thiết bị dẫn đường mặt đất đài ils

Trường bức xạtừ hệ thống anten của đài chỉ góc hạ cánh là một trường điện từ hỗn hợp, giản đồ bức xạ của anten sẽ cung cấp một đường thẳng hạ cánh nằm trong mặt phẳng thẳngđứng chứa đườn

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

MÔN: THIẾT BỊ DẪN ĐƯỜNG MẶT ĐẤT

ĐÀI ILS

Sinh viên thực hiện: DƯƠNG VĂN DUY

Mã số SV: 1251020009 Lớp: DV1-K6

Chương 1: Tổng quát về ILS1 Chức năng và nhiệm vụ:

- Hệ thống ILS có 2 đài cơ bản để cung cấp thông tin giúp tàu bay xác địnhđược quỹ đạo hạ canhs xuống đường CHC một cách chính xác, đó là đài Localizervà đài glidepath

- Đài localizer còn gọi là đài xác định hướng , dùng để xác định chính xác trụctâm (center line) của đườn CHC và giúp tàu bay hạ cánh vào chính giữa tâm đườngCHC

- Đài Glidepath còn được gọi là đìa xác định tầm, dùng để xác định chính xácđường trượt hạ cánh ( đường glidepath) của quỹ đạo hạ cánh và giúp tàu bay hạcánh chính xác vào vùng hạn cánh của đường CHC ( touth dơn zone)

- Ngoài ra các đài chí chuẩn ( marker) ( có thê được thay thế bởi các đàilocator hoặc DME ) giúp tàu bay xác định cự ly từ tàu bay đến ngưỡng dườngCHC

2 Nguyên lý làm việc:

- Thiết bị đài chỉ góc hoạt động trong dải tần số (329-335MHz) Đài phát hai búp sóng được điều chế bởi hai tín hiệu âm tần 90Hz và 150Hz Trường bức xạtừ hệ thống anten của đài chỉ góc hạ cánh là một trường điện từ hỗn hợp, giản đồ bức xạ của anten sẽ cung cấp một đường thẳng hạ cánh nằm trong mặt phẳng thẳngđứng chứa đường cất hạ cánh (CHC) với tín hiệu âm tần 150Hz vượt trội nằm phía dưới và tín hiệu âm tần 90Hz vượt trội nằm phía trên

- Đường chỉ góc hạ cánh (ILS glide path) là quĩ tích của những điểm nằmtrong mặt phẳng đứng chứa đường tâm đường CHC và có hiệu độ sâu điều chế củasóng phát ra bởi đài chỉ góc hạ cánh bằng 0 (DDM=0) Góc tạo ra bởi đường thẳnghạ cánh và tâm của đường CHC gọi là góc hạ cánh Theo quy định của ICAO, góchạ cánh được chọn là 30C

Căn cứ theo đặc tính nêu trên, máy thu trên các đài bay sẽ thu tín hiệu phátra từ đài chỉ góc hạ cánh và tính giá trị DDM Nếu đài bay hạ cánh sai góc hạ cánhchuẩn thì kim chỉ thị của máy thu sẽ lệnh lên hoặc lệch xuống, phi công căn cứ vàochỉ thị này để điều chỉnh đài bay hạ cánh đúng góc chuẩn

Thiết bị đài chỉ góc hạ cánh ghép cặp với đài chỉ hướng hạ cánh trong hệthống hướng dẫn hạ cánh ILS và làm việc theo cặp tần số được quy định theo bảngdưới đây:

Hình 1: Ghép cặp tần số giữa đài chỉ hướng hạ cánh và đài chỉ góc hạ cánhỞ những khu vực mà yêu cầu đối với các tần số làm việc giữa đài chỉ hướng hạ cánh và đài chỉ góc hạ cánh trên cùng một đường CHC không nhiều hơn 20 cặp,ghép cặp tần số giữa đài chỉ hướng hạ cánh và đài chỉ góc hạ cánh theo bảng sau:

Hình 1 Ghép cặp tần số giữa đài chỉ hướng hạ cánh và đài chỉ góc hạ cánh (ít hơn 20 cặp)’

Chương 2: Các thông số cơ bản theo tiêu chuẩn ICAO

1 Yêu kỹ thuật cầu cơ bảnThành phần cơ bản sau - Thiết bị Localizer VHF, hệ thống giám sát kết hợp, hệ thống chỉ thị và điều khiển từ xa.

