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1、DME FSD系列原理,胡明波,前言,DME设备的掌握建议是以总体情况的掌握为主，因为板件设计的原因和设备本身的特点，对于40/45设备也好，后期的415/435设备也好，数字化程度很高，如果以传统的方式去理解和掌握，肯定是进入到计算机知识的范围，到了这一步，我们还不如直接找个计算机硬件修理工来做维护维修和保养，意义不大。,原 理,主要原理,在实际应用中，无线电波的传输速度约为3108m/s；而在1海里（1.852km）的距离内，电波往返一次所需的时间是12.36s，飞机只要计算出从发射询问脉冲对到接收到应答脉冲对的时间，减去地面台站的接收处理、产生应答的时间，再除以12.36s，就可以知道飞
2、机至地面台之间的距离了。当然，距离单位是海里nm。 地面台站从接收到询问脉冲开始计时，到发射应答脉冲，这个对询问脉冲的处理、产生应答脉冲的过程所消耗的时间，统一规定为50s。设飞机计算出的时间段为t，飞机至地面台之间的距离为R，地面台的处理延迟时间为T（50s），那么距离的表达式为： R=(t-T)/12.36 (nm) 询问和应答脉冲之间的频率相差63 MHz，也就是说，地面台的接收机和发射机间的频率差是63MHz。,特性与特征,它是利用测量电波在空间传播时间来获得距离信息的系统。但是它不是传统意义上的无源反射式的工作方式，而是利用转发方式，把整个DME系统分成机载设备和地面设备两部分，机载
3、部分要完成发射接收的任务，最终在飞机上得到距离信息；地面设备要完成接收发射任务，把应答信号辐射出去。 机上询问器产生具有固定时间间隔的脉冲对，经过射频调制后辐射出去，并开始计时，也就是辐射询问信号并计时。地面的应答机接收到询问信号以后，做相应的判别，确认是有效的询问以后，将产生一个译码脉冲，由这个脉冲去触发下级的工作，最终触发出应答脉冲并调制、辐射。飞机接收到应答脉冲，也要对应答脉冲进行判别，判断是不是对自己发出的询问的回答。在这个过程中，飞机采用的是频闪效应来判别的。在得到确认后将比较询问信号和应答信号间的时间差，然后测量出飞机至地面台之间的距离。 DME设备通常与VOR系统安装在一起，形成
4、-定位系统。 DME的信号覆盖 DME 的覆盖取决于飞机的飞行高度和地面台周围的场地情况，一般来讲，在飞行高度6000米以上，航路DME作用距离应该可以达到150海里以上，较好地形环境条件下在200海里左右；近进区的DME一般来说在1500米高度时要达到至少30海里，高度3000米情况下要达到至少50海里。,3、地面台的服务能力 飞行高峰期，可以为100架飞机服务。 4、测距误差 一般在0至65海里范围内，误差在0.12海里左右，也就是222米；在65海里以外，误差在正负0.17海里左右，315米左右。 5、波道 DME的每个工作波道分成询问和应答两个频率，频率差是63 MHz。 DME的机载
5、设备频率在1025-1150MHz，地面设备频率在962-1213MHz。一共是252个波道，详细地分成X和Y模式，各126个波道，相邻波道间隔为1MHz。应用在民用航空的DME工作在X模式，Y模式一般用在军事领域或者极特殊的位置上。波道的使用是要经过民航管理部门同意指派的，并且依照波道分配表，按照合装VHF设备的频率来分配。对于飞行人员来说，我们询问他DME的频率是多少，一般只能告诉你是哪个波道，不会告诉详细的频率的。 地面台的识别码为莫尔斯编码，识别频率为1350 Hz。,脉冲属性定义,0.9A 0.5A 0.1A 0,脉冲间隔,脉冲属性解释,0.5A称为脉冲的半幅点，脉冲前沿从0.1A到
6、0.9A的时间段定义为脉冲上升沿，脉冲后沿从0.9A到0.1A时间段定义为脉冲下降沿，上升沿半幅点至下降沿的半幅点间的持续时间，定义为脉冲宽度。 DME工作时采用脉冲对形式，第一个脉冲上升沿半幅点与第二个脉冲上升沿半幅点间的时间间隔定义为脉冲间隔， 按照国际民航组织的相关规定，DME脉冲的宽度为3.50.5s，脉冲的上升时间和下降时间（上升沿和下降沿）为2.50.5s。 定义脉冲的宽度，是为了保证DME系统统一的脉冲属性，以使机载设备和地面设备和谐一致工作。,脉冲对的定义,3.5s 3.5s 12s 36s 12s 30s （a） （b）,主要测量参数和状态,系统延迟 50s 脉冲间隔 12s
7、 功率 峰值1000W（FSD40设备没有这么高） 效率 根据软件设定 最大应答率 270090 Hz 最小应答率 80050 Hz 识别频率 1350 Hz,频闪效应,频闪效应是“二次雷达”各类型设备中应用广泛的一种技术，在有的资料中也称为闪频效应。在实际应用“询问-应答”方式时，由于询问者的数量不固定而且多数情况下几乎是同时在询问，应答机接收到询问信号确认是正确的就必须进行回答，这样，在一个时间段内，应答机发出的脉冲串里会包含着对多架飞机的应答。同样，对某一架飞机来讲，发射的询问脉冲对的位置是随机的，飞机会收到几乎所有的应答脉冲串，它只有捡出对自己的应答，才能正确测距；否则距离显示就不准确
