DMEFSD系列原理

1、DME FSD系列原理胡明波前言 DME設備的掌握建議是以總體情況的掌握為主，因為板件設計的原因和設備本身的特點，對于40/45設備也好，后期的415/435設備也好，數(shù)字化程度很高，如果以傳統(tǒng)的方式去理解和掌握，肯定是進入到計算機知識的范圍，到了這一步，我們還不如直接找個計算機硬件修理工來做維護維修和保養(yǎng)，意義不大。原 理波道選擇器發(fā) 射 機接 收 機距 離 電 路識 別 碼自 動 駕 駛距離顯示板發(fā) 射 機接 收 機主要原理 在實際應用中，無線電波的傳輸速度約為3108m/s；而在1海里（1.852km）的距離內，電波往返一次所需的時間是12.36s，飛機只要計算出從發(fā)射詢問脈沖對到接收到

2、應答脈沖對的時間，減去地面臺站的接收處理、產(chǎn)生應答的時間，再除以12.36s，就可以知道飛機至地面臺之間的距離了。當然，距離單位是海里nm。 地面臺站從接收到詢問脈沖開始計時，到發(fā)射應答脈沖，這個對詢問脈沖的處理、產(chǎn)生應答脈沖的過程所消耗的時間，統(tǒng)一規(guī)定為50s。設飛機計算出的時間段為t，飛機至地面臺之間的距離為R，地面臺的處理延遲時間為T（50s），那么距離的表達式為： R=(t-T)/12.36 (nm) 詢問和應答脈沖之間的頻率相差63 MHz，也就是說，地面臺的接收機和發(fā)射機間的頻率差是63MHz。特性與特征它是利用測量電波在空間傳播時間來獲得距離信息的系統(tǒng)。但是它不是傳統(tǒng)意義上的無源

3、反射式的工作方式，而是利用轉發(fā)方式，把整個DME系統(tǒng)分成機載設備和地面設備兩部分，機載部分要完成發(fā)射接收的任務，最終在飛機上得到距離信息；地面設備要完成接收發(fā)射任務，把應答信號輻射出去。機上詢問器產(chǎn)生具有固定時間間隔的脈沖對，經(jīng)過射頻調制后輻射出去，并開始計時，也就是輻射詢問信號并計時。地面的應答機接收到詢問信號以后，做相應的判別，確認是有效的詢問以后，將產(chǎn)生一個譯碼脈沖，由這個脈沖去觸發(fā)下級的工作，最終觸發(fā)出應答脈沖并調制、輻射。飛機接收到應答脈沖，也要對應答脈沖進行判別，判斷是不是對自己發(fā)出的詢問的回答。在這個過程中，飛機采用的是頻閃效應來判別的。在得到確認后將比較詢問信號和應答信號間的時

4、間差，然后測量出飛機至地面臺之間的距離。 DME設備通常與VOR系統(tǒng)安裝在一起，形成-定位系統(tǒng)。 DME的信號覆蓋的信號覆蓋 DME 的覆蓋取決于飛機的飛行高度和地面臺周圍的場地情況，一般來講，在飛行高度6000米以上，航路DME作用距離應該可以達到150海里以上，較好地形環(huán)境條件下在200海里左右；近進區(qū)的DME一般來說在1500米高度時要達到至少30海里，高度3000米情況下要達到至少50海里。3、地面臺的服務能力 飛行高峰期，可以為100架飛機服務。 4、測距誤差 一般在0至65海里范圍內，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0.17海里左右，315米左右。

5、 5、波道 DME的每個工作波道分成詢問和應答兩個頻率，頻率差是63 MHz。 DME的機載設備頻率在1025-1150MHz，地面設備頻率在962-1213MHz。一共是252個波道，詳細地分成X和Y模式，各126個波道，相鄰波道間隔為1MHz。應用在民用航空的DME工作在X模式，Y模式一般用在軍事領域或者極特殊的位置上。波道的使用是要經(jīng)過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設備的頻率來分配。對于飛行人員來說，我們詢問他DME的頻率是多少，一般只能告訴你是哪個波道，不會告訴詳細的頻率的。 地面臺的識別碼為莫爾斯編碼，識別頻率為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，脈沖前沿從0.1A到0.9A的時間段定義為脈沖上升沿，脈沖后沿從0.9A到0.1A時間段定義為脈沖下降沿，上升沿半幅點至下降沿的半幅點間的持續(xù)時間，定義為脈沖寬度。 DME工作時采用脈沖對形式，第一個脈沖上升沿半幅點與第二個脈沖上升沿半幅點間的時間間隔定義為脈沖間隔， 按照國際民航組織的相關規(guī)定，DME脈沖的寬度為3.50.5s，脈沖的上升時間和下降時間（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，以使機載設備和地面設備和諧一致工作。 脈沖對的定義 3.5s 3.5s 12s 36s

