DMEFSD系列原理

1、DME FSD系列原理胡明波前言 DME設(shè)備的掌握建議是以總體情況的掌握為主，因?yàn)榘寮O(shè)計(jì)的原因和設(shè)備本身的特點(diǎn)，對(duì)于40/45設(shè)備也好，后期的415/435設(shè)備也好，數(shù)字化程度很高，如果以傳統(tǒng)的方式去理解和掌握，肯定是進(jìn)入到計(jì)算機(jī)知識(shí)的范圍，到了這一步，我們還不如直接找個(gè)計(jì)算機(jī)硬件修理工來(lái)做維護(hù)維修和保養(yǎng)，意義不大。原 理波道選擇器發(fā) 射 機(jī)接 收 機(jī)距 離 電 路識(shí) 別 碼自 動(dòng) 駕 駛距離顯示板發(fā) 射 機(jī)接 收 機(jī)主要原理 在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)線電波的傳輸速度約為3108m/s；而在1海里（1.852km）的距離內(nèi)，電波往返一次所需的時(shí)間是12.36s，飛機(jī)只要計(jì)算出從發(fā)射詢問脈沖對(duì)到接收到

2、應(yīng)答脈沖對(duì)的時(shí)間，減去地面臺(tái)站的接收處理、產(chǎn)生應(yīng)答的時(shí)間，再除以12.36s，就可以知道飛機(jī)至地面臺(tái)之間的距離了。當(dāng)然，距離單位是海里nm。 地面臺(tái)站從接收到詢問脈沖開始計(jì)時(shí)，到發(fā)射應(yīng)答脈沖，這個(gè)對(duì)詢問脈沖的處理、產(chǎn)生應(yīng)答脈沖的過(guò)程所消耗的時(shí)間，統(tǒng)一規(guī)定為50s。設(shè)飛機(jī)計(jì)算出的時(shí)間段為t，飛機(jī)至地面臺(tái)之間的距離為R，地面臺(tái)的處理延遲時(shí)間為T（50s），那么距離的表達(dá)式為： R=(t-T)/12.36 (nm) 詢問和應(yīng)答脈沖之間的頻率相差63 MHz，也就是說(shuō)，地面臺(tái)的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)間的頻率差是63MHz。特性與特征它是利用測(cè)量電波在空間傳播時(shí)間來(lái)獲得距離信息的系統(tǒng)。但是它不是傳統(tǒng)意義上的無(wú)源

3、反射式的工作方式，而是利用轉(zhuǎn)發(fā)方式，把整個(gè)DME系統(tǒng)分成機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備兩部分，機(jī)載部分要完成發(fā)射接收的任務(wù)，最終在飛機(jī)上得到距離信息；地面設(shè)備要完成接收發(fā)射任務(wù)，把應(yīng)答信號(hào)輻射出去。機(jī)上詢問器產(chǎn)生具有固定時(shí)間間隔的脈沖對(duì)，經(jīng)過(guò)射頻調(diào)制后輻射出去，并開始計(jì)時(shí)，也就是輻射詢問信號(hào)并計(jì)時(shí)。地面的應(yīng)答機(jī)接收到詢問信號(hào)以后，做相應(yīng)的判別，確認(rèn)是有效的詢問以后，將產(chǎn)生一個(gè)譯碼脈沖，由這個(gè)脈沖去觸發(fā)下級(jí)的工作，最終觸發(fā)出應(yīng)答脈沖并調(diào)制、輻射。飛機(jī)接收到應(yīng)答脈沖，也要對(duì)應(yīng)答脈沖進(jìn)行判別，判斷是不是對(duì)自己發(fā)出的詢問的回答。在這個(gè)過(guò)程中，飛機(jī)采用的是頻閃效應(yīng)來(lái)判別的。在得到確認(rèn)后將比較詢問信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)間的時(shí)

