Radiopeilers

Richtingpeilers (Direction Finders) waren de eerste toepassing van radionavigatie. Deze worden nog steeds gebruikt in gebieden waar geen speciale navigatieapparatuur is geïnstalleerd en door de kleine luchtvaart. Richtingpeilers kunnen in principe de richting tot elke zender bepalen.

In vliegtuigen worden radiopeilers gebruikt in de langegolf en middengolfbanden (255 - 1606,5 kHz). In de hele wereld zijn Non Directional Beacons (NDB) in gebruik speciaal voor gebruik in de luchtvaart. Non Directional Beacons worden zowel gebruikt voor de navigatie onderweg (en-route) als voor de navigatie tijdens nadering en landing. Een baken dat voor nadering en landing wordt gebruikt wordt een locator genoemd.

Non Directional Beacons worden geïdentificeerd door twee letters (locator) of drie letters (en route baken). Deze letters worden in morse uitgezonden door middel van onderbreking van de draaggolf (A1 modulatie) of door modulatie met een toon van 1020 of 400 Hz (A2 modulatie).

Het belang van NDBs is de laatste jaren behoorlijk afgenomen door de toename van andere methoden voor radionavigatie. Het is voorzien dat de NDBs bij de implementatie van satellietnavigatie in Europa (Galileo) helemaal worden uitgefaseerd.

Automatic Direction Finder

In het vliegtuig wordt voor het navigeren met behulp van Non Directional Beacons gebruik gemaakt van een Automatic Direction Finder (ADF). Het ADF-systeem bestaat uit:

  • ADF-ontvanger,
  • ADF-bedieneenheid,
  • Loop-antenne (richtingbepaling) en een sense antenne (omnidirectioneel),
  • ADF-indicator (Radio Bearing Indicator).

VHF Omnidirectional Radio range system (VOR)

De Automatic Direction Finder heeft 2 typen grote nadelen. Ten eerste vindt de navigatie plaats op vrij lage frequenties met zeer onzekere propagatie-eigenschappen. Ten tweede heeft het vliegtuig voor een nauwkeurige richtingbepaling een vrij groot antennesysteem nodig. Om aan beide type nadelen tegemoet te komen werd een systeem ontwikkeld dat op een hogere frequentie werkt en met een eenvoudige antennesysteem in het vliegtuig kon worden ontvangen. Vanwege de eerste reden werd overwogen om ook voor de radiocommunicatie over te gaan naar hogere frequenties. Het lag dan ook voor de hand om communicatie en navigatie beide onder te brengen in de VHF band. Voor navigatiedoeleinden werd de 108 - 117,975 MHz band toegewezen en voor de communicatie 118 - 136 MHz.

Het toen ontwikkelde VHF Omnidirectional Radio range system (VOR) kwam aan beide problemen tegemoet. Het werkt in een hogere frequentieband en de richting was met eenvopudige apparatuur in het vliegtuig te bepalen. Bij de VOR straalt het grondstation een patroon uit van 360 verschillende radialen, overeenkomend met de magnetische koersen vanaf het VOR baken.

Dit wordt bereikt doordat het baken een signaal uitzendt met een antenne die roteert met 30 omwentelingen per seconde. De vliegtuigontvanger detecteert het ronddraaiende patroon als een VHF golf waarop een 30 Hz signaal gemoduleerd is. Daarnaast zendt het baken een VHF signaal uit op een subdraagolf van 9960 Hz dat met een 30 Hz signaal gemoduleerd is. Door de fase van de twee ontvangen 30 Hz signalen met elkaar te vergelijken, kan het vliegtuig bepalen op welk radiaal hij vliegt.

Op de draaggolf wordt de identificatie van het VOR-baken en vaak ook spraakinformatie (weersinformatie, landingsbaan in gebruik e.d.) uitgezonden. Elke 30 seconde wordt de 3 letter identificatie uitgezonden (in Morse, A2).

Distance Measuring Equipment (DME)

Met een VOR baken kan weliswaar eenvoudig de richting naar of van het baken worden bepaald maar niet de afstand tot het baken. Om de positie te bepalen zijn dan minstens 2 VOR-bakens in direct zicht nodig, zodat een kruispeiling kan worden gedaan. Om die reden wordt een VOR baken vaak gecombineerd met een Distance Measuring Equipment (DME) grondstation.

De werking van de DME berust op de meting van de looptijd van een door de DME boordapparatuur (interrogator) uitgezonden puls welke door het DME grondstation (transponder) na een vaste vertraging weer wordt teruggezonden. Uit het tijdverschil tussen de eerste uitgezonden puls en de ontvangst van het door de transponder teruggezonden puls kan de afstand tot het DME-baken worden bepaald. Zie hiervoor onderstaand plaatje.

Afstandsbepaling met een DME
De DME boordapparatuur meet het tijdverschil tussen uitzenden (1) en ontvangst (2) en gebruikt dit tijdsverschil om de afstand uit te rekenen.
(figuur gebaseerd op een figuur van NASA)

De DME werkt in het frequentiegebied van 962 - 1213 MHz. In deze band zijn 126 kanalen gedefineerd van 1 MHz breed. Teneinde de werklast van de piloot mbt het afstemmen van de VOR en de DME te vereenvoudigen zijn de frequenties van de VOR en de DME aan elkaar gekoppeld volgens onderstaande tabel.


TACAN

Het Tactical Air Navigation System (TACAN) is een militair systeem dat richtings- en afstandsinformatie levert met één grondstation. Het systeem is vergelijkbaar met de combinatie van een VOR en een DME grondstation. TACAN werkt evenals DME in de 962-1213 MHz band. DME interrogators die afgestemd worden op een TACAN grondstation verkrijgen geldige afstandsinformatie. Evenzo kan TACAN-boordapparatuur afgestemd worden op een DME transponder voor afstandsinformatie. Alleen de richtingsinformatie ontbreekt dan.

De richtingsinformatie (bearing) wordt bij TACAN aan boord van het vliegtuig gemeten door het faseverschil te meten van de amplitude gemoduleerde 3000 pulsparen per seconde die de transponder gemiddeld uitzendt tov vaste referentiepulsen.

TACAN vervult dus dezelfde functie als VOR-DME met de volgende voordelen:

  • Een antenne van een TACAN grondstation is veel kleiner dan die van een VOR grondstation.
  • Er is slechts één TACAN-antenne nodig op het vliegtuig, ipv twee voor VOR en DME.
  • De richting en afstandinformatie wordt over hetzelfde kanaal uitgezonden, hetgeen een efficienter gebruik van frequentieruimte, zenders en ontvangers geeft.



Terug naar boven.

 
© Peter Anker, Gids in Frequentieland.