DME的原理介绍.docx

测距机 DME距离测量设备 DME 是 Distance Measuring Equipment 的缩写，是国际民航组 织批准的近程导航系统之一，它由机载询问器（机载DME询问机）和地面应答 器（DME天线和地面DME台）组成DME通过测量脉冲信号的发射和接受时 差而获得飞机到地面台的斜距当飞机的飞行高度远小于到台的斜距时，可将 DME测得的斜距视作飞机到地面台的平距DME 询问机发射的脉冲对间隔是随机的，每架飞机使用的脉冲对间隔不一 样，才能彼此有别，在同一空域有几架飞机使用各自的DME系统时，使飞机能 识别自己发射的询问信号同时，每个DME地面台都能周期性地用摩尔斯码， 以1350Hz发射该台的识别字母，使飞机可以确认哪个DME地面台是它的询问 对象DME地面台总与VOR地面台或ILS地面台靠在一起，当在电子飞行仪表系 统（EFIS）控制面板上选定VOR方式时，DME的频率与VOR频率一起调谐； 当在 EFIS 控制面板上选定 ILS 方式时， DME 频率与 ILS 频率一起调谐但在 EFIS控制面板上选定MAP和PLAN方式时，DME频率是由飞机管理计算机提 供的DME距离的显示可以在无线电远距磁显示器（RDMI）上，也可以在EHSI 上，距离＞=100海里时，显示可以精确到1海里。

距离＜100海里时，DME距离 显示可以精确到十分之一海里 DME 系统有故障，显示为空白，距离超出允许 显示范围，或无计算数据，显示为虚线选定 ILS 或 VOR 方式， DME 距离在 EHSI上显示，但选定MAP和PIAN方式时，EHSI上显示的是根据飞行管理计 算机来的待飞距离（distance-to-go）,而不是DME距离一. DME系统的组成DME 系统是一种询问——应答式脉冲测距系统，由机载设备和地面设备组 成，见图 1询问器图 1 DME 系统的组成(1) DME 系统地面设备DME 系统地面设备由应答器、监视器、控制单元、机内测试设备、天线和 电键器组成应答器是DME系统地面设备的主要组成部分，它由接收机、视频 信号处理电路和发射机组成接收机的作用是接受、放大和译码所接受的询问信 号；视频信号处理电路的主要作用是对询问脉冲译码，并经过一定的时间的延迟 后，产生编码回答脉冲对；发射机的作用是产生、放大和发送回答脉冲对现在民航使用的DME设备通常具有全固态设计、微机控制及采用双监控器、 双应答器构型等特点，从而大大提高了地面信标设备工作的可靠性、精度和可维 修性，如 AWA 公司生产的 LDB—102 型测距设备和 ALCATEL 公司生产的 FSD-40/45 型测距设备等。

以AWA公司生产的LDB—102型测距设备为例LDB—102型测距机由接 收机单元(RV)、发射机驱动器(TD)、测试询问器(TI)、发射机电源模块、监视单 元、1千瓦射频放大单元(仅用于1kW设备)、控制和测试单元(CTU)、射频面板、 交流电源单元、天线、远端维护与监视系统(RMM，通常与VRB—52D型DVOR 共同使用)等组成图2为设备简要框图及信号流程(以1kW单机为例)，以下介 绍1kW单机系统，双机系统的每一个应答机与之相同150W设备除1kW射频 放大单元外，其余流程相同接收机模块主要提供接收的功能 发射机驱动器上有脉冲整形板、激励器、中频功放器、功率调制放大器 测试询问器包括主板、射频产生器、调制和检测器、应答检测器以及衰减器 测试询问器是一个独立的工作单元，它以一定的速率模拟飞机进行询问，测距机 (DME)应答机将这些询问脉冲作为正常的询问并给出相应的应答监视器从天线以及相连的测试询问器上获得输入信号，这些信号代表了设备 运行的参数，并且监视器对每一个信号进行通过/失败检测这个通过/失败结果 由控制与测试单元获得并且根据所需进行告警指示或者产生控制行动控制和测试单元监视、控制并且测试LDB—102型测距机(DME)内部不同的 功能。

