全向信标DVOR原理资料
伏尔导航原理分析
伏尔导航原理分析摘要在航空无线电导航技术发展的今天，许多先进的导航设备应用到航空导航领域当中。
伏尔系统作为近距导航系统之一，在航空导航领域发挥了极大作用。
本文主要是简要介绍伏尔系统的工作原理，提出此系统的优点与缺点，分析测角不精确的原因，并且给出一些解决方法。
伏尔系统是通过比较可变相位信号与基准相位信号之间的相位差来确定飞机相对于伏尔地面台磁北方向的方位角。
伏尔系统有两部分组成，伏尔地面台发射信号，机载设备接收、处理、显示信号。
这些系统也在随着时间的推移，慢慢地更新换代，由CVOR 发展到如今的DVOR。
DVOR克服了一些CVOR的缺点，但是仍有一些因素影响着DVOR的测量精度。
解决伏尔系统存在问题，需要从技术与管理方面共同下手。
关键词：导航伏尔多普勒Analysis of the Principle of VOR NavigationABSTRACTNowadaysw, with the development of aeronautical radio navigation technology, many advanced navigation equipments are applied in the field of Aeronautical navigation. As one of the short-range navigation systems, VOR system plays a very important role in the field of aviation navigation. This paper mainly introduces the working principle of the vole system, puts forward the advantages and disadvantages of the system, analyzes the causes of inaccurate angle measurement, and gives some solutions. The VOR system determines the azimuth of the aircraft relative to the north direction of the VOR ground station by comparing the phase difference between the variable phase signal and the reference phase signal. The vole system consists of two parts: the vole ground station transmits signals, and the airborne equipment receives, processes and displays signals. These systems are also gradually updated over time, from CVOR to today's DVOR. DVOR overcomes some shortcomings of CVOR, but there are still some factors that affect the measurement accuracy of DVOR. To solve the problems of vole system, we need to work together from the aspects of technology and management.Keywords: Navigation VOR Doppler目录摘要 ............................... 错误!未定义书签。
伏尔(VOR)导航系统
伏尔(VOR)导航系统伏尔导航系统伏尔导航系统(omnidirectional range—VOR)是空中导航用的甚高频全向信标。
