Descripción del DME

El equipo medidor de distancias, DME, se integra con el ILS para proporcionar a las aeronaves información de distancia al umbral de pista durante las maniobras de aproximación de precisión.

El DME no es un subsistema del ILS, ya que el elemento del ILS encargado de proporcionar indicación de distancia son las radiobalizas. No obstante, y como hemos explicado en el capítulo anterior, estas han sido prácticamente sustituidas por el DME.

Desde el punto de vista de funcionamiento, el DME presenta una diferencia importante con respecto a lo que hemos visto hasta ahora. Así como en el Localizador y en la Senda de Planeo el instrumento de a bordo era un simple elemento pasivo que recibía y decodificaba la señal generada por la instalación de tierra sin intervenir para nada más, en el caso del DME el instrumento de a bordo, denominado interrogador, transmite señales de interrogación que tras ser recibidas y retransmitidas por el equipo de tierra, denominado transpondedor, proporcionarán al interrogador la información de distancia.

El principio teórico de medida de distancia del DME se basa en medir el tiempo transcurrido entre que se transmite una interrogación y se recibe la respuesta generada en tierra. Multiplicando la mitad de este tiempo por la velocidad de propagación de las señales radioeléctricas, aproximadamente la velocidad de la luz (300.000 Km/s), obtenemos la distancia en línea recta entre la aeronave y la estación DME de tierra.

 

Esta distancia, denominada distancia oblicua, no corresponde a la distancia que separa a la aeronave de la estación en el plano horizontal, pero a distancias grandes es muy aproximada. No obstante al acercarse a la vertical de la estación, el error va aumentando y sobre la vertical, en el caso de que existiese cobertura, la distancia indicada sería igual a la altura.

En la figura siguiente podemos ver un diagrama de bloques del interrogador y el transpondedor junto con el esquema del principio de medida de distancia. Como puede verse, las señales de interrogación y respuesta están formadas por pares de pulsos gausianos de radiofrecuencia en la banda de 962 a 1214 Mhz.

Para diferenciar los pulsos de interrogación de los de respuesta, existe una diferencia de 63 Mhz entre la frecuencia del interrogador y la del transpondedor. Con todo esto la banda de trabajo del DME está dividida en 126 canales de interrogación y 126 de respuesta apareados, es decir que de forma automática al seleccionar el canal de la estación de tierra, se selecciona la frecuencia en que hay que interrogarle y en la que se le va a recibir. Volviendo al ejemplo de la carta de aproximación del aeropuerto de Vitoria y con las tablas del Anexo 10 de OACI podemos ver que a la frecuencia del Localizador (108.9 Mhz) le corresponde el canal 26X del DME que tiene asignada como frecuencia para las interrogaciones 1.050 Mhz y para las respuestas 987 Mhz. Como se puede comprobar la diferencia es de 63 Mhz como hemos dicho antes.

Dado que son las aeronaves las que transmiten los pulsos de interrogación, puede darse el caso, y de hecho se da, que lo hagan varias a la vez. Estas interrogaciones llegarán al transpondedor que generará y emitirá los pulsos de respuesta todos en la misma frecuencia. Entonces tenemos un montón de pulsos en el espacio y cada aeronave tiene que encontrar la forma de distinguir los que son respuestas a sus interrogaciones y le servirán para calcular su distancia.

La forma de distinguirlos consiste en generar los pulsos de interrogación con una frecuencia de repetición de pulsos cambiante, es decir, separando los pares de pulsos por un tiempo aleatorio pero que queda memorizado en el interrogador. Al recibir los pulsos de respuesta, se van comparando con la secuencia memorizada y cuando coinciden se sabe que son los correspondientes a las interrogaciones propias. Entonces solo queda calcular la distancia por el método descrito.

Lo que hemos dicho en el párrafo anterior resuelve el problema para el interrogador, pero no para el transpondedor de tierra cuya capacidad de respuestas no es ilimitada. Con el fin de aumentar el número de aeronaves que pueden obtener información de distancia a la vez sin saturar la capacidad del transpondedor, se programa a los interrogadores para que hagan su trabajo en dos fases distintas:

Teniendo en cuenta el número máximo de interrogaciones en cada una de las dos fases, se establece un número máximo total de 100 aeronaves que pueden utilizar una estación DME de forma simultánea. Con estas 100 aeronaves, el transpondedor estaría transmitiendo 2700 pares de pulsos por segundo.