- Thiết bị Glidepath UHF, hệ thống giám sát kết hợp, hệ thống chỉ thị và điều khiển từ xa

- Các đài VHF marker, hệ thống giám sát kết hợp, hẹ thống chỉ thị và điều khiển từ xa (các đài market cũng có thẻ được thay thế bởi các đài ocator hay DME ).ILS cấp II và III

- Hệ thống ILS phải có thiết bị chỉ thị và điều khiển từ xa để cung cấp các thông tin hoạt động của tất cả các thành phần trên mặt đất của hệ thống ILS

Nơi sử dụng hai hệ thống ILS - Phục vụ cho hai đầu hạ cánh của một đường CHC thì phải có một chuyển mạch cho hai hệ thống Chuyển mạch này cho phép chỉ sử dụng một hệ thống ILS tại một thời điểm phục vụ hướng dẫn hạ cánh Trong trường hợp neus sử dụng hệ thóng ILS cấp I thì hoạt động của hai hệ thống này không gây nhiễu lẫn nhau - Phục vụ cho cùng một đường CHC hoặc hai đường CHC khác nhau trong cùng một sân bay nhưng hoạt động trên cùng 1 tần số, thì phải có một chuyển mạch liên động cho hai hệ thống Để đảm bảo chỉ có một hệ thống được hoạt động tại một thời điểm, khi chuyển từ hệ thống ILS này sang ILS khác thì thời gian ngắt quãng ít nhất 20s

2 Đài Localizer và hệ thống giám sát kết hợp: a Khái niệm

- Trường điện từ được bức xạ từ hệ thống anten Localizer là một trường điện từ

hỗn hợp à được điều chế biên độ bởi hai tín hiệu âm tần là 90hZ và 150hz Giản đồbức xạ của nó bao gồ hai phần với một phia có một tín hiệu âm tần vượt trội và đốidiện là tín hiệu âm tần kia vượt trội

- Khi một người quan sát đứng từ điểm hạ cánh hìn đối diện vớ hệ thống antenLocalizer thì giản đồ bức xạ có tí hiệu âm tần 150hz vượt trội nằm bên phía tayphải của ngừi quan sát và giản đồ bức xạ có tí hiệu âm tần 90hz vượt trộn nằm bênphia táy trái của người quan sát

- Tất cả các góc năm ngang được sử dụng trong trong việc đặc tả các giản đồtrường của dải Localizer đề bắt nguồn từ tâm của hệ thống anten Localizer – nơicung cấp các tín hiệu được sử dụng trong cung “ Course” phía trước

Hình 3: Bức xạ điện từ từ anten đài hướng / đài âmb Tần số làm việc( radio frequency):

- Dải tần làm việc của đài Localizer : (108-111,975)mhz, với số tần số cho phép là+_ 0.005% đôi với hệ thống 1 tần số và 0,002% đối với hệ thống 2 tần số, khoảngcách tần số trong 2 hệ thống tàn số được qui định 5khz ≤ ∆ f ≤14 khz

c Độ chính xác của đường Course ( course alignment accuracy)- Đường Course chính phải được điều chỉnh và duy trì trong các giới hạn tương đương với sự dịch chuyển của điểm chuẩn ILS so với trục âm của đường CHC nhưsau:

ILS cấp 1: ± 10,5 m( DDM=0,01)

ILS cấp 2 : ± 7,5 m

ILS cấp 3: v± 3 m

d Điều chế sóng mang- Độ sâu điều chế của sóng mang tần số làm việc do mỗi tín hiệu âm tần 90 Hz và 150 Hz tạo ra phải nằm trong khoảng từ 18% đến 22%

- Sai số tần số tín hiệu âm tần điều chế 90 Hz và 150 Hz là: 2,5% với đài chỉ hướng hạ cánh Cấp I;

1,5% với đài chỉ hướng hạ cánh Cấp II; 1% với đài chỉ hướng hạ cánh Cấp III; Toàn bộ thành phần hài của tín hiệu 90 Hz phải không vượt quá 10% ; đối vớiđài chỉ hướng hạ cánh cấp III, thành phần hài bậc hai của tín hiệu âm tần 90 Hzphải không vượt quá 5%;

Toàn bộ thành phần hài của tín hiệu 150 Hz phải không vượt quá 10%

e Lắp đặt (Siting)- Hệ thống anten đài localizer được đặt vuông góc với tâm đường CHC nối dài và cách điểm dừng cuối cùng của đường CHC khoảng 1.000ft (khoảng 30m).f Tín hiệu nhận dạng (Identification)