7、12s 30s （a） （b） 主要測量參數(shù)和狀態(tài) 系統(tǒng)延遲 50s 脈沖間隔 12s 功率 峰值1000W（FSD40設備沒有這么高） 效率 根據(jù)軟件設定 最大應答率 270090 Hz 最小應答率 80050 Hz 識別頻率 1350 Hz頻閃效應 頻閃效應是“二次雷達”各類型設備中應用廣泛的一種技術，在有的資料中也稱為閃頻效應。在實際應用“詢問-應答”方式時，由于詢問者的數(shù)量不固定而且多數(shù)情況下幾乎是同時在詢問，應答機接收到詢問信號確認是正確的就必須進行回答，這樣，在一個時間段內，應答機發(fā)出的脈沖串里會包含著對多架飛機的應答。同樣，對某一架飛機來講，發(fā)射的詢問脈沖對的位置是隨機的，飛機會

8、收到幾乎所有的應答脈沖串，它只有撿出對自己的應答，才能正確測距；否則距離顯示就不準確了。為了解決這個問題，DME的機載設備利用頻閃效應來拾取對自己發(fā)射詢問脈沖的應答，通俗簡單地說，就是將發(fā)射出去的詢問脈沖總體構架進行記憶，接收到應答脈沖之后，用記憶的構架去套接收的脈沖串，達到一定的比例，就可以認為是自己的應答，之后進行相應的處理就可以了。同樣的道理，對于DME為單架飛機服務，雖然只有一個飛機詢問，但是DME自己還要發(fā)填充脈沖，填充脈沖是隨機產(chǎn)生的，飛機也會收到，如果全部認為是對自己的應答，無疑也會產(chǎn)生錯誤的定位。 識別 DME和其他導航設備一樣，必須有自己的識別碼 識別編碼統(tǒng)一按照MORSE電

9、報編碼進行。莫爾斯碼是由點、劃編制的，點的持續(xù)時間為0.1-0.125秒，劃長為點的三倍；一個字母中點-劃或點-點之間的間隔相差一個點的長度，就是碼元間隔。字母與字母之間的間隔為一個劃長，就是碼字間隔。DME系統(tǒng)每30秒發(fā)射一次識別碼。在與ILS或VOR配裝聯(lián)機操作時，聯(lián)裝VHF設備30秒內發(fā)3次識別，DME發(fā)1次。如果DME作為識別碼的主控設備，那么30秒內產(chǎn)生4次識別，前3次送給聯(lián)裝設備，第4次自己發(fā)射。但是如果沒有聯(lián)機只是合裝在一個位置，只能是自己忙自己的了。在DME發(fā)射的脈沖中，識別信號的優(yōu)先級最高，應答脈沖次之，填充脈沖級別最低。在識別信號發(fā)射過程中，為保證識別信號的準確，其他信號包

10、括應答、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接收到的信號中包含著大量的多路徑反射回波，這些波的強度足以觸發(fā)應答，并且其屬性與直達波相同，這種情況會造成測距誤差。為避免這些回波的影響，DME采取三種方式抑制回波干擾，分別是寂靜時間、短距回波抑制、長距回波抑制。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，產(chǎn)生一個抑制信號，抑制譯碼器的工作，使稍后到達的信號不進行譯碼。這是寂靜時間的基本意義。對于近距離的回波，可能其脈沖對的第一個脈沖和正常脈沖對中的第二個脈沖有部分的重疊，影響判斷，采用短距回波抑制可以較好地解決。對于遠距離地物造成的回波，回波的脈沖將獨立并完

11、整地到達接收機，利用長距回波抑制能夠解決問題。一般地，寂靜時間范圍為12170微秒，短距回波抑制為78微秒左右，長距回波抑制在23340微秒左右。一般來說，地物影響不大，采用寂靜時間就行了，對于比較確定的遠距離影響，才采用長距回波抑制。因為長距回波抑制時間長，會影響到后續(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 測試詢問器 MIN 應答機應答機 Transponder System 應答機總線接口 TBI 頻率產(chǎn)生器 TFS 接收機 TRC 處理器 TPR 調制器 TMP

12、 驅動發(fā)射機 TTP 1KW功放 AKW（FSD-40設備沒有） 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 驅動/合成器 DRC 三端環(huán)流器 25W，50歐姆同軸負載 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，調制解調器、20分貝衰減器，5W，50歐姆負載等。發(fā)射機處理器執(zhí)行以下主要任務發(fā)射機處理器執(zhí)行以下主要任務 應答機的管理 數(shù)字化和視頻處理 主延遲的控制和調整 峰值功率和脈沖整形的控制和調整 監(jiān)視器處理器執(zhí)行以下主要任務： 監(jiān)視器的管理 產(chǎn)生詢問產(chǎn)生詢問RF脈沖對脈沖對以執(zhí)行監(jiān)視功能 評估應答機應答信號和接收機靈敏度 出現(xiàn)故障時執(zhí)行相應的換機或關閉動作 環(huán)境狀態(tài)改變等情況下確保監(jiān)視器工作的獨立性軟件包軟件包 包括應答機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：啟機設置和校準調制和發(fā)射機控制信號產(chǎn)生監(jiān)視應答機的輸出信號支持系統(tǒng)的維護