这种系统能使机上接收机在伏尔地面台任何方向上和伏尔信号覆盖范围内测定相对于该台的磁方位角。
伏尔导航系统出现于20世纪30年代，是为了克服中波和长波无线电信标传播特性不稳定、作用距离短的缺点而研制的导航系统,是甚高频（108～118兆赫）视线距离导航系统。
飞机飞行高度在 4400米以上时，稳定的作用距离可达200公里以上。
原理伏尔导航系统通过比较两个30赫信号的相位来确定飞机对伏尔台的方位。
一个30赫信号是固定的基准相位信号，先在9960赫副载频上以±480赫频偏调频，用副载频再对甚高频调幅，以伏尔导航系统全向方式辐射。
一个30赫信号是可变相位信号，用两对正交奥尔福德环形天线在双边带上辐射旋转∞场型。
天线系统两种辐射输出合成为旋转30次每秒的心脏形场型。
载频上还有以1020赫调幅的莫尔斯码识别信号和话音。
在接收端，外来信号经放大、调幅检波后分成三路：一路经副载频滤波、限幅、鉴频和30赫滤波后输入比相器,这是固定相位信号;一路经30赫滤波直接至比相器,这是可变相位信号;再一路是莫尔斯识别码和话音输出。
比相器对两个相位信号比相，得出飞机对伏尔地面台的磁方位角。
性能与特点性能伏尔导航系统应用在航路上和终端区。
在航路上,它构成航道和航道网的基准,也是仪表飞行时的必要装备。
航路上使用的伏尔台的辐射功率为200瓦，作用距离随飞行高度而变化。
在小高度上仅30海里，大高度上最远可达200海里。
终端区伏尔台用于引导飞机进场,辐射功率50瓦,作用距离25海里以上。
终端伏尔台与仪表着陆系统中的航向信标使用相同频段，即108～112兆赫,装备仪表着陆系统的机场不再装备伏尔导航系统。
优点伏尔导航系统与地美依导航系统合装在一起成为极坐标导航方式，既提供方位，又提供距离。
地美依导航系统与塔康导航系统的测距部分完全相同，伏尔导航系统与塔康导航系统合装在一处，就是伏尔塔克导航系统，属于军用和民用共用系统。
THALESDVOR4000全向信标频率偏移的分析与维修
THALES DVOR4000全向信标频率偏移的分析与维修摘要：在目前航路及机场导航设备中，使用意大利THALES生产的DVOR4000设备比较多。
为了航行安全，飞机需要去接收到正确的全向信标信息。
因此，如果全向信标台的载波频率、识别码等主要参数故障，机载设备就接收不到正确的台站信号，从而影响飞行安全。
平时，在设备排故过程中，一般会采用更换板件的维修方式，将板故障板件进行替换，以保证设备快速修复，保证设备的完好率。
在往往每个台站的备件数量较少，或者常常只有一些易损备件。
而通常损坏的板件维修都需要送到厂家或者指定地维修单位，周期长，费用高，不利于配件的冗余安全性。
因此如果能自行修复备件则为“多快好省”。
本文介绍了THALES DVOR4000设备载波频率和上边带频率发生偏移，根据设备的工作原理进行分析，发现故障点并进行排除，实现设备的元件级的自主维修。
关键词：DVOR4000 全向信标频率偏移故障分析维修引言：某导航台THALES DVOR4000设备的设备载波频率和上边带频率发生故障，监控器窗口显示为“故障”，其参数为：MOD.Depth9960Hz AM 16.7% 红色告警Carrier frequency 1134857.5Hz （正常值为111.2MHz ) 红色告警Upper Sidband frequency 红色告警据此判断为设备载波频率和上边带频率发生偏移，下边带频率正常。
需要对其进行维修处理，以保证台站设备的完好率。
一，THALES DVOR4000设备工作原理介绍THALES DVOR4000设备是由意大利THALES公司生产的DVOR全向信标设备，它可以为航空器提供准确的导航台的方位信息。
通常与DME（测距仪）合装，用于定位、导航。
它目前在我国的民航导航设备中运用数量较多，在航路或机场都有安装。
DVOR4000全向信标设备，给航空器发送基准相位信号和可变相位信号，并通过信号的相位控制，在空中合成一个调制信号给飞机，飞机经过解调获知导航台的方位信息。
VHF全向信标(VOR)系统—介绍