8、了。为了解决这个问题，DME的机载设备利用频闪效应来拾取对自己发射询问脉冲的应答，通俗简单地说，就是将发射出去的询问脉冲总体构架进行记忆，接收到应答脉冲之后，用记忆的构架去套接收的脉冲串，达到一定的比例，就可以认为是自己的应答，之后进行相应的处理就可以了。同样的道理，对于DME为单架飞机服务，虽然只有一个飞机询问，但是DME自己还要发填充脉冲，填充脉冲是随机产生的，飞机也会收到，如果全部认为是对自己的应答，无疑也会产生错误的定位。,识别,DME和其他导航设备一样，必须有自己的识别码 识别编码统一按照MORSE电报编码进行。莫尔斯码是由点、划编制的，点的持续时间为0.1-0.125秒，划长为点的
9、三倍；一个字母中点-划或点-点之间的间隔相差一个点的长度，就是码元间隔。字母与字母之间的间隔为一个划长，就是码字间隔。DME系统每30秒发射一次识别码。在与ILS或VOR配装联机操作时，联装VHF设备30秒内发3次识别，DME发1次。如果DME作为识别码的主控设备，那么30秒内产生4次识别，前3次送给联装设备，第4次自己发射。但是如果没有联机只是合装在一个位置，只能是自己忙自己的了。在DME发射的脉冲中，识别信号的优先级最高，应答脉冲次之，填充脉冲级别最低。在识别信号发射过程中，为保证识别信号的准确，其他信号包括应答、填充脉冲都没有了，被抑制掉了。,发射封闭,由于地物的反射，DME接收到的信号
10、中包含着大量的多路径反射回波，这些波的强度足以触发应答，并且其属性与直达波相同，这种情况会造成测距误差。为避免这些回波的影响，DME采取三种方式抑制回波干扰，分别是寂静时间、短距回波抑制、长距回波抑制。DME在接收到一次有效的询问脉冲后，在输出译码脉冲的同时，产生一个抑制信号，抑制译码器的工作，使稍后到达的信号不进行译码。这是寂静时间的基本意义。对于近距离的回波，可能其脉冲对的第一个脉冲和正常脉冲对中的第二个脉冲有部分的重叠，影响判断，采用短距回波抑制可以较好地解决。对于远距离地物造成的回波，回波的脉冲将独立并完整地到达接收机，利用长距回波抑制能够解决问题。一般地，寂静时间范围为12170微秒
11、，短距回波抑制为78微秒左右，长距回波抑制在23340微秒左右。一般来说，地物影响不大，采用寂静时间就行了，对于比较确定的远距离影响，才采用长距回波抑制。因为长距回波抑制时间长，会影响到后续脉冲的接收。,概况,控制系统 Control system 控制器 CTR 监视系统 Monitoring System 监视器A MRA 监视器B MRB 测试询问器 MIN 应答机 Transponder System 应答机总线接口 TBI 频率产生器 TFS 接收机 TRC 处理器 TPR 调制器 TMP 驱动发射机 TTP 1KW功放 AKW（FSD-40设备没有） 电源系统 Power supp
12、ly system 电源 TPS BCPS单元 BCPS 交直流转换器 AC/DC 电池管理单元 - 射频部分 RF Path 双工器 DPX 驱动/合成器 DRC 三端环流器 25W，50欧姆同轴负载 同轴继电器（仅FSD-45有） 10分贝衰减器 接口系统 Interface System 关联的音频接口 IFV 输入/输出系统 I/O System 本地控制状态单元 LCSU 控制和状态板 CSB 显示和控制 INC RS-232接口 IRS 附加的一些东西还包括遥控器RCSI，状态显示器SI，调制解调器、20分贝衰减器，5W，50欧姆负载等。,发射机处理器执行以下主要任务,应答机的管理
13、 数字化和视频处理 主延迟的控制和调整 峰值功率和脉冲整形的控制和调整 监视器处理器执行以下主要任务： 监视器的管理 产生询问RF脉冲对以执行监视功能 评估应答机应答信号和接收机灵敏度 出现故障时执行相应的换机或关闭动作 环境状态改变等情况下确保监视器工作的独立性,软件包,包括应答机SW，监视器SW，LCSU SW，PC WIN 管理者软件，WIN ADRACS和WIN QUUIPMENT MANAGER软件等，主要功能如下： 启机设置和校准 调制和发射机控制 信号产生 监视应答机的输出信号 支持系统的维护和维修 系统本地和远端操作 本地I/O，LCSU处理器执行的任务是： 通过串行线RS232与监视器通信，通过串行线RS485与应答机通信 利用PC实现与操作者的接口功能 前门控制板的基础操作 设备设置的检查 通过直连线或者中继线实现单一或者多个遥控中心的连接控制 可以通过调制解调器实现远端控制 实现历史事件的管理 多工器和RF区执行以下任务： 主机和备机与天线和假负载之间的连接转换 为监视询问耦合信号 导向脉冲的耦合 用锁存板进行人工测试,
