

Detta dokument ställer in den värsta möjliga lagernoggrannheten på en konventionell VOR (CVOR) till ±4°. En Doppler VOR (DVOR) måste vara ±1°.

Alla radionavigeringsfyrar kontrolleras med jämna mellanrum för att säkerställa att de fungerar enligt tillämpliga internationella och nationella standarder. Detta inkluderar VOR-fyrar, avståndsmätutrustning (DME), instrumentlandningssystem (ILS) och icke-riktade fyrar (NDB).

Deras prestanda mäts av flygplan utrustade med testutrustning. VOR-testproceduren är att flyga runt fyren i cirklar på definierade avstånd och höjder, och även längs flera radier. Dessa flygplan mäter signalstyrkan, moduleringsindexen för referens- och variabla signaler och bäringsfelet. De kommer också att mäta andra utvalda parametrar, enligt önskemål från lokala/nationella luftrumsmyndigheter. Observera att samma procedur används (ofta i samma flygtest) för att kontrollera avståndsmätutrustning (DME).

I praktiken kan lagerfel ofta överstiga de som definieras i bilaga 10, i vissa riktningar. Detta beror vanligtvis på terrängeffekter, byggnader nära VOR, eller, i fallet med en DVOR, vissa motverkanseffekter. Observera att Doppler VOR-fyrar använder ett förhöjt jordplan som används för att höja det effektiva antennmönstret. Den skapar en stark lob i en höjdvinkel på 30° som kompletterar 0°-loben på själva antennerna. Detta grundplan kallas en motvikt. En motsats fungerar dock sällan exakt som man skulle hoppas. Till exempel kan kanten på motvikten absorbera och återutstråla signaler från antennerna, och den kan tendera att göra detta annorlunda i vissa riktningar än andra.

Nationella luftrumsmyndigheter kommer att acceptera dessa bäringsfel när de uppstår längs riktningar som inte är de definierade flygtrafikvägarna. Till exempel, i bergiga områden, kan VOR endast ge tillräcklig signalstyrka och bäringsnoggrannhet längs en inflygningsbana.

Doppler VOR-fyrar är i sig mer exakta än konventionella VOR eftersom de påverkas mindre av reflektioner från kullar och byggnader. Den variabla signalen i en DVOR är 30 Hz FM-signalen; i en CVOR är det 30 Hz AM-signalen. Om AM-signalen från en CVOR-fyr studsar från en byggnad eller kulle, kommer flygplanet att se en fas som tycks vara i fascentrum av huvudsignalen och den reflekterade signalen, och denna fascentrum kommer att röra sig när strålen roterar. I en DVOR-signal kommer den variabla signalen, om den reflekteras, att verka vara två FM-signaler med olika styrka och olika faser. Två gånger per 30 Hz-cykel kommer den momentana avvikelsen för de två signalerna att vara densamma, och den faslåsta slingan blir (kort) förvirrad. När de två momentana avvikelserna glider isär igen, kommer den faslåsta slingan att följa signalen med störst styrka, vilket kommer att vara siktlinjesignalen. Om fasseparationen för de två avvikelserna är liten, kommer den faslåsta slingan att bli mindre sannolikt att låsa sig på den sanna signalen under en större procentandel av 30 Hz-cykeln (detta kommer att bero på bandbredden på fasens utsignal komparator i flygplanet). I allmänhet kan vissa reflektioner orsaka mindre problem, men dessa är vanligtvis ungefär en storleksordning mindre än i en CVOR-fyr.

Använder en VOR

En mekanisk cockpit VOR-indikator

Oceanside VORTAC i Kalifornien

Om en pilot vill närma sig VOR-stationen från rakt österut måste flygplanet flyga rakt västerut för att nå stationen. Piloten kommer att använda OBS för att rotera kompassratten tills siffran 27 (270°) är i linje med pekaren (kallad primärindex ) överst på ratten. När flygplanet fångar 90° radialen (rätt öster om VOR-stationen) kommer nålen att centreras och Till/Från-indikatorn kommer att visa "Till". Lägg märke till att piloten ställer in VOR för att indikera det reciproka; flygplanet kommer att följa 90° radialen medan VOR indikerar att kursen "till" VOR-stationen är 270°. Detta kallas att "fortsätta inkommande på 090 radialen." Piloten behöver bara hålla nålen centrerad för att följa kursen till VOR-stationen. Om nålen glider utanför mitten skulle flygplanet vändas mot nålen tills det centreras igen. Efter att flygplanet har passerat VOR-stationen kommer Till/Från-indikatorn att indikera "Från" och flygplanet fortsätter sedan utgående på 270° radialen. CDI-nålen kan svänga eller gå till full skala i "förvirringens kon" direkt över stationen, men kommer att reagera när flygplanet har flugit en kort sträcka bortom stationen.