缩略语
ACP DEU DFCS DME EFIS FCC FDAU FMC HSI ILS LCD MCP NAV NCD PWR REU RF RMI VOR
— 音频控制面板 — 显示电子组件 — 数字式飞行控制系统 — 测距机 — 电子飞行仪表系统 — 飞行操纵计算机 — 飞行数据获取组件 — 飞行管理计算机 — 水平状态显示器 — 仪表着陆系统 — 液晶显示 — 模式控制面板 — 导航 — 无计算数据 — 电源 — 遥控电子组件 — 无线电频率 — 无线电磁指示器 — 甚高频全向信标
34—51—00—001 Rev 3 10/03/2000
VHF 全向信标（VOR）系统 — 介绍
目的
VHF 全向信标（VOR）系统是从 VOR 地面站向飞机提供磁方向 数据的导航辅助系统。
VOR 地面站发射可提供从 000 度到 359 度范围的磁射线信息 的信号。所有 VOR 地面站将 000 度基准设定到磁北方向。
34—51—00—005 Rev 4 07/21/2000
有效性 YE201
34—51—00
34—51—00—001 Rev 3 11/15/2000
有效性 YE201
VHF 全向信标（VOR）系统 — 介绍
34—51—00
VOR 系统 —概述
概述
VOR 系统有两个甚高频全向信标／指点信标（VOR／MB）接收机。 接收机有 VOR 和指点功能。本节只包括 VOR／MB 接收机的 VOR 工作。
导航控制面板电路提供 115V 交流电用于控制面板工作。机长控 制面板从交流备用转换汇流条获得电源。副驾驶控制面板从交流转换 汇流条 2 获得电源。
导航控制面板接收 28V 直流电用于控制面板监控工作并且当调 谐 ILS 频率时用于 ILS 调谐输出。机长控制面板从 28V 直流备用汇 流条，导航传感器直流－1 电路跳开关获得 28V 直流电。副驾驶控制 面板从 2 号 28V 直流汇流条，导航传感器直流－2 电路跳开关获得 28V 直流电。
甚高频全向信标
Very High Frequency Omnidirectional Radio Range是一种用于航空的无线电导航系统。
其工作频段为108.00 兆赫- 117.95 兆赫的甚高频段，故此得名。
VOR是以地面设施上放射出30Hz回转的心型图形后，撘载受讯机会输出30Hz之讯号。
另外，地面设施也会发送出不含方位数据，由基准30Hz讯号变调而成的无向性讯号。
两个30Hz之间之向位差就成为地面上之磁方位。
使用VHF的VOR虽然容易因为地面发送设施附近之地形影响而产生误差，但是由于不受空间波的妨碍而没有传送特性之变动。
地面设施的基地误差是VOR的缺点。
一般来说，在地面发送讯号站半径五百公尺以内没有树木，没有大型反射建筑物的平滑地面，通常是设置VOR基地之地点，但是，由于预定场所通常不得已会选在非良好条件的地方，这时候就可以设置多普勒VOR（D-VOR）。
D-VOR乃利用广开口面天线使误差减小，在其半径6.7公尺的圆周上等间隔地设置50基Alford环型天线，然后在一圆中心设置传统型VOR （Conventional VOR）的天线。
中心天线乃无指向性的放射以30Hz进行振幅调变后所得之连续波，此讯号是方位的基本讯号，至于圆周上配列的Alford环型天线，则由中心所放射的讯号周波数，顺次传送9960Hz高连续波过去。
VOR系统于1949年被国际民航组织批准为国际标准的无线电导航设备，是目前广泛使用的陆基近程测角系统之一。
VOR台的发射机有两种形式即普通VOR(CVOR)和多普勒VOR(DVOR)。
机载VOR接收机对两种VOR台都是兼容的。
中国民航引进安装的VOR地面信标台自1987年以来多以DVOR为主。
VOR发射机发送的信号有两个：一个是相位固定的基准信号；另一个信号的相位随着围绕信标台的圆周角度是连续变化的，也就是说各个角度发射的信号的相位都是不同的。
向360度(指向磁北极)发射的与基准信号是同相的（相位差为0），而向180度(指向磁南极)发射的信号与基准信号相位差180度。