4、間差，然后測(cè)量出飛機(jī)至地面臺(tái)之間的距離。 DME設(shè)備通常與VOR系統(tǒng)安裝在一起，形成-定位系統(tǒng)。 DME的信號(hào)覆蓋的信號(hào)覆蓋 DME 的覆蓋取決于飛機(jī)的飛行高度和地面臺(tái)周圍的場(chǎng)地情況，一般來(lái)講，在飛行高度6000米以上，航路DME作用距離應(yīng)該可以達(dá)到150海里以上，較好地形環(huán)境條件下在200海里左右；近進(jìn)區(qū)的DME一般來(lái)說(shuō)在1500米高度時(shí)要達(dá)到至少30海里，高度3000米情況下要達(dá)到至少50海里。3、地面臺(tái)的服務(wù)能力 飛行高峰期，可以為100架飛機(jī)服務(wù)。 4、測(cè)距誤差 一般在0至65海里范圍內(nèi)，誤差在0.12海里左右，也就是222米；在65海里以外，誤差在正負(fù)0.17海里左右，315米左右。

5、 5、波道 DME的每個(gè)工作波道分成詢問和應(yīng)答兩個(gè)頻率，頻率差是63 MHz。 DME的機(jī)載設(shè)備頻率在1025-1150MHz，地面設(shè)備頻率在962-1213MHz。一共是252個(gè)波道，詳細(xì)地分成X和Y模式，各126個(gè)波道，相鄰波道間隔為1MHz。應(yīng)用在民用航空的DME工作在X模式，Y模式一般用在軍事領(lǐng)域或者極特殊的位置上。波道的使用是要經(jīng)過(guò)民航管理部門同意指派的，并且依照波道分配表，按照合裝VHF設(shè)備的頻率來(lái)分配。對(duì)于飛行人員來(lái)說(shuō)，我們?cè)儐査鸇ME的頻率是多少，一般只能告訴你是哪個(gè)波道，不會(huì)告訴詳細(xì)的頻率的。 地面臺(tái)的識(shí)別碼為莫爾斯編碼，識(shí)別頻率為1350 Hz。脈沖屬性定義 0.9A 0.

6、5A0.1A0 脈沖間隔 脈沖屬性解釋 0.5A稱為脈沖的半幅點(diǎn)，脈沖前沿從0.1A到0.9A的時(shí)間段定義為脈沖上升沿，脈沖后沿從0.9A到0.1A時(shí)間段定義為脈沖下降沿，上升沿半幅點(diǎn)至下降沿的半幅點(diǎn)間的持續(xù)時(shí)間，定義為脈沖寬度。 DME工作時(shí)采用脈沖對(duì)形式，第一個(gè)脈沖上升沿半幅點(diǎn)與第二個(gè)脈沖上升沿半幅點(diǎn)間的時(shí)間間隔定義為脈沖間隔， 按照國(guó)際民航組織的相關(guān)規(guī)定，DME脈沖的寬度為3.50.5s，脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間（上升沿和下降沿）為2.50.5s。 定義脈沖的寬度，是為了保證DME系統(tǒng)統(tǒng)一的脈沖屬性，以使機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備和諧一致工作。 脈沖對(duì)的定義 3.5s 3.5s 12s 36s

7、12s 30s （a） （b） 主要測(cè)量參數(shù)和狀態(tài) 系統(tǒng)延遲 50s 脈沖間隔 12s 功率 峰值1000W（FSD40設(shè)備沒有這么高） 效率 根據(jù)軟件設(shè)定 最大應(yīng)答率 270090 Hz 最小應(yīng)答率 80050 Hz 識(shí)別頻率 1350 Hz頻閃效應(yīng) 頻閃效應(yīng)是“二次雷達(dá)”各類型設(shè)備中應(yīng)用廣泛的一種技術(shù)，在有的資料中也稱為閃頻效應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用“詢問-應(yīng)答”方式時(shí)，由于詢問者的數(shù)量不固定而且多數(shù)情況下幾乎是同時(shí)在詢問，應(yīng)答機(jī)接收到詢問信號(hào)確認(rèn)是正確的就必須進(jìn)行回答，這樣，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，應(yīng)答機(jī)發(fā)出的脈沖串里會(huì)包含著對(duì)多架飛機(jī)的應(yīng)答。同樣，對(duì)某一架飛機(jī)來(lái)講，發(fā)射的詢問脈沖對(duì)的位置是隨機(jī)的，飛機(jī)會(huì)

