Jak działa system Tactical Air Navigation (TACAN)? Czym różni się od systemu VHF Omnidirectional Range (VOR)? Proszę wyjaśnić w najprostszy możliwy sposób.
Różnice między VOR / DME a TACAN obejmują: TACAN wykorzystuje UHF (VOR wykorzystuje VHF) w celu zwiększenia dokładności określania łożyska; jedna częstotliwość dla zasięgu i namiaru (VOR / DME wykorzystuje dwie częstotliwości); dwa małe obracające się bębny z pasożytniczymi elementami antenowymi (VOR wykorzystuje duży okrągły zestaw anten).
Stacja VOR / DME faktycznie wykorzystuje część DME TACAN, dlatego Często spotyka się VORTAC, które są kompletnymi podwójnymi stacjami VOR + TACAN, a nie prostymi VOR + DME. TACAN jest mały i może być instalowany na statkach lub stacjach ruchomych (VOR jest duży); TACAN jest zwykle silniejszy niż VOR i ma większy zakres zastosowań.
Podczas gdy VOR przesyła informacje o namiocie w sposób ciągły, TACAN wysyła tylko próbki RF kluczowane przez odniesienie i DME odpowiedz na pary impulsów (patrz wyjaśnienie poniżej).
TACAN to wojskowa pomoc radionawigacyjna do określania względnego zasięgu i namiaru samolotu. Część dotycząca pomiaru odległości (DME) jest również dostępna dla samolotów cywilnych. Sygnały namiaru i odległości wymagają tylko jednego nadajnika-odbiornika na ziemi iw samolocie. Używają również tej samej częstotliwości UHF. Antena TACAN jest (przez długi czas) pionowym walcem.
Mobilna stacja TACAN na Alasce podczas ćwiczeń:
(źródło: Wikipedia)
VOR / DME
VOR / DME to cywilny odpowiednik w określaniu zasięgu / namiaru. Urządzenia VOR i DME pracują na oddzielnych, ale sparowanych częstotliwościach: VOR w VHF, jak sama nazwa wskazuje, i DME w UHF. Wymaga to dwóch odbiorników.
Lambourne doppler VOR / DME, z okrągłym układem fazowym VOR i, pośrodku, pionową anteną DME . (źródło: Wikipedia)
Jak widać, VOR-DME nie będzie łatwo mobilny, to pierwsza różnica.
Część DME jest kompatybilna z częścią DME TACAN. Zwykle spotyka się stacje VORTAC, które łączą TACAN i VOR, przy czym część DME jest wspólna dla obu:
( Źródło)
Do określania zasięgu
Zasada DME polega na pomiarze czasu potrzebnego sygnału radiowego na podróż w obie strony do stacji naziemnej. „ Samolot odpytuje transponder naziemny za pomocą serii par impulsów (zapytań) i po precyzyjnym opóźnieniu czasowym (zazwyczaj 50 mikrosekund) stacja naziemna odpowiada identyczną sekwencją par impulsów. "(Wikipedia).
Mierząc całkowity czas, usuwając opóźnienie 50 µs i dzieląc przez 2, można określić odległość między dwoma urządzeniami.
DME sygnał jest wysyłany za pomocą prostej pionowej anteny, widocznej w środku macierzy VOR i pośrodku bębnów TACAN.
Określenie namiaru, zasada teoretyczna
Powszechną zasadą określania namiaru / azymutu jest wysyłanie sygnału z naziemnej obrotowej anteny kierunkowej. Dron odbiera sygnał, gdy orientacja anteny jest korzystna (zwrócony w stronę samolotu), a sygnał stopniowo narastający, a następnie malejący, gdy antena zbliża się do kierunku samolotu lub odsuwa od niego. sygnał obraca się, stacja naziemna przesyła również informację, która informuje odbiorniki, w jakim kierunku skierowana jest antena, przy czym punktem odniesienia jest zwykle północ magnetyczna.
Znając kierunek, w którym aktualnie skierowana jest antena stacji i wyczuwając zmianę siły odbieranego sygnału, statek powietrzny jest w stanie określić swój własny azymut względem stacji (ale nie jej kursu), np. jeśli maksymalna siła zbiega się z czasem, gdy stacja mówi, że jej antena aktualnie nadaje pod kątem 180 °, wówczas samolot wie, że znajduje się na południe od stacji.
Zarówno VOR, jak i TACAN stosują tę podstawową zasadę, chociaż zrealizuj to inaczej.
Wyznaczanie namiaru VOR
Antena stacji naziemnej nie obraca się fizycznie (w nowoczesnym VOR Dopplera). Zamiast pojedynczej anteny, sygnał jest wysyłany do okrągłego zestawu identycznych anten. Gdyby wszystkie anteny otrzymywały ten sam sygnał z nadajnika, to sygnał byłby odbierany z tą samą siłą przez samolot, niezależnie od jego namiaru względem stacji. Zamiast tego sygnał wysyłany do każdej anteny zmienia się w fazie w zależności od aktualnego namiaru:
„Kierunek prądu” jest zmieniany tak, że wszystkie kierunki są przemiatane z prędkością 1800 obr./min (30 Hz). Faza na danej antenie zmienia się odpowiednio, a system zachowuje się dokładnie tak, jakby istniała pojedyncza fizycznie obracająca się antena wiązkowa nadająca stały sygnał.
