Etude détaillée du fonctionnement des radiobalises d’aide à la navigation aérienne

 DISTANCE MEASURING EQUIPMENT 

 Le DME (équipement de mesure de la distance) est un instrument radionavigation qui permet de mesurer la distance d’un avion par rapport à un point de référence à terre (radiobalise sol DME) en mesurant le temps que met une impulsion radioélectrique UHF pour faire le trajet aller et retour entre l’avion et la station sol. IL a été défini par OACI, comme un système radio civil d’aide à la navigation aérienne avec une couverture omnidirectionnelle. Le DME fonctionne sur le principe d’un dialogue émetteur-récepteur-transpondeur, en action dans la gamme de fréquence autour des 1000 MHz. [4] Figure 3 : Distance mesurée entre l’avion et le DME 

Principe du système DME

 Le DME de bord, transmet des paires d’impulsons RF codées sur le canal récepteur de la radiobalise sol. La radiobalise, à son tour, émet des paires d’impulsions de réponse codées sur le canal récepteur de l’équipement de bord déplacées de 63 MHz par rapport à la fréquence d’interrogation. Cette réponse est reçue et décodée par le récepteur aéromobile, où les circuits du réglage spéciaux mesurent automatiquement le laps de temps entre interrogation et réponse ; cette mesure est convertie en signaux de sortie électriques qui pilotent l’indicateur de distance dont la valeur est exprimée en NM (nautical miles) ou en Km.  La radiobalise sol présente un retard fixe de 50µs, appelé retard systématique, entre la réception de chaque paire d’impulsions codées et la transmission de la réponse correspondante Exemple: Si l’aéronef envoie à t0 une interrogation et reçoit à t1 la réponse, le temps mesuré de l’aller et retour est de: t = t1 – t0 = + 50µs avec c : la célérité de la lumière La distance de l’avion à la balise sol: d La radiobalise sol, avec les paires d’impulsions de réponse et les paires impulsions, transmet aussi périodiquement des groupes d’impulsions d’identification spéciaux qui, décodés par l’aéroplane comme un signal Morse, permet au navigateur de définir l’identité du nom de la station ou est installé le DME. Le récepteur de bord est en capacité de reconnaître les réponses aux propres interrogations, parmi les nombreuses autres impulsions transmises par la radiobalise. Le retard de réponse est toujours mesuré à partir de la première impulsion correspondante de la paire d’interrogation transmise précédemment Les impulsions Toutes les impulsions, calibrées et modulées sont espacées d’un certain temps entre elles. Il est donc possible d’émettre sur plusieurs canaux différents en jouant sur l’espacement des deux impulsions d’une même paire. Deux formats de canaux sont actuellement utilisés le Mode X et le Mode Y Mode X l’espacement entre 2 impulsions est de 12µs [4] Mode Y l’espacement entre 2 impulsions est de 36µs en interrogation et 30µs en retour 

Emission-réception 

Le DME a un rayonnement omnidirectionnel et sa portée correspond à une portée optique donc elle augmente avec l’altitude de l’aéronef, mais elle dépasse rarement les 200Nm (370Km) sur la plupart des appareils. Le DME fonctionne dans la gamme des fréquences UHF entre 962 et 1150 MHz pour l’interrogation et entre de 962 et 1213 MHz pour la réponse. L’espacement entre deux canaux est de 1 MHz et pour éviter les interférences entre interrogation et réponse, les fréquences d’interrogation (avion) et réponse (station sol) diffèrent de 63 MHz. Sa précision est de l’ordre de 0,2 Nm et il est quasi insensible aux perturbations atmosphériques.

 Emetteur – Récepteur de la Station sol DME

 Deux versions de station sol DME existent. L’une dite « DME en route » souvent associée à un VOR, possède une puissance d’émission de 1 kW. L’autre version « DME atterrissage » généralement associée à un ILS possède une puissance de 100W obtenus par la suppression de l’amplificateur 1 kW et de son modulateur. L’antenne de la station de l’émetteur et du récepteur est commune. Un contrôle permanent des fréquences d’émission et de réception est effectué afin d’éviter tout dysfonctionnement pouvant entraîner des erreurs. Figure 4 : Emetteur – Récepteur DME [4] L’interrogateur (avion) transmet une paire d’impulsions espacées de 12 µs (codage X) ou 36 µs (codage Y). En réponse, le transpondeur au sol transmet, avec un retard constant de 50 µs et sur une fréquence de réception offset ± 63 MHz de la fréquence d’émission, une paire d’impulsion dont l’espacement est de 12 µs (codage X) ou 30 µs (codage Y). A partir du moment où 50% des signaux envoyés sont identifiés en retour par le récepteur dans l’avion, ce dernier peut alors mesurer le temps pris par le signal pour parcourir l’aller-retour et de là, calculer la distance

 Emetteur – Récepteur de bord 

Interface antenne: permet de dissocier la transmission et la réception du signal hertzien support de l’information et assure la conversion « hertzien-électrique ». – Chaîne d’émission: élabore les signaux modulant et modulé et amplifie le signal modulé. – Chaîne de réception: effectue un changement de fréquence du signal UHF reçu et le démodule. – Synthétiseur de fréquence: élabore les porteuses d’émission et de réception ainsi que les signaux de commande nécessaires à la détermination des stations recherchées. – Calcul et contrôle: cette fonction élabore (calcul, correction) et transmet les informations à l’afficheur, le signal audio, les informations nécessaires au contrôle et à la neutralisation de la chaîne de réception et le signal d’horloge nécessaire au pilotage du synthétiseur

Conclusion

 Le DME permet de mesurer la distance qui sépare un aéronef d’une balise au sol en chronométrant le temps que met une impulsion radioélectrique UHF pour faire le trajet aller et retour entre l’avion et la station sol, il a une portée optique de soit environ 200Nm . Le DME, associé au VOR (équipement qui fournit des indications d’azimut dans la gamme de fréquence VHF), installé dans le même site, et est défini comme système VOR/DME pour réunir dans une unique radiobalise un système qui produit des signaux pour l’indication de la direction et de la distance.