I illustrationen till höger, lägg märke till att kursringen är inställd med 360° (norr) vid det primära indexet, nålen är centrerad och Till/Från-indikatorn visar "TO". VOR indikerar att flygplanet är på 360° kurs (norr) till VOR-stationen (dvs. flygplanet är söder om VOR-stationen). Om Till/Från-indikatorn visade "Från" skulle det betyda att flygplanet var på 360° radien från VOR-stationen (dvs. flygplanet är norr om VOR). Observera att det absolut inte finns någon indikation på vilken riktning flygplanet flyger. Flygplanet kan flyga rakt västerut och denna ögonblicksbild av VOR kan vara ögonblicket då det korsade 360° radialen.

Testning

Innan en VOR-indikator används för första gången kan den testas och kalibreras på en flygplats med en VOR-testanläggning, eller VOT. En VOT skiljer sig från en VOR genom att den ersätter den variabla riktningssignalen med en annan rundstrålande signal, i en mening som sänder en 360° radial i alla riktningar. NAV-mottagaren är inställd på VOT-frekvensen, sedan roteras OBS tills nålen är centrerad. Om indikatorn visar inom fyra grader från 000 med FROM-flaggan synlig eller 180 med TO-flaggan synlig, anses den vara användbar för navigering. FAA kräver testning och kalibrering av en VOR-indikator inte mer än 30 dagar före en flygning enligt IFR.

Avlyssning av VOR-radialer

På kursavvikelseindikatorn väljs radialen och tillsammans visar nålen och TO/FR-flaggan flygplanets position.

Det finns många tillgängliga metoder för att bestämma vilken kurs man ska flyga för att fånga upp en radial från stationen eller en kurs till stationen. Den vanligaste metoden involverar akronymen TITPIT. Förkortningen står för Tune – Identify – Twist – Parallel – Intercept – Track. Var och en av dessa steg är ganska viktiga för att säkerställa att flygplanet är på väg dit det riktas. Ställ först in önskad VOR-frekvens på navigationsradion, för det andra och viktigast, Identifiera rätt VOR-station genom att verifiera morsekoden som hörs med sektionskortet. För det tredje, vrid VOR OBS-ratten till önskad radiell (FROM) eller kurs (TO) stationen. För det fjärde, kasta flygplanet tills kursindikatorn indikerar den radiella eller inställda kursen i VOR. Det femte steget är att flyga mot nålen. Om nålen är till vänster, sväng vänster 30–45° och vice versa. Det sista steget är när VOR-nålen är centrerad, vrid tillbaka flygplanets kurs till radialen eller kursen för att spåra radialen eller kursen som flygs. Om det är vind kommer en vindkorrigeringsvinkel att behövas för att hålla VOR-nålen centrerad.

Flygplan i NW-kvadrant med VOR-indikatorskuggning från 360 till 090 grader

En annan metod för att avlyssna en VOR-radial finns och ligger mer i linje med driften av en HSI ( Horizontal Situation Indicator) . De tre första stegen ovan är desamma; stämma, identifiera och vrida. Vid denna tidpunkt ska VOR-nålen förskjutas till antingen vänster eller höger. Om man tittar på VOR-indikatorn kommer siffrorna på samma sida som nålen alltid att vara de rubriker som behövs för att återföra nålen till mitten. Flygplanets kurs bör sedan vridas för att passa in i en av dessa skuggade rubriker. Om den görs på rätt sätt kommer denna metod aldrig att producera omvänd avkänning. Att använda denna metod kommer att säkerställa en snabb förståelse av hur en HSI fungerar eftersom HSI visuellt visar vad vi mentalt försöker göra.

I det intilliggande diagrammet flyger ett flygplan en kurs på 180° medan det befinner sig i en bäring på 315° från VOR. Efter att ha vridit OBS-ratten till 360°, böjs nålen åt höger. Nålen skuggar siffrorna mellan 360 och 090. Om flygplanet vänder sig till en kurs någonstans i detta intervall, kommer flygplanet att fånga upp radialen. Även om nålen böjer sig åt höger, är det kortaste sättet att svänga till det skuggade området en sväng åt vänster.

Se även

externa länkar