多普勒效应在全向信标导航中的应用_王霜
第19卷 第6期长 春 大 学 学 报V o l .19 N o .6 2009年6月J O U R N A LO FC H A N G C H U N U N I V E R S I T YJ u n e 2009 收稿日期:2009-03-10作者简介:王霜(1970-),女,吉林长春人,工程师,主要从事雷达导航设备维护维修方面的研究。
多普勒效应在全向信标导航中的应用王 霜1,孙丽环1,王春光2(1.民航吉林空中交通管理分局,吉林 长春 130039;2.空军航空大学 航空理论系,吉林 长春 130022)摘 要:民航飞机在飞行过程中,需要随时接收地面台发射的导航信号,以确定自己的位置。
目前应用最广泛的多普勒全向信标机,其导航信号中的可变信号是通过多普勒效应产生的。
通过分析多普勒效应的产生过程,结合全向信标机的工作原理,可以对全向信标导航信号的实现有一个概念性的了解。
关键词:多普勒效应;全向信标;方位角导航;比相中图分类号:T N 967.5 文献标识码:A 文章编号:1009-3907(2009)06-0019-030 引 言航行中的飞机,必须随时确定自己的位置。
确定飞机位置的方法很多,例如航管雷达定位、机载定位系统、卫星定位系统等等,目前应用较多的定位方式是地面导航台定位。
地面导航台利用发射和接收无线电波,测量飞机相对于导航台的方位、距离等信息,给飞机一个水平方位角引导或距离引导,即方位角导航和距离导航。
多普勒全向信标机属于方位角导航设备。
全向信标导航,首先由地面台站向空中辐射无线电信号,飞机接收到信号后,经过分析和处理,得到相对于地面台磁北方位的方位角。
由于地面导航台站的经纬度是已知的,因而飞机可以据此确定当时的位置。
1 全向信标导航的基本工作原理全向信标导航系统由地面发射机和机载接收机组成。
机载接收机接收并处理地面台发射的带有方位信息的信号,处理后通过仪表时显示,提供给飞行员飞机相对地面台的磁方位。
764厂DVOR900及DME900型设备原理浅析杨东霖
764厂DVOR900及DME900型设备原理浅析杨东霖发布时间：2021-08-24T07:28:52.848Z 来源：《中国科技人才》2021年第13期作者：杨东霖[导读] 各地都缺乏相关维护经验。
通过对相关技术资料的学习，总结出DVOR900与DME900设备的系统组成和简单的工作原理。
民航福建空管分局福建省福州市 350000摘要：福建空管分局即将更新的DVOR900与DME900设备对于民航空管系统是一套新设备，各地都缺乏相关维护经验。
通过对相关技术资料的学习，总结出DVOR900与DME900设备的系统组成和简单的工作原理。
关键词：DVOR900；DME900；系统组成DVOR与DME是现阶段世界民用航空使用最为广泛的陆基导航系统之一。
DVOR/DME是航空器在航路飞行过程中的主要导航设备，同时DVOR/DME系统也可以配置在终端区，为航空器提供进离场服务。
全国乃至全世界都有非常完备的DVOR/DME组成的航路网，为航空器的飞行提供可靠的保障。
福建空管分局在2020年即将更新一套全新的DVOR/DME设备，本套设备完全由天津764厂自主研发，是首套正式得到民用航空许可证的国产DVOR/DME设备。
在为我国科技实力感到骄傲的同时，如何维护好这套新设备成为一个重要课题。
天津764厂的DVOR900与DME900设备在此之前较多的为军用飞机提供服务，福建空管分局作为首批引进本套设备的民用航空单位，对本套设备的了解较少，亦无法从其他空管分局站得到技术支持，在通过查阅相关技术资料后，对设备的总体组成有一定了解。
DME900型测距仪包括：接收机部分、发射机部分、监控单元、询问单元、本地控制及状态显示单元、遥控单元、双工器、电源系统。
1、双工器与接收机部分双工器负责控制一部应答器连接上天线，另一部应答器连接假负载。
飞机发射的询问信号与测试询问信号通过双工器被接收机接收。
接收机由射频前置放大器、电调预选器、对数放大器、中频放大器及半幅探测单元五部分组成。