Además de las respuestas a las interrogaciones recibidas, el transpondedor transmite una identificación formada por tres letras en código Morse e idéntica a la transmitida por la estación de información acimutal (Localizador o VOR) a la que esté asociado. Esta identificación consiste en la transmisión de pares de pulsos a razón de 1350 pares por segundo. Los pares de pulsos se transmiten cada aproximadamente 40 segundos.

Con el fin de optimizar el funcionamiento del transmisor del transpondedor, sobre todo de los antiguos que funcionaban a válvulas, este se diseña para una transmisión continua mínima de 700 pares por segundo, excepto durante la transmisión de los pares de pulsos de interrogación. Cuando el número de aeronaves está por debajo de este valor mínimo, el transpondedor genera unos pulsos de relleno llamados “squitter” que sirven para mantener constante el ciclo de trabajo del transmisor. Es decir, aunque no haya ninguna aeronave interrogándolo, el transpondedor siempre está transmitiendo pulsos, bien de identificación o squitter.

Resumiendo todo lo anterior, podemos decir que en el tren continuo de pulsos transmitidos por el transpondedor encontraremos de forma aleatoria: respuestas a interrogaciones, pares de pulsos de identificación y pulsos de squitter.

En caso de que el número de aeronaves que están interrogando a la vez llegase al 90% del valor máximo de 2700 pares por segundo, el sistema de supervisión del transpondedor disminuye la sensibilidad del receptor para eliminar las interrogaciones de aeronaves muy distantes que al llegar más débiles se rechazarán en el receptor. Llevamos mucho rato hablando de los pares de pulsos sin todavía haber aclarado un poco sus características, así que vamos a hacerlo ahora. Como podemos ver en la figura, cada interrogación y su correspondiente respuesta está formada por una serie de pares de pulsos de radiofrecuencia. La duración de estos pulsos en los puntos de amplitud media es de 3.5 ms ( 1 microsegundo = 0.000001 s) y la separación entre los dos pulsos del par es de 12 ms tanto en la interrogación como en la respuesta en el caso de canales X. Con el fin de aumentar el número de canales dentro de la misma banda de frecuencias, OACI establece otros canales denominados canales Y en los cuales la separación entre pulsos es de 36 ms en la interrogación y 30 ms en la respuesta. La forma del pulso es la de una campana de Gauss.

Como hemos dicho la separación entre pares de pulsos se genera de forma aleatoria en el interrogador.

En la siguiente figura podemos ver un diagrama de bloques de la estación de tierra del DME y estos son sus principales elementos:

Al igual que en la senda de Planeo y en el Localizador, todos los elementos descritos, a excepción de la antena y las unidades de control, se encuentran duplicados.

Cuando el DME se utiliza para proporcionar la función de distancia del ILS, se instala en el mismo emplazamiento que la Senda de Planeo de forma que la antena del DME se encuentre próxima al umbral que, como hemos dicho, será la referencia de distancia cero durante la aproximación. En este caso el indicativo del DME es igual al transmitido por el Localizador y se asocia con este de forma que de cada cuatro señales de indicativo, tres sean transmitidas por el Localizador y una por el DME.

Con el fin de aumentar la precisión para ser utilizado con el Sistema de Aterrizaje por Microondas (MLS: Microwave Landing System), OACI ha definido el denominado DME de precisión (DME/P) en el cual se modifica la forma de los pulsos para aumentar la precisión al medir los tiempos entre interrogaciones y respuestas.

Cuando el DME está instalado junto con un ILS, debe proporcionar cobertura desde por lo menos la cobertura del Localizador hasta el umbral en el sector de cobertura acimutal del Localizador. En este volumen de cobertura la precisión de la medida de distancia proporcionada por el DME estará comprendida entre 370 m y el 0.25% de la distancia.

La información de distancia obtenida por el DME se le presenta al piloto en millas náuticas (1 NM = 1852 m) en el propio instrumento DME de a bordo así como en otros instrumentos que combinan varias informaciones y facilitan su lectura al piloto.

A continuación se presenta un diagrama de bloques simplificado del transpondedor DME.

 

Navegárea 02/2008
Volver