¿Qué tan ancho es el cono de confusión sobre un VOR y NDB?

El valor +/-40° es correcto, pero debe interpretarse. La razón principal de la existencia de un cono de "silencio" (confusión) es una elección de diseño para aumentar el alcance de las ayudas a la navegación. El alcance y la " isotropía " son antagónicos.

Sin embargo, cuando la aeronave se aproxima al cono de confusión, digamos a 45° de elevación, mientras vuela a 9 km por encima de la estación, su distancia oblicua a la estación es de unos 13 km. Incluso con una potencia aparente pequeña (digamos unos pocos vatios de RF), el enlace de radio sigue siendo muy bueno, ya que no se ve atenuado por los obstáculos. No debe evitar que la señal sea demodulada.

Hay un segundo fenómeno, que es más crítico para un D-VOR: el desplazamiento Doppler es creado por el escaneo de la antena solo en el plano horizontal, y es máximo cuando el receptor está en el plano de la estación. A medida que aumenta la elevación relativa, se reduce el desplazamiento aparente en la dirección del receptor. Esta reducción de la distancia da como resultado una velocidad aparente reducida hacia/desde el receptor, por lo tanto, un desplazamiento Doppler más pequeño.

Sin el cambio correcto, -480 Hz a +480 Hz, la determinación del rumbo es inexacta (para obtener una explicación detallada de los principios del VOR, consulte esta respuesta ). Para el VOR convencional existe un problema similar pero relacionado con la amplitud.

Caso detallado: D-VOR

Un VOR irradia una señal que se puede interpretar en el plano horizontal, por lo que el sistema está diseñado con antenas que irradian horizontalmente. Hay dos tipos de VOR, el más moderno es el D-VOR (Doppler VOR). Una antena común para D-VOR es la antena de cuadro Alford que está polarizada horizontalmente:

^{Izquierda: Fuente , derecha: Fuente}

El sistema de antena D-VOR consta de un conjunto circular de antenas:

^Fuente

Esta matriz tiene un patrón de radiación similar a este en el plano vertical:

Cómo interpretar:

• Las rectas son ángulos de elevación, siendo 90° el cenit. Los círculos marrones son una escala para la potencia radiada, el círculo grande es la potencia medida en la dirección donde es máxima. El siguiente círculo es donde la potencia es solo -3dB del máximo. El uso de decibelios para medir relaciones es frecuente cuando se trabaja con señales de radio porque se trata de una escala logarítmica. -3dB es la mitad de la potencia, -6dB es 1/4 de la potencia, etc.

• La curva roja es la curva de potencia de radiación del VOR para cualquier ángulo vertical. Es máximo alrededor de 30 ° y mínimo a 90 °. Para 60° es alrededor de -20dB, que es una relación de 1/100 solamente.

• El cono VOR de silencio/confusión es donde la señal es demasiado pequeña para ser interpretada correctamente por el receptor VOR, y puede ver que hay una caída de señal fuerte alrededor de 50°-60° (es decir, 30°-40° desde el cenit VOR )

• Como se ve, la energía se irradia principalmente hacia un lado, el otro lado del conjunto de antenas irradia solo una energía parásita. Esto se debe a la forma en que funciona el D-VOR: Patrón de interferencia entre todas las antenas del arreglo. La energía se destruye en el lado derecho del diagrama, mientras que se acumula en el lado izquierdo.

• El patrón de interferencia gira electrónicamente alrededor del eje vertical a 30 rondas por segundo (1800 RPM, 30 Hz), por lo que la antena en realidad irradia potencia en un volumen anular (rosquilla).

Cono Doppler de confusión

Específico del D-VOR, debido a la forma en que funciona este VOR:

• En el VOR convencional, la marcación relativa se obtiene detectando la diferencia de fase entre una modulación de referencia (FM) y una modulación variable (AM) que depende de la dirección a la que apunta actualmente la antena VOR.

• En el VOR Doppler, la señal variable en realidad se obtiene moviendo electrónicamente el centro del conjunto de antenas. Esto crea un cambio de frecuencia que es equivalente a la modulación AM del C-VOR, pero en frecuencia (y el D-VOR "gira" electrónicamente en la otra dirección para que la inversión entre la modulación AM y FM no sea visible, asegurando el cumplimiento entre C-VOR y D-VOR con el receptor).

Sin embargo, el efecto Doppler sólo puede detectarse cuando el receptor está en el mismo plano que el "desplazamiento" electrónico, es decir, el plano horizontal. Cuando el receptor está ubicado demasiado cerca del cenit del VOR, el cambio de frecuencia se vuelve pequeño y no se puede detectar correctamente. Por eso, incluso con una antena isotrópica, el sistema no puede funcionar a elevaciones relativas altas. Así que en realidad no tiene sentido tener una antena isotrópica para el D-VOR.

C-VOR y NDB

Un VOR convencional (C-VOR) funciona con una antena vertical cuyo patrón de radiación es naturalmente similar al anterior sin necesidad de interferencias. La antena en realidad gira físicamente.

NDB utiliza antenas de cable largo de muchos tipos. La potencia se irradia casi sin preferencia particular (antena omnidireccional), pero el patrón de radiación sigue siendo similar al C-VOR, excepto que no hay necesidad de rotarlo. El volumen de la dona se obtiene con la antena estacionaria.

Como el NDB es omnidireccional, la energía en el plano horizontal no se enfoca con tanta fuerza como en el C-VOR y D-VOR. Sin embargo, el rango de NDB sigue siendo razonable porque:

• NDB utiliza las porciones LF/MF del espectro de radio que están menos sujetas a pérdidas de propagación.

• El receptor NDB no requiere una señal fuerte para localizar la baliza, ya que, en teoría, basta con detectar la portadora.

¿Por qué se hace así?

Puede preguntarse por qué no usar una antena (o un conjunto de antenas) con un patrón de radiación circular que emita la misma potencia en cualquier dirección vertical. Tales antenas "isotrópicas" existen en la práctica.

La razón es la misma que para girar la antena: es concentrar la potencia en una dirección, para aumentar el alcance. En términos técnicos, esto es para aumentar la potencia radiada isotrópica efectiva ( EIRP ).

Una buena similitud es la de una bombilla y una linterna:

• Una bombilla tiene un patrón de radiación omnidireccional, se enciende en todas las direcciones, pero la potencia recibida en un punto distante es limitada (a menos que la bombilla sea muy potente).

• La luz de una antorcha enfoca la luz en un pequeño ángulo sólido, multiplicando por un factor grande la intensidad en la dirección privilegiada. Se puede percibir una alta intensidad en esta dirección sin usar una gran potencia, y el rango se incrementa a la misma potencia. Sin embargo, para escanear todos los puntos en el espacio, se debe girar la luz de la antorcha.

¿No es demasiado?

No, no lo es. Los VOR y los NDB son una tecnología bastante antigua. Los VOR se introdujeron en las décadas de 1930 y 1940, pero todavía se usan comúnmente en la actualidad.

Si tiene un cono de confusión de 45 grados en todos los lados, esto significa que, a 40,000 pies, las señales no serán confiables dentro de unas 6 millas desde la baliza, que en realidad no es mucho. En altitudes más bajas, digamos 3.000 pies, el cono de confusión será solo de media milla en todos los lados de la baliza. Estas imprecisiones se tienen en cuenta al diseñar procedimientos que dependen de VOR u otras radiobalizas.