4000型多普勒全向信标软件系统技术分析
165中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.04 （下）4000型多普勒全向信标是立足于多普勒效应原理的基础之上完成测向的。
在具体实践过程中，将机载接收机与全向信标地面设备合理地配合起来，从而使机载接收机更好地检测地面VOR 信标台磁方位角。
在检测过程中，如果是在航线上面，相关的工作人员还可以使用两个VOR 信标台或者是一个测距机（DME ）与一个VOR 信标台来完成飞机定位工作，引导飞机，使飞机能够沿线飞行；但是假如VOR 信标台设在了机场附近，则可以利用辅助仪表着陆系统引导飞机出港，在飞机出港的同时还可以引导飞机安全着陆。
1 DVOR4000系统软件概要研究4000型DVOR 系统主要是由基于AF （音频）子组件和RF （射频）子组件的硬件与控制硬件的软件组成，并且该系统软的自动化程度也相对较高。
DVOR 4000的软件主要由四大模块结构构成，分别是发射机软件模块、监视器软件模块、LRCI 软件模块以及WINADRACS 用户应用软件模块。
这些模块主要是为了能够有效地执行并完成设备本身的自检、运转以及监控等功能。
为此，要想使4000型多普勒全向信标设备正常运行，就要深入研究其系统软件的整个执行过程，对其软件有一个全面系统的认识。
通过上文的简单概述可以得知，DVOR4000软件主要包括发射机软件模块、监视器软件模块、LRCI 软件模块以及WINADRACS 用户应用软件模块等四部分，且DVOR4000软件主要是执行启动、调制、发射机控制以及信号生成与监督信号的任务。
除此以外，日常设备的检测、维护、监视以及检修等工作也是通过安装在计算机里面的监控软件WINADRACS 进行的。
2 DVOR4000系统软件特点2.1 技术先进且设计合理4000型多普勒全向信标设备在其发射机以及监控器都设有其自身的中央微处理芯片，不仅处理速度相对较快，计算也较为精准，且都是使用较为精确的傅里叶变换算法进行采样、计算以及检测监控信号等工作。
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7
航道偏离指示
• •
• •
B
L2
•
•
•
•
F
N
L1 L2
OBS=
DVOR
E
• •
• •
A
•
G
•
•
•
•
C
• •
•
航道偏离杆永远偏向预选航道所在的方向；
航道偏离指示与飞机的磁航向无关。
L1
D
• •
• •
向/背（To/From）台指示
• •
• •
TB
L2
•
T/F
• •
无指示 F
•
u2d(t)=K2dsin(OBS /2)
多普勒效应（4） 接收天线不动，发射天线绕圆周运动（1）
N
fR
R
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
fR
R
C
R
fd fd mB
A
C
AΩt
–f dm
D
多普勒效应（5）
接收天线不动，发射天线绕圆周运动（2）
N
fR
R
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
fR
R
C
在磁北方向
vR1=vRsin t
Hz
o FFFFFfFF
t
M =270º
30Hz AM o
30Hz FM o
N
DVOR
30Hz AM o 30HzF M
t
=0º
t 30Hz AM
o 30HzFM30 oHz FM
t =180º
t =90º
t
o
t
3
载波频率：f =108.00～117.95MHz 副载波频率:FS=9960Hz±1% 30Hz AM、30Hz FM 信号频率：F=30Hz±1%（Ω=2πF） 识别音频频率：1020Hz±50Hz 调频指数：kf=2 R/ =16±1（即最大频偏 Fm=480Hz±30Hz） mA=30%±2%，mf=30%±2%，m B 最大不超过 30% ， m C 尽量接 近（但不超过）10% 中国民航不使用 DVOR 的话音功能
t
...