- Tín hiệu nhận dạng mô tả địa điểm sân bay, hướng đường CHC hạ cánh.- Sử dụng tần số 1.020hz ± 50 hzvới độ sâu điều chế trong giới hạn (5- 15hz).- Tín hiệu nhận dạng dùng mã Morse bao gồm hai ba ký tự

g Hệ thống giám sát (Monitoring)- Hệ thống giám sát tự động sẽ cung cấp một tín hiệu báo động khi : Sự bức xạ bị dừng lại

Không có thông tin về dãn đường và tín hiệu nhận dạng từ sóng mang Sự suy giảm CAT ( xuống cấp )

Các điều kiện sau đây phải làm cho hệ thống giám sát bắt đầu hoạt động: - Đối với đài chỉ hướng hạ cánh cấp I, một sự dịch chuyển đường chỉ hướng trungbình từ trục đường CHC tương đương lớn hơn 10,5 m (35 ft), hay tương đươngtuyến tính với DDM = 0,015, tại điểm chuẩn ILS;

- Đối với đài chỉ hướng hạ cánh cấp II, một sự dịch chuyển đường chỉ hướng trungbình từ trục đường CHC tương đương lớn hơn 7,5 m (25 ft) tại điểm chuẩn ILS; - Đối với đài chỉ hướng hạ cánh cấp III, một sự dịch chuyển đường chỉ hướngtrung bình từ trục đường CHC tương đương lớn hơn 3 m (10 ft) tại điểm chuẩnILS;

- Đối với đài chỉ hướng hạ cánh một tần số, có một sự suy giảm công suất ra đếnmột giá trị nhỏ hơn 50% giá trị danh định, miễn là đài chỉ hướng hạ cánh vẫn đápứng được các yêu cầu

- Đối với đài chỉ hướng hạ cánh hai tần số, có một sự suy giảm công suất ra của cảhai sóng mang đến một giá trị nhỏ hơn 80% giá trị danh định, ngoại trừ sự suygiảm lớn hơn đến một giá trị nằm giữa 80% và 50% giá trị danh định có thể đượccho phép, miễn là đài chỉ hướng hạ cánh vẫn đáp ứng được các yêu cầu

- Độ nhạy dịch chuyển thay đổi lớn hơn 17% so với giá trị danh định áp dụng chođài chỉ hướng hạ cánh

-Hệ thống giám sát tự động sẽ chuyển hoặc tắt máy khi:Độ chính xác của đường Course sai quá giới hạn cho phép.DS sai quá giới hạn cho phép

Mất tín hiệu nhận dạng và M% giảm quá 5%.Công suất giảm 50% (với hệ thống 1 tần số), và 20% (với hệ thống 2 tần số).- Toàn bộ khoảng thời gian được đề cập trong điều kiện hoạt động phải không vượtquá các giá trị sau đây trong bất kỳ tình huống nào:

+ 10 giây đối với đài chỉ hướng hạ cánh cấp I; + 5 giây đối với đài chỉ hướng hạ cánh cấp II; + 2 giây đối với đài chỉ hướng hạ cánh cấp III

3 Đài Glidepath và hệ thống giám sát kết hợp

a Khái niệm

- Trường điện từ bức xạ từ hệ thống anten Glidepath là một trường điện từhỗn hợp mà được điều chế biên độ bởi hai tín hiệu âm tần là 90Hz và 150Hz Giảnđồ bức xạ của anten sẽ cung cấp một đường hạ cánh nằm trong mặt phẳng đứngchứa trục của đường CHC với tín hiệu âm tần 150Hz vượt trội nằm ở phía dưới vàtín hiệu âm tần 90Hz vượt trội nằm ở phía trên

-Ký hiệu θ là góc danh định của đường hạ cánh Glidepath, gọi là góc hạcánh

- Thông thường góc hạ cánh được chọn trong khoảng từ 2° đến 4°, thường được chọn là 3°

- Góc hạ cánh được điều chỉnh và duy trì trong khoảng : ± 0,075θ so với θ với ILS Cấp I & II