8、收到幾乎所有的應(yīng)答脈沖串，它只有撿出對(duì)自己的應(yīng)答，才能正確測(cè)距；否則距離顯示就不準(zhǔn)確了。為了解決這個(gè)問題，DME的機(jī)載設(shè)備利用頻閃效應(yīng)來(lái)拾取對(duì)自己發(fā)射詢問脈沖的應(yīng)答，通俗簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是將發(fā)射出去的詢問脈沖總體構(gòu)架進(jìn)行記憶，接收到應(yīng)答脈沖之后，用記憶的構(gòu)架去套接收的脈沖串，達(dá)到一定的比例，就可以認(rèn)為是自己的應(yīng)答，之后進(jìn)行相應(yīng)的處理就可以了。同樣的道理，對(duì)于DME為單架飛機(jī)服務(wù)，雖然只有一個(gè)飛機(jī)詢問，但是DME自己還要發(fā)填充脈沖，填充脈沖是隨機(jī)產(chǎn)生的，飛機(jī)也會(huì)收到，如果全部認(rèn)為是對(duì)自己的應(yīng)答，無(wú)疑也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的定位。 識(shí)別 DME和其他導(dǎo)航設(shè)備一樣，必須有自己的識(shí)別碼 識(shí)別編碼統(tǒng)一按照MORSE電

9、報(bào)編碼進(jìn)行。莫爾斯碼是由點(diǎn)、劃編制的，點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間為0.1-0.125秒，劃長(zhǎng)為點(diǎn)的三倍；一個(gè)字母中點(diǎn)-劃或點(diǎn)-點(diǎn)之間的間隔相差一個(gè)點(diǎn)的長(zhǎng)度，就是碼元間隔。字母與字母之間的間隔為一個(gè)劃長(zhǎng)，就是碼字間隔。DME系統(tǒng)每30秒發(fā)射一次識(shí)別碼。在與ILS或VOR配裝聯(lián)機(jī)操作時(shí)，聯(lián)裝VHF設(shè)備30秒內(nèi)發(fā)3次識(shí)別，DME發(fā)1次。如果DME作為識(shí)別碼的主控設(shè)備，那么30秒內(nèi)產(chǎn)生4次識(shí)別，前3次送給聯(lián)裝設(shè)備，第4次自己發(fā)射。但是如果沒有聯(lián)機(jī)只是合裝在一個(gè)位置，只能是自己忙自己的了。在DME發(fā)射的脈沖中，識(shí)別信號(hào)的優(yōu)先級(jí)最高，應(yīng)答脈沖次之，填充脈沖級(jí)別最低。在識(shí)別信號(hào)發(fā)射過(guò)程中，為保證識(shí)別信號(hào)的準(zhǔn)確，其他信號(hào)包

10、括應(yīng)答、填充脈沖都沒有了，被抑制掉了。發(fā)射封閉 由于地物的反射，DME接收到的信號(hào)中包含著大量的多路徑反射回波，這些波的強(qiáng)度足以觸發(fā)應(yīng)答，并且其屬性與直達(dá)波相同，這種情況會(huì)造成測(cè)距誤差。為避免這些回波的影響，DME采取三種方式抑制回波干擾，分別是寂靜時(shí)間、短距回波抑制、長(zhǎng)距回波抑制。DME在接收到一次有效的詢問脈沖后，在輸出譯碼脈沖的同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)抑制信號(hào)，抑制譯碼器的工作，使稍后到達(dá)的信號(hào)不進(jìn)行譯碼。這是寂靜時(shí)間的基本意義。對(duì)于近距離的回波，可能其脈沖對(duì)的第一個(gè)脈沖和正常脈沖對(duì)中的第二個(gè)脈沖有部分的重疊，影響判斷，采用短距回波抑制可以較好地解決。對(duì)于遠(yuǎn)距離地物造成的回波，回波的脈沖將獨(dú)立并完