1/1440s
t 偶混合函数：fe(t)=cos 平方 1440πt
fo(t) + fe(t) =1
5
边带天线的馈电 （2）
取样载 波
LSB 振 荡器 f－ 奇99、60偶Hz混 合 函数产生 器
功 放
奇、偶混合 函数 奇、偶混合函 数
USB 振荡
功
器
放
f+9960Hz
调奇
幅
LSB 偶
电
路2 LSB
DVOR 辐射场的幅度谱 （不包括话音）
f-9960Hz
f-1020Hz
f
f-30Hz
f+1020Hz f+30Hz
f+9960Hz
4
DVOR 信标的工作过程
载波发射机
1020Hz 音频信号发生器
Morse 码发生器
载波发生器
cos t
模拟开关 gm(t)
调幅电路
功放
取样载波
sin t 30Hz AM 信号发生器
L1 L2
D
L1 F
N
OBS=
•
E
• •
•
•
•
• •
DVOR
T or F？
A
• •
•
T
•
•
C
• •
•
G T
指示飞机的方位、航向等信息。
T/F 无指示
及载波三者在空间叠加而成的。
23 24 25 26 27 LSB
6
频率关系：调幅信号有 3 个频率分量，即载波 ωc ，上边频 ωc+
和下边频 ωc-
。
幅度关系：上、下两个边带信号的幅度相等，且 ma=2Us/Uc≤1，Us
为边带信号的幅度。
相位关系：即 USB 超前（滞后）载波的相位等于 LSB 滞后（超前）
ห้องสมุดไป่ตู้
fd
fT
vR1 c
fT vR sin t c
fdm sin t
fdm 为多普勒频率的最大值在θ方向
fd fdm sint
相位中含有方位θ信息
1
多普勒效应（6） 接收天线不动，发射天线绕圆周运动（3）
fd
o t
N
fd fd
o
W t
Eo
t
S fd
o
t
二、30Hz 可变相位信号的产生（1）
N
fR
30Hz AM 信号与 30Hz FM 信号同频
30Hz AM 信号的相位与θ无关
在 N 方向，30Hz AM 信号与 30Hz FM 信号同相
30Hz 基准相位信号：sin t
DVOR 信标的辐射场（2）
30Hz 基准相位信号（30Hz AM）： sin t
30Hz 可变相位信号（30Hz FM）： sin( t +θ)
载波的相位。
机载系统应完成的任务
1.给出预选航道；
2.保证飞机沿预选的航道飞行；
3.自动测定相应角度（方位）。
水平极化天线
自检 音量调整
频率选择
识别音频/话音
控制盒 音频 至内话系统
接收机 （108~ 117.95 MHz）
航道偏离 向/背台 警告旗
水平状态 HSI 显示器
方位
电磁 指示器 RMI
VOR 机载接收机--航道偏离指示
上边带振荡器 f+9960Hz
下边带振荡器 f-9960Hz
功放 功放
iU(t)
开关网络 iL(t)
边带发射机
USB LSB
N USB 3 2 1 48 47
R o
23 24 25 26 27 LSB
边带天线的馈电 （1）
... ...
fo(t) 1
0 1/720s fe(t)
1
0
... 奇混合函数：fo(t)=sin 平方 1440πt
DVOR 原理 DVOR 系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应
多普勒效应（1） 当发射天线与接收天线之间存在相对运动时，接收天线感应的电动势的频率就不 再等于发射天线馈电的频率，这种现象就称作多普勒效应。
多普勒效应（2） 接收天线不动，发射天线向着接收天线在同一直线上运动 ---频率升高
多普勒效应（3） 接收天线不动，发射天线远离接收天线在同一直线上运动 ---频率降低
在 N 方向，30Hz AM 信号与 30Hz FM 信号同相
在非 N 方向，30Hz FM 信号的相位总是超前 30Hz AM 信号的相位。
30Hz AM 信号与 30Hz FM 信号之间的相位差代表飞机的磁方位（或
称为 VOR 径向角）
DVOR 信标的辐射场（3）
30HzAM
o
t
30HzFM30
R
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
C
fR 在θ方向接收信号的频率
R fd fdm sint
在θ方向接收的信号
为调频波，其中调制信号为 sin( t+θ)
在 DVOR 中，称为 30Hz 可变相位信号 （30Hz FM）
2
DVOR 信标的工作原理
DVOR 信标的辐射场（1）
30Hz 基准相位信号（30Hz AM）
2
调奇 幅 电 U偶SB 路 USB
1～ 23
D
A
1
1
C
B
1
251 ～
227 ～
24
D
A
2
2
C
B
2
2
26 ～
28
载波、上边带与下边带之间的关系 （1）
N USB
2 1 48
3
47
o
sin t，gm(t) 对载波的调幅是在机内实现的； cos[ st+kf cos( t+θ)对载波的调幅是在
f
空间叠加实现的，是由辐射的 USB、LSB