Wysyłany jest również sygnał odniesienia, ale tym razem z taką samą mocą we wszystkich kierunkach (dookólna). Sygnał ten przekazuje informacje o „kierunku prądu” pseudo-wirującej tablicy. Informacje kierunkowe są przesyłane w paśmie FM (w rzeczywistości to przesunięcie częstotliwości jest uzyskiwane przez efekt Dopplera, stąd nazwa Doppler VOR).
( Źródło)
Kierunek jest określany przez porównanie fazy sygnału zmiennego i odniesienia.
Łożysko TACAN
TACAN jest oparty na stacjonarnej antenie oraz obrotowym systemie pasożytniczym. Jak już wspomniano, antena bazowa jest pionowa i wspólne przyrządy do pomiaru odległości i namiaru.
Elementy pasożytnicze w polu antenowym odnoszą się do pasywnych elementów antenowych dodanych do rzeczywistego aktywnego promiennika. Reflektor zmniejsza wzmocnienie na swojej stronie, a reżyser zwiększa wzmocnienie na swojej stronie ( więcej). Dobrze znana antena kierunkowa Yagi (tutaj w polaryzacji poziomej) ma dwa typy elementów pasożytniczych:
( Źródło, zmodyfikowany)
Te elementy są używane w TACAN, ale obracają się wokół aktywnego elementu:
( Źródło, zmodyfikowane)
Centralny element, który jest również używany w DME część, przesyła sygnał o stałej amplitudzie.
Obrotowy bęben z reflektorem reguluje elektrycznie charakterystykę promieniowania, dodając spadek sygnału (niskie wzmocnienie), który obraca się z prędkością 900 obr / min, co jest odpowiednik modulacji amplitudy 15 Hz. Wzór promieniowania na planie poziomym ma kształt kardioidy:
(źródło: Postępy w elektronice i fizyce elektronów, tom 68, zmodyfikowany)
Inny bęben z zestawem 9 dyrektorów, mechanicznie połączony z pierwszym, tworzy dodatkowe tętnienie amplitudy 135 Hz (9x15) na modulacja 15 Hz:
(źródło: Advances in Electronics and Electron Physics, tom 68, zmodyfikowany)
Teraz musimy zacząć od nowa rozumowanie biorąc pod uwagę, że sygnał TACAN nie jest transmitowany na stałe, ale tylko kluczowany (włączany / wyłączany) przez serie informacji. Burstów są dwojakiego rodzaju:
Impulsy referencyjne są generowane zgodnie z orientacją modulacji wzorzec:
(Źródło: Advances in Electronics and Electron Physics, tom 68. Zmodyfikowano)
Czas trwania tych serii jest tylko częścią cyklu 15 Hz, co oznacza, że jeśli jest niewiele zapytań DME samolotu, przez większość czasu sygnał TACAN nie jest kluczowany, a zatem nie jest przesyłany. Ten brak transmisji spowodowałby trudności dla odbiornika samolotu:
Aby zachować zdolność odbioru, sygnał TACAN jest zamiast tego kluczowany ze stałą częstotliwością 2700 par impulsów na sekundę, dodając impulsy squittera , jeśli to konieczne aby wypełnić puste miejsca. Im więcej zapytań DME jest odbieranych przez TACAN, tym więcej impulsów odpowiedzi DME jest wysyłanych, tym mniej impulsów squitter jest potrzebnych (więcej w MIL-STD-291).
Sygnał 135 Hz został usunięty dla uproszczenia ( Źródło)
Modulacja 135 Hz jest używane do określania łożysk. Porównując czas pomiędzy dodatkowym impulsem a późniejszym odbiorem jednego z 9 szczytów sygnału, możliwe jest określenie namiaru statku powietrznego względem stacji naziemnej. Główny impuls (15 Hz) służy do ujednoznacznienia, który z 9 występów został użyty, a zatem który z sektorów 40 ° (360/9) jest faktycznie odpowiedni dla łożyska.
W teorii użycie górnego końca pasma UHF i tętnienia 135 Hz zwiększają dokładność łożyska o jeden rząd wielkości w porównaniu z VOR. W praktyce jest to mniej, ale wciąż lepiej niż VOR.
W nowocześniejszych TACANach mechaniczne obroty zostały zastąpione elektronicznie skanowanymi tablicami:
Tablica TACAN, zdjęcie: Yasu Osugi na FlickRiver ( źródło)
(1): Tak, są trzy punkty ...
Cóż, krótka odpowiedź jest taka, że działa w taki sam sposób jak VOR, z wyjątkiem tego, że używa UHF zamiast VHF - i dlatego jest mniej podatny na zniekształcenia - i zawsze zawiera DME, więc podany jest zarówno zasięg, jak i łożysko. VOR / DME to cywilny odpowiednik.