1 千瓦射频功率放大器由功率分配器，功率合成器和 10 个 250W 的射频放 大模块组成射频面板位于控制与测试单元后的机柜后部所有的天线反馈及耦合元件， 使150W或1kW设备功率放大器降低射频衰减和泄露射频面板上安装有定向 耦合器、环流器和接收机预选滤波器发射机电源模块产生发射机驱动器所需的电流，在150W机器中，射频功率 放大器的所需电源也由此产生交流电源单元用于将220V交流变压后，给设备提供所需24V直流等，并给 备用电源充电远端维护和监视系统负责监视LDB—102(通常还有VRB—52D型DVOR) 的操作和状态参数，并且可以进行开/关机操作它包括台站维护处理器(NMP) 和中央监视终端系统等台站维护处理器安装在机柜上，它是一个包含四个串口的信号板计算机，包 含0.5M字节电池后备的内存和一个电池备份的实时时钟中央监视终端系统安 装在监控中心，它包括一个 IBM 兼容机(至少 486)和一个工业标准操作系统 (Windows3.11)以及中央监视终端系统软件天线有两种：Chu天线和内扫描DME/N型天线通常使用内扫描DME/N型天线图2 LDB—102型测距设备简要框图及信号流程来自飞机的询问信号被测距机(DME)的天线接收，天线连接到测距机(DME) 设备上的射频板。

信号流经定向耦合器和环流器后到预选滤波器环流器的作用 是防止耦合的发射机输出直接进入接收机预选滤波器包含三个调谐到接收频率 的耦合谐振腔，它隔离中频镜象频率，隔离伪频率并且对发射机输出频率更进一 步衰减然后，询问信号送到接收机模块接收机检测并解码“通道视频”而且对同步回答触发脉冲对编码如果必要， 随机应答脉冲对被加上，对于同步应答保持一个最小应答率945Hz通过减少接 收机灵敏度，最大应答率被限制在2800Hz1350Hz的识别码在每40秒发送一 次接收机输出应答脉冲对触发发射机驱动器模块上的调制产生器，送到 1 千瓦 射频功放模块发射机驱动器的激励频率由接收机模块上的本地振荡器提供功放上的输出被送回到射频板上，经过环流器和定向耦合器到天线，对飞机 发送应答信号在双机系统上，射频板上含一个同轴转换中继，当一台发射机连 接到天线时，另一台发射机连接到假负载设备中还包括一个测试询问器和一个监控器，这两个单元一起用于检测测距 机的性能测试询问器连续地向测距机(DME)询问这如同模拟一架飞机，发射机 对这些信号进行应答，然后监控器检测并处理应答信号对应答信号各项参数进行 门限比较测试询问器产生的询问脉冲通过定向耦合器到信标接收机，应答机对这些询 问的应答也通过此定向耦合器送到测试询问器。

2) DME 系统机载设备机载 DME 系统由询问器、距离指示器、天线和控制盒组成机载 DME 询 问器由发射机、接收机和距离测量电路等组成，完成信号的发射、接受和距离的 测量控制盒对询问器收发信机提供需要的控制和转换电路，还可以对 VHF 通 信或导航接收机提供频率的选择DME距离指示器可以显示飞机到地面DME 台的斜距，飞机的地速以及飞机到台时间等信息询问天线的作用是发射询问信 号和接受回答信号，它是具有垂直极化全向辐射图形的单个L波段天线询问器是 DME 系统机载设备的主要组成部分，目前的典型产品有 CollinsDME-700、Bendix DME-37A DME 询问器等 700 系列 DME以Collins DME-700为例，Collins DME-700在对台工作方式时可提供多个所 选地面信标台的距离信息；在自由扫描工作方式时，可提供在其工作范围 ienei 的所有地面信标台的距离信息距离信息供给飞行管理计算机系统用于高精度定 位，并可在驾驶舱显示另外，在上述两种工作方式时，还可以提供所选信标台 的音响信号Collins DME-700 由机壳、电源、频率合成器、激励器、功放、接收机、视 频处理器、距离处理器、和监控器等组件组成。