11、整地到達(dá)接收機(jī)，利用長(zhǎng)距回波抑制能夠解決問題。一般地，寂靜時(shí)間范圍為12170微秒，短距回波抑制為78微秒左右，長(zhǎng)距回波抑制在23340微秒左右。一般來(lái)說(shuō)，地物影響不大，采用寂靜時(shí)間就行了，對(duì)于比較確定的遠(yuǎn)距離影響，才采用長(zhǎng)距回波抑制。因?yàn)殚L(zhǎng)距回波抑制時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)影響到后續(xù)脈沖的接收。概況 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) Control system控制器 CTR監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng) Monitoring System監(jiān)視器A MRA 監(jiān)視器B MRB 測(cè)試詢問器 MIN 應(yīng)答機(jī)應(yīng)答機(jī) Transponder System 應(yīng)答機(jī)總線接口 TBI 頻率產(chǎn)生器 TFS 接收機(jī) TRC 處理器 TPR 調(diào)制器 TMP

12、 驅(qū)動(dòng)發(fā)射機(jī) TTP 1KW功放 AKW（FSD-40設(shè)備沒有） 電源系統(tǒng)電源系統(tǒng) Power supply system 電源 TPS BCPS單元 BCPS 交直流轉(zhuǎn)換器 AC/DC 電池管理單元 - 射頻部分射頻部分 RF Path 雙工器 DPX 驅(qū)動(dòng)/合成器 DRC 三端環(huán)流器 25W，50歐姆同軸負(fù)載 同軸繼電器（僅FSD-45有） 10分貝衰減器 接口系統(tǒng)接口系統(tǒng) Interface System 關(guān)聯(lián)的音頻接口 IFV 輸入輸入/輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng) I/O System 本地控制狀態(tài)單元 LCSU 控制和狀態(tài)板 CSB 顯示和控制 INC RS-232接口 IRS 附加附加的一些

13、東西還包括遙控器RCSI，狀態(tài)顯示器SI，調(diào)制解調(diào)器、20分貝衰減器，5W，50歐姆負(fù)載等。發(fā)射機(jī)處理器執(zhí)行以下主要任務(wù)發(fā)射機(jī)處理器執(zhí)行以下主要任務(wù) 應(yīng)答機(jī)的管理 數(shù)字化和視頻處理 主延遲的控制和調(diào)整 峰值功率和脈沖整形的控制和調(diào)整 監(jiān)視器處理器執(zhí)行以下主要任務(wù)： 監(jiān)視器的管理 產(chǎn)生詢問產(chǎn)生詢問RF脈沖對(duì)脈沖對(duì)以執(zhí)行監(jiān)視功能 評(píng)估應(yīng)答機(jī)應(yīng)答信號(hào)和接收機(jī)靈敏度 出現(xiàn)故障時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的換機(jī)或關(guān)閉動(dòng)作 環(huán)境狀態(tài)改變等情況下確保監(jiān)視器工作的獨(dú)立性軟件包軟件包 包括應(yīng)答機(jī)SW，監(jiān)視器SW，LCSU SW，PC WIN 管理者軟件，WIN ADRACS和WIN QUUIPMENT MANAGER軟件等，主要功能如下：?jiǎn)C(jī)設(shè)置和校準(zhǔn)調(diào)制和發(fā)射機(jī)控制信號(hào)產(chǎn)生監(jiān)視應(yīng)答機(jī)的輸出信號(hào)支持系統(tǒng)的維護(hù)