 ± 0,04θ so với θ với ILS Cấp III.b Tần số làm việc (Radio frequency): - Giải tần làm việc của đài Glidepath : (329 ÷ 335) MHz, với sai số tần số cho phéplà ± 0,005% (đối với hệ thống một tần số) và ± 0,002% (đối với hệ thống hai tầnsố), khoảng cách tần số trong hệ thống hai tần số được qui định : 4 KHz ≤ ∆F ≤ 32KHz

c Tầm phủ sóng (Coverage ): Ít nhất là 18,5 Km (10 Nm) đối với :

- Theo góc phương vị : ± 8° so với đường tâm - Theo độ cao : +1,75θ và – 0,45θ so với góc hạ cánh Để cung cấp tầm phủ sóng cho hoạt động của đài chỉ góc hạ cánh được trình bàytrong 6.4.3.1, cường độ trường tối thiểu bên trong cung phủ sóng phải là 400 V/m

(âm 95 dBW/m2) Đối với các đài chỉ góc hạ cánh cấp I, cường độ trường phảiđược cung cấp xuống đến một độ cao 30 m (100 ft) trên mặt phẳng ngang chứangưỡng Đối với các đài chỉ góc hạ cánh cấp II và III, cường độ trường phải đượccung cấp xuống đến một độ cao 15 m (50 ft) trên mặt phẳng ngang chứa ngưỡngd Điều chế sóng mang

Độ sâu điều chế danh định của sóng mang tần số làm việc do mỗi tín hiệu âmtần 90 Hz và 150 Hz tạo ra phải là 40% dọc theo đường chỉ góc hạ cánh Độ sâuđiều chế phải nằm trong giới hạn từ 37,5% đến 42,5%

Các sai số cho phép sau đây phải được áp dụng cho các tần số của các tín hiệuđiều chế âm tần:

- 2,5% đối với đài chỉ góc hạ cánh cấp I; - 1,5% đối với đài chỉ góc hạ cánh cấp II; - 1% đối với đài chỉ góc hạ cánh cấp III; - Thành phần hài tổng cộng của tín hiệu 90 Hz phải không vượt quá 10%.Ngoài ra đối với đài chỉ góc hạ cánh cấp III, hài bậc hai của tín hiệu 90 Hz phảikhông vượt quá 5%;

- Thành phần hài tổng cộng của tín hiệu 150 Hz phải không vượt quá 10%.e Độ nhạy của sự dịch chuyển (Displacement sensitivity):

DS phải được điều chỉnh và duy trì trong khoảng:

± 25% so với giá trị danh định đối với ILS Cấp I ± 20% so với giá trị danh định đối với ILS Cấp II ± 15% so với giá trị danh định đối với ILS Cấp III.f Lắp đặt (Siting):

- Hệ thống ăng-ten đài Glidepath được đặt phía bên trái hoặc phải đườngCHC,cách ngưỡng hạ cánh của đường CHC khoảng 1.000 ft (khoảng 300 m)

g Hệ thống giám sát (Monitoring):

- Hệ thống giám sát sẽ tạo ra một tín hiệu báo động khi các tiêu chuẩn sau bị viphạm :

Góc hạ cánh θ bị dịch chuyển hơn :- 0,075θ theo chiều âm (nhỏ hơn θ) - 1,10 θ theo chiều dương (lớn hơn θ) Công suất giảm :

- 50% (với hệ thống 1 tần số) - 20% (với hệ thống 2 tần số) Độ nhạy của sự dịch chuyển sai quá 25% so với danh định Hệ thống giám sát tự động phải cung cấp một tín hiệu cảnh báo tại các điểm điều khiển và làm ngừng bức xạ theo các khoảng thời gian được trình bày, nếu xảy ra bất kỳ các điều kiện nào sau đây:

1 Có sự dịch chuyển góc hạ cánh trung bình tương ứng với lớn hơn âm 0,075 và lớn hơn + 1,1 so với ;

2 Đối với đài chỉ góc hạ cánh một tần số, một sự suy giảm công suất ra đến một giá trị nhỏ hơn 50% giá trị danh định, miễn là đài chỉ góc hạ cánh vẫn đáp ứng được các yêu cầu ;

3 Đối với đài chỉ góc hạ cánh hai tần số, một sự suy giảm công suất ra của cả hai sóng mang đến một giá trị nhỏ hơn 80% giá trị danh định, ngoại trừ sự suy giảm lớn hơn đến một giá trị nằm giữa 80% và 50% giá trị danh định có thể được cho phép, miễn là đài chỉ góc hạ cánh vẫn đáp ứng được các yêu cầu

