ADF/NDB – Principio de Funcionamiento
ADF/NDB – Principio de Funcionamiento
El radiogoniómetro es un equipo embarcado capaz de detectar la dirección de la que proceden las señales de radio originadas en estaciones especiales para la navegación aérea (radiofaros no direccionales, NDB) o en emisoras de radiodifusión normales. Debido la última posibilidad se considera a este equipo semi autónomo, ya que puede basarse en equipos terrestres no especializados.
En el caso de que el radiogoniómetro sea automático, al conjunto se le llama ADF/NDB (“Automatic Direction Finder/Non Directional Beacon”).
Si no es automático se le llama DF/NDB.
El principio básico de todo radiogoniómetro está en componer un diagrama de radiación direccional mediante combinación de los patrones de radiación de dos o más antenas, por ejemplo un diagrama cardioide. Un diagrama de radiación cardioide caracteriza por tener un eje orientado hacia delante, con un nulo en la parte de detrás. Un diagrama cardioide se compone sumando el diagrama de radiación de una antena omnidireccional (un monopolo) con el diagrama de radiación de un dipolo de bucle (o antena de cuadro), desfasado en 90º.
El eje de la cardioide rota cuando rota el eje del patrón de la antena de bucle. Si esta rotación se realiza rotando mecánicamente la antena de cuadro se trata de un DF/NDB.
El DF/NDB localizará la dirección de emisión del radiofaro omnidireccional NDB cuando el eje de la cardioide se prolongue hasta la antena del radiofaro.
– Radiogoniómetro Automático
El radiogoniómetro automático (ADF/NDB) evita la rotación mecánica de la cardiode, sustituyéndola por un tratamiento de señales. Las antenas del ADF son dos antenas de cuadro perpendiculares entre sí. Cada antena de cuadro tiene un patrón de recepción con forma de ocho (van como r=sen(θ) ó r=cos(θ) respectivamente), siendo θ el ángulo de la recta que une el centro de las antenas de cuadro con la antena emisora NDB). Las salidas de las antenas, al detectar una señal con ángulo de incidencia θ serán:
con ωc la pulsación de la portadora. Estas dos señales son moduladas en sendos moduladores con dos señales coherentes desfasadas 90º con frecuencia Ω /2π , provenientes de un oscilador; Las salidas de los moduladores serán:
que restadas en un híbrido de 180º se transforman en:
La señal de VFASE pasa un filtro para eliminar la portadora y a continuación se compara con la señal de referencia del oscilador, cos(Ωt) para poder resolver el ángulo de incidencia θ.
– Emisora/Receptor
La emisora NDB (Non Directional Beacon) es una estación de radiodifusión en AM, para un rango de frecuencias de 190 KHz a 1750 KHz. La antena de la emisora NDB presenta un patrón de radiación omnidireccional, radiando la misma potencia en todas las direcciones (salvo en su vertical, donde presenta un nulo). La potencia va desde 20 W hasta varios KW.
La señal de un NDB es un código Morse de dos o tres letras (su identificativo) . Las emisoras NDB están obsoletas, habiendo sido sustituidas en su mayor parte por el VOR. Con todo son muy baratas de operar y al ser tan antiguas (se usan desde los años 30), están amortizadas, por lo que se mantienen como sistema de respaldo. En su banda de operación, la propagación de onda se realiza por onda de tierra por lo que su alcance es mucho mayor que el del VOR a baja altitud (~500 km). En su contra, la señal NDB es más afectada en largos alcances por las condiciones atmosféricas (especialmente por las emisiones radioeléctricas de las tormentas) y por la conductividad del terreno.
A bordo el ADF se compone del receptor de radio AM y de un indicador de rumbo relativo (RBI, Relative Bearing Indicator). Un RBI se compone de una esfera angular y de una aguja. La esfera angular se ajusta con un dial (llamado HDG por Heading) de forma que 0º corresponda con la dirección del morro. La aguja marca la dirección de la estación NDB sintonizada.
En muchos indicadores RBI se monta también una brújula para poder tener una referencia de Norte Magnético. En este caso la dirección del morro viene indicada por un símbolo (una cruceta con forma de avión).
El símbolo se ajusta con el dial HDG para marcar la dirección del morro de la aeronave.
Estos indicadores con brújula se llaman RMI (Radio Magnetic Indicator) o RadioBrújula (o RadioCompás).
– Detector de Tormentas
Existe un sensor de rayos que opera detectando y clasificando las emisiones de RF de los rayos. Es posible detectar las tormentas en el ADF (Automatic Direction Direction Finder) o RadioCompás. Sin embargo no es una técnica fiable porque el ADF no está pensado para eso.
El sensor de tormentas (“Storm Scope”) se compone de un display electrónico con simbología muy simple, una antena direccional de radiogoniometría y una unidad electrónica.
En el display se presenta una cruz (o un punto coloreado) por cada rayo detectado. Se refresca el display cada algunos minutos para no saturarlo. Los puntos aparecen en una representación polar, con el avión en el centro. La dirección del rayo es relativa al morro de la aeronave.
Indica con relativa precisión la dirección del rayo y con bastante menos la distancia al mismo. Estima la distancia a partir de la potencia de RF recibida, en el supuesto de que todos los rayos radian más o menos lo mismo. El receptor trabaja en la frecuencia de los 50 KHz, más o menos la misma que el ADF, ya que en esa banda es donde radian más eficientemente los rayos.
La antena se compone de tres dipolos: dos de ellos son antenas de bucle magnético, dispuestas ortogonalmente entre sí y la tercera es una antena de látigo. Las antenas de bucle forman un radiogoniómetro, análogo a la antena directiva del ADF y tienen como misión localizar la dirección (“radial”) del emisor de RF.
Pfr. Fco. Rogelio Palomo Pinto