Báo cáo môn học thiết bị VOR

Bô GIAO THÔNG VẬN TẢI
Học viện Hàng Không Việt Nam
Khoa Điện Tử Viễn Thông
************
BÁO CÁO MÔN HỌC
THIẾT BỊ VOR


LỚP ĐVC4



NHÓM 2


CHƯƠNG 2
NGUYÊN LÍ TỔNG QUAN CỦA ĐÀI VOR

I. CHỨC NĂNG, NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG ĐÀI VOR
1.

Chức năng

-. Đài có nhiệm vụ cung cấp cho máy bay thông tin về phương vị (Azimuth) so với cực Bắc và góc hướng về đài

(Bearing)
- Ưu điểm của Hệ thống Dẫn đường VOR:
.
Độ chính xác của thông tin vị trí (Phương vị hay Hướng về đài) cao.
.
Cho phép thiết lập mạng đài VOR trên các đường bay cố định.

-. Nhược điểm của Hệ thống Dẫn đường VOR:
.
Chịu ảnh hưởng của hiệu ứng đa đường (multipath): sai số xác định vị trí tăng khi máy bay nhận được đồng thời tín

hiệu trực tiếp từ đài VOR và tín hiệu của đài VOR phản xạ từ địa vật như nhà cửa, núi đồi …
.
Dễ bị tác động của tín hiệu nhiễu.
.
Cự ly hoạt động phụ thuộc vào tầm nhìn thấy trực tiếp (line of sight) và công suất phát xạ của đài.
.
Không thuận tiện cho phi công khi điều khiển máy bay theo đường bay tự do (free routes)
.
Độ chính xác giảm khi khoảng cách từ máy bay tới điểm đặt đài tăng.


Nguyên lí hoạt động
Đài VOR hoạt động dựa trên nguyên lí có s ự trênh l ệch pha gi ữa
2 tín hiệu, 1 tín hiệu pha chuẩn và 1 tín hiệu pha bi ến thiên
Tín hiệu pha chuẩn là tín hiệu có pha không thay đổi trong su ốt
quá trình xoay xung quanh đài và được tạo ra nh ư sau:
Phát đẳng hướng tín hiệu ra ngoài không gian
Khi đó giản đồ bức xạ có dạng hình tròn
……………………
=>Mật độ công suất được xem là đồng đều trong không gian
1.2.


Tín hiệu pha biến thiên là tín hiệu có pha biến đổi tùy theo
góc phương vị xung quanh đài và được tạo ra như sau:
 Sử dụng giản đồ bức xạ có hình số 8

 …………….
 Giản đồ trên được quay tròn theo chiều kim đồng hồ với 1

tốc độ quay xác định
 Tại mỗi thời điểm hay tại mỗi góc phương vị khác nhau

xung quanh đài thì tín hiệu thu được sẽ có pha khác nhau


 Máy thu trên máy bay sẽ đem tín hiệu nh ận đ ược (tín hiệu pha bi ến

thiên) so sánh với tín hiệu pha chuẩn từ đó có đ ược góc lệch pha giữa
2 tín hiệu góc lệch pha đó chính là góc phương vị tại điểm thu (máy
bay)
 Tín hiệu pha chuẩn có giản đồ hình tròn và pha biến thiên có dạng

hình số 8 do vậy giản đồ bức xạ của cả đài sẽ là tổng của 2 giản đồ
trên và ta gọi đó là giản đồ LIMACON

 Pha dương của của giản đồ hình số 8 sẽ cộng them với cường độ

điện truong2 dương của pha chuẩn cho nên có hình nhọn
 Pha âm của giản đồ số 8 sẽ làm giảm đi cường đ ộ điện tr ường tổng

gây ra dạng lõm của giản đồ


 Giản đồ số 8 quay tròn theo chiều kim đ ồng hồ do v ậy giản đồ

limacon cũng quay theo cùng với tốc độ quay của giản đ ồ số 8

 Tín hiệu pha biến thiên luôn trễ pha h ơn so v ới pha chu ẩn nh ư sau:


 Vấn đề gặp phải là cả 2 tín hiệu trên đều có cùng 1 tần số là 30Hz

nên tín hiệu pha chuẩn được điều chế tần số và tín hiệu pha biến
thiên được điều chế Sideband Only (SBO). Như vậy trên máy thu
cũng có các mạch giải điều chế tương ứng để tái tạo tín hiệu


CHƯƠNG 3
TRẠM PHÁT VOR MẶT ĐẤT
THÔNG SỐ TIÊU CHUẨN
CỦA ĐÀI VOR


1.PHÂN LOẠI ĐÀI VOR
− Trải qua suốt quá trình phát triển của đài VOR ta phân

loại đài VOR như sau:


Theo vị trí triển khai

 Phân loại theo nguyên lí hoạt động


1.

Theo vị trí triển khai:



VOR trên đường bay(En-route VOR): Đài VOR được
triển khai tại các điểm chuẩn (WayPoint) của các đường
để chỉ dẫn để chỉ dẫn cho máy bay bay đúng đường bay
đã định



VOR tại sân bay (Terminal Area VOR – TVOR hay AVOR)
được triển khai tại sân bay để trợ giúp máy bay tiếp cận
và hạ cánh đúng quy chế không lưu và đảm bảo an toàn


2.

Phân loại theo nguyên lí hoạt động

 Đài SVOR là đài VOR theo tiêu chuẩn ra đời sớm nhất,hoạt

động đúng theo tiêu chuẩn ICAO
 VOR thông thường (Conventional VOR – CVOR)
 VOR sử dụng hiệu ứng DOPPLE (Dopple VOR – DVOR)


PHÂN TÍCH CÁC LOẠI ĐÀI VOR

1.

ĐÀI CVOR

1)

Tín hiệu pha chuẩn trong đài CVOR

.Tín hiệu Pha chuẩn được tạo ra bằng cách dùng tín hiệu

30Hz (fa) điều chế tần số (FM) của tín hiệu 9960Hz - còn
gọi là sóng mang phụ (Subcarrier) - với độ dịch tần 480Hz
(∆f), tương ứng với chỉ số điều chế là 480:30=16
.Sau khi điều chế ta có được 1 tín hiệu PM có tần số

(9960±480)Hz


 Sau đó tín hiệu trên được mang đi điều chế biên độ

(AM) sóng mang cao tần của CVOR. Với độ sâu điều
chế là 30%
 Tín hiệu Pha chuẩn (30Hz FM) được phát xạ vô

hướng trong mặt phẳng ngang bởi toàn bộ mạng
anten 4 vòng (four-loop) của CVOR có giản đồ
hướng dạng hình tròn.
 Tín hiệu 30Hz FM sau tách sóng tần số ở máy thu

trên máy bay có pha không phụ thuộc vào vị trí của
điểm thu.

2)

Tín hiệu pha biến thiên

 Sử dụng 2 tín hiệu có cùng tần số 30Hz có pha luôn lệch

nhau 1 góc 900. Hai tín hiệu này lần lượt là tín hiệu SIN và
COS như sau:


Cả 2 tín hiệu trên được điều chế SBO với
song mang cao tần của đài VOR và được
dạng song như sau:


Cả 2 tín hiệu này được cho qua 2 mạch chia công suất để tạo ra 2 thành
phần đồng biên cho mỗi tín hiệu

Các thành phần đồng biên ngược pha trên được cấp cho 2 cặp anten
phát và các anten trong các cặp anten được bố trí đối xứng nhau và
vuông góc với nhau


Khi phát ta sẽ thu được giản đồ bức xạ hình số 8


 Sau đây ta khảo sát giản đồ bức xạ của cả 2 tín hiệu

SIN và COS như sau:

3)

Kết quả

 Tín hiệu pha chuẩn có giản đồ hình tròn
 Tín hiệu pha biến thiên có giản đồ hình số 8
 Ta có giản đồ của đài là hình LIMACON


 Hình trong không gian:


 Tín hiệu Pha chuẩn 30Hz FM sau tách sóng tần s ố ở máy thu

trên máy bay có pha không đổi tại mọi điểm thu (không phụ
thuộc vị trí diểm thu)
 Tín hiệu Pha biến đổi 30Hz AM nhận được tại mỗi điểm thu do

búp sóng hình limacon quay trong mặt phẳng ngang với tốc độ
30 vòng/s. Biên độ tín hiệu đạt cực đại khi đỉnh của limacon
chiếu đúng điểm thu. Biên độ tín hiệu AM giảm dần khi đỉnh của
limacon quay khỏi điểm thu. Do vậy, pha của tín hiệu 30Hz AM
thay đổi phụ thuộc vào vị trí của điểm thu.
 Khi đỉnh limacon chiếu đúng hướng Bắc, pha của các tín hiệu

30Hz FM và AM trùng nhau.

1)

Hiệu ứng Doppler

 Xảy ra khi khoảng cách giữa điểm thu và điểm phát có sự thay đ ổi
 Nếu điểm thu di chuyển đến gần hoặc ra xa hơn điểm phát (ho ặc ngược lại) tần s ố

của tín hiệu thu được lúc này có sự thay đổi so với tần số phát đây chính là hiệu ứng
Doppler lúc nay:
frx=ftx±fd
Trong đó:
o frx là tần số tín hiệu thu
o ftx là tần số tín hiệu phát
o fd là lượng dịch tần mà hiệu ứng Doppler gây ra
o khi điểm thu tiến về gần điểm phát ta có (+fd)
o khi điểm thu tiến ra xa điểm phát ta có (-fd)


2)

Tín hiệu pha chuẩn

 Sử dụng tần số âm tần 30Hz điều chế biên độ với song mang của đài

rồi phát đẳng hướng tại anten trung tâm
3)

Tín hiệu pha biến thiên

 Sử dụng 1 cánh tay đòn có chiều dài khoảng 7m, 1 đ ầu gắn vào cơ cấu

quay đầu còn lại được gắn 1 anten phát, phát đi tín hiệu có biên tần
là(fc+9960Hz)
 Cánh tay đòn này được cho quay ngược chiều với kim đồng h ồ v ới t ốc

độ 30 vòng/giây
 Như vậy đối với điểm thu thì nguồn phát lúc thì di chuy ển ra xa lúc

thì di chuyển lại gần


 Nhờ hiệu ứng Doppler thì máy thu sẽ thu được tín hi ệu là

(fc+9960)±480Hz và độ di tần này được xác định như sau:
fd=ω.λ.π
Trong đó:
o ω: tốc độ quay của cánh tay đòn
o λ: đường kính của vòng quay anten theo bước song

o Và chỉ số điều tần
o d=fd/30


 Độ di tần tỉ lệ với đường kính của vòng anten phát hay b ước song

của tần số làm việc:
o Khi đường kính là 13,4m ta sẽ có độ di tần cực đại là 480Hz tại

tần số 113,85MHz. 454Hz tại 108MHz và 497Hz tại 118MHz
o Chỉ số điều tần sẽ thay đổi trong khoảng từ 15,13÷16,57

 Nhưng để dễ dàng cho máy thu khi thu thì tại tr ạm phát ta s ẽ l ắp

them 1 anten tại chính giữa và phát song mang tại anten nay. Do
vậy khi anten thu thì 2 thành phần song mang sẽ bị triệt tiêu và
máy thu sẽ nhận được tín hiệu là (9960±480Hz)


Nhưng trong thực tế ta lại thiết kế trạm phát
DVOR như sau:
 Ta sẽ dùng khoảng 48 anten lắp cách đều nhau trên

1 bệ tròn có đường kính khoảng 7m
 Sử dụng 1 hệ thống chuyển mạch điện tử để nối

mạch với từng anten trong từng thời điểm để phát
tín hiệu biên tần và tốc độ chuyển mạch cũng phải
đảm bảo là quay 30 vòng/giây