4 Đối với đài chỉ góc hạ cánh cấp I, sự thay đổi góc nhiều hơn 0,0375giữa đường chỉ góc hạ cánh và đường thẳng dưới đường chỉ góc hạ cánh mà tại đóDDM =0,0875;

5 Đối với đài chỉ góc hạ cánh cấp II và III, sự thay đổi độ nhạy đến mộtgiá trị lớn hơn 25% giá trị danh định;

6 Hạ thấp đường thẳng dưới đường chỉ góc hạ cánh mà tại đó DDM =0,0875 đến một giá trị nhỏ hơn 0,7475 so với mặt phẳng ngang;

7 Suy giảm DDM đến nhỏ hơn 0,175 trong tầm phủ sóng đã định dướicung hạ cánh

4 VHF marker beacons:

a Khái niệm chung (General):

- Phải có ít nhất hai đài marker được sử dụng trong cấu hình cơ bản của hệthống ILS Đài marker thứ ba có thể được sử dụng phụ thuộc vào địa hìnhnơi lắp đặt

- Hai đài marker tối thiểu được sử dụng trong cấu hình cơ bản của hệ thốngILS là đài Outer marker và Middle marker

- Các đài marker phải có giản đồ bức xạ sóng điện từ nhằm xác định một cựly đã được qui định so với ngưỡng thềm dọc theo đường Glidepath

b.Tần số làm việc (radio frequency):

- Tần số làm việc của đài marker là 75 MHz, với sai số tần số cho phép là ± 0,005%

d Điều chế sóng mang (Modulation):

- Tần số âm tần điều chế cho các đài marker :Với đài INNER MARKER : 3.000 Hz Với đài MIDDLE MARKER : 1.300 Hz Với đài OUTER MARKER : 400 Hz - Độ sâu điều chế của các đài marker là 95% ± 4%

- Sai số tần số của tín hiệu âm tần là ± 2,5%

e.Tín hiệu nhận dạng (Identification):

Tín hiệu nhận dạng của các đài marker được quy định như sau: - Với đài INNER MARKER : Phát sáu dot trong một giây, phát liên tục - Với đài MIDDLE MARKER : Phát liên tục các dot và dash, tốc độ của dash là2 dash trong một giây, tốc độ của dot là 6 dot trong một giây

- Với đài OUTER MARKER : Phát hai dash trong một giây, phát liên tục Tốc độ phát tín hiệu nhận dạng có sai số ± 15%

f Lắp đặt (Siting):

-Với đài INNER MARKER : Giản đồ bức xạ là giản đồ đứng Trong khoảng từ 75m (250 ft) đến 450m (1.500 ft) từ ngưỡng đường CHC Không lệch quá tâm đường CHC 30 m (100 ft)

- Với đài MIDDLE MARKER : Giản đồ bức xạ là giản đồ đứng Cách khoảng 1.050 m (3.500 ft) ± 150 m (500 ft) từ ngưỡng đường CHC Không lệch quá tâm đường CHC 75 m (250 ft)

- Với đài OUTER MARKER : Giản đồ bức xạ là giản đồ đứng.Cách khoảng 7,2 Km (3,9 Nm), hoặc trong khoảng (6,5 ÷ 11,1) Km (3,5 Nm ÷6 Nm) từ ngưỡng đường CHC khi điều kiện địa hình phức tạp

Không lệch quá tâm đường CHC 75 m (250 ft) - Một đài DME có thể được sử dụng để thay thế một phần hay toàn bộ các đàimarker trong hệ thống ILS

- Khi sử dụng DME thì DME sẽ cung cấp thông tin về cự ly tương đương như cácđài marker cung cấp

- Khi sử dụng DME như là một đài thay thế cho đài middle marker thì tần số làmviệc của DME phải được phù hợp với tần số làm việc của đài Localizer và đượcđặt tại vị trí sao cho có lỗi về thông tin cự ly là nhỏ nhất.

7 Hệ thống giám sát (Monitoring):

- Hệ thống giám sát của các đài marker sẽ chuyển hoặc tắt máy khi: Công suất giảm 3 dB

Mất tín hiệu nhận dạng Độ sâu điều chế giảm 4 dB

8 Cấp nguồn

- Tất cả các thành phần trong hệ thống ILS phải được cung cấp các hệ thống cấp nguồn phù hợp và cách để bảo đảm tính liên tục của dịch vụ tương ứng với sự cần thiết của dịch vụ được cung cấp