如图3是Collins DME-700组成 简化框图图3 DME-700组成简化框图机壳组件包括母板组件、后部插座、射频连接板和环行器/低通滤波器组件 电源组件的作用是把115V、400Hz飞机电源变换为DME工作所需要的直流 电压频率合成器组件的功能是为所选择的DME信道产生正确的发射机信号它 包括一个VCO和一个稳定主控振荡器(SMO)VCO产生L波段信号，并经由激 励器-功放组件放大和调制SMO包括锁相环，用以给VCO产生调谐电压激励器组件调制并放大来自频率合成器的 L 波段信号，供给功放脉冲的 RF输出信号，供给接收机连续波(CW)激励信号激励器包括4级放大器和1级调 制器功放组件由 RF 放大器和调制器组成它放大并整形加到天线上去的 RF 脉 冲信号接收机接受选择、放大和检波输入的地对空信号它由预选器、63MHz中放 和 10.7MHz 中放/检波器组成视频处理器由脉冲对译码器、中放自动增益控制(AGC)放大器、输入/输 出(I/O)装置、数字/模拟(D/A)转换器、ARINC429总线接口电路、识别滤波器和 音频放大器组成完成的基本功能是：对中频视频输出译码；控制接收机中频增 益；调谐接收机预选器；与 ARINC 接口；提供音频识别信号。

距离处理器由CPU、存储器电路、发射机脉冲对编码器自检信号产生器、 控制总线接口和包括距离时钟在内的距离计数器网络组成它的功能是：给 DME 发射机产生激励器和功放触发脉冲；测量第一个询问脉冲与所接受的第一个视频 脉冲之间的时间间隔监控器组件提供检测 DME-700 内部故障的设备它由故障监控电路、非易 失性存储器、输入/输出电路和DME-700面板自检开关及故障指示器组成3)精密测距机(DME/P)DME/P是微波着陆系统(MLS)的一个必要组成部分，它提供精密测距功能至FA方式回答延迟调整IA方式回答延迟调整监视器询问器自动延迟稳定(询问器)峰值振幅查找(PAF)IA方式延迟窄带IF (800KHz带通滤波器)对数放大器费里斯鉴别器脉宽鉴别器宽带窄带译码器接收机来自ADSRF发射机L> 宽带 IF(3.5MHz带通滤波器)对数放大器亠延迟一衰减一比较(DAC)FA方式延迟调制器编码器优先级逻辑回波抑制随机脉冲对 定时与控制输入/输出定时与控制图 4 为典型的 DME/P 地面信标应答器的方框图可以将它看作是由两个独立 的应答器所组成：一个用于回答FA方式询问，另一个则用于回答IA方式询问。

每个应答器均由接收机、信号处理电路和发射机组成两个应答器公用一个接收 机，用于接受IA方式和FA方式询问图4 DME/P系统地面信标应答器方框图图 5 为典型的 DME/P 系统机载询问方框图它由接收机、信号处理电路、 发射机及其IA、FA方式编码器等电路组成图5 DME/P系统机载询问器方框图二. DME系统的测距原理(1) 测距原理DME 系统测距是从机载询问器向地面信标发射询问脉冲对开始的，地面台 接受这些询问脉冲对经过50ps的固定延迟后，发射应答脉冲对，见图6其中50ps固定延迟，称为主延迟其作用是：一则使对询问的回答时间统一；二则 可读出距离指示器零海里处(相应与地面信标台所在机场跑道的接地点处)因 此，5 ps延迟也叫做零海里延迟询问器的距离计算电路根据从发射询问脉冲对至接受应答脉冲对之间所经过的时刻差，计算出飞机到地面信标台的斜距图6 DME的测距原理示意图由。