KR100818021B1

KR100818021B1 - 도플러전방향표지시설 시뮬레이션 방법

Info

Publication number: KR100818021B1
Application number: KR1020060108263A
Authority: KR
Inventors: 김병노; 박동기; 최용규
Original assignee: 한국공항공사
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2008-03-31

Abstract

본 발명은 항공기에 전 방향으로 방위각(0도에서 360도)정보를 제공하는 도플러전방향표지시설(이하 "DVOR"이하 한다)의 시뮬레이션 방법에 관한 것으로 측파대안테나(48개)에서 약 100MHz대의 주파수를 방사하며 방사된 신호는 공간에서 도플러효과를 일으키며 약 100m 떨어진 필드모니터 안테나에서 신호를 검출하여 도플러전방향표지시설의 성능을 검증하고 있다. 본 발명은 측파대 안테나에서 방사되어 공간에서 주파수 변조되는 것을 하나의 시뮬레이션 장치로 구현함으로써 용이하게 DVOR의 성능을 검증하는데 그 목적이 있으며 본 발명은 DVOR 시뮬레이션 방법에 관한 것으로 상 하측파대 검출단계, 변조신호발생단계, 도플러효과 발생단계, 도플러효과가 발현된 상 하측파대 신호를 캐리어신호와 결합시키는 신호결합단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 DVOR 시뮬레이션 방법으로 구성된다.

전방향표지시설, DVOR(Doppler VHF Omnidirectional Range), 시뮬레이션, 필드모니터

Description

도플러전방향표지시설 시뮬레이션 방법{Simulation Method in the DVOR}

도 1 은 도플러전방향표지시설 일실시예 구성도,

도 2 는 본 발명이 적용되는 도플러전방향표지시설의 시뮬레이션 방법에 관한 일실시예 구성도,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11: DVOR 장비, 12: 측파대 안테나 스위칭부

13: 48개 측파대 안테나, 14: Carrier 안테나

21: 상측파대 검출부, 22: 하측파대 검출부, 23: 변조신호 발생부

24: 위상변위부, 25: 상측파대 도플러효과 발생부

26: 하측파대 도플러효과 발생부, 27: Carrier 신호 검출부

28: 결합부

31: 상측파대 검출부, 32: 하측파대 검출부, 33: 변조신호 발생부

34: 위상변위부, 35: 상측파대 도플러효과 발생부

36: 하측파대 도플러효과 발생부, 37: Carrier 신호 검출부

38: 결합부

본 발명은 도플러전방향표지시설(이하 DVOR"이라 함) 시뮬레이션에 관한 방법으로서 도플러전방향표지시설의 성능을 검증하기 위하여 안테나와 카운터포이즈이전의 시스템 출력이 정상적인지를 검증하는 시뮬레이션 장치이다.

여기서 DVOR은 Doppler VHF Omnidirectional Range의 약자이며 도플러전방향표지시설이라 부르며, 이 무선송신시스템은 주로 공항이나 산 정상에 설치되어 이착륙 또는 항행하는 항공기에게 전 방향으로 방위각정보를 0도에서 360도까지 제공해주는 장비로서 안전한 항공기 이착륙 및 운항에 필수적인 장비를 말한다.

이 DVOR장비는 VHF대역중 108㎒에서 117.975㎒대역에서 사용하며, 또한 3개의 RF신호, 즉 Carrier 신호, 상측파대 신호, 하측파대신호를 방사하는데, 각각의 주파수 차이는 Carrier 신호보다 상측파대 신호 주파수는 10㎑높으며, 하측파대 신호는 Carrier 신호 주파수보다 10㎑낮다.

상측파대 신호와 하측파대 신호는 다시 코사인(Cosine) 신호와 사인(Sine) 신호로 나누어진다. 즉 상측파대 신호는 코사인 상측파대 신호와 사인 상측파대 신호, 하측파대 신호는 코사인 하측파대 신호와 사인 하측파대 신호로 나누어지는데 코사인 신호와 사인 신호는 주파수는 동일하나 위상이 90도차이가 발생한다.

Carrier 신호는 하나의 Carrier안테나를 통하여 계속적으로 방사되고, 상측파대 신호, 하측파대 신호는 48개의 측파대 안테나(Carrier안테나를 중심으로 반경 약 7m의 원형에 설치됨)를 통하여 단속적으로 스위칭이 되면서 방사되어 공간에서 도플러효과에 의하여 주파수변조가 발생되고 이 신호는 항공기에 수신되어 항공기가 위치한 방향에 따라 서로 다른 주파수변조 된다.

도플러전방향표지시설에 관한 시뮬레이션 방법 즉 48개의 측파대안테나를 통해서만 형성 가능한 도플러효과를 이용한 주파수변조를 하나의 장치를 통하여 구현하는 방법이다.

도 1 은 종전의 도플러전방향표지시설의 구성도이며 안테나를 통하여 구현되는 도플러 주파수 변조에 관한 도면이다.

즉 DVOR에서는 DVOR장비(11)에서 상ㅇ하 측파대 신호가 측파대안테나 스위칭부(12)로 입력되며 측파대안테나 스위칭부는 48개의 측파대 안테나(13)에 일정한 시간간격(1/720 초)으로 스위칭이 되면서 1/30초 동안 48개의 안테나를 통하여 방사되며 이렇게 방사된 신호는 공간에서 도플러효과를 발생하게 되며 측파대안테나 설치 반경에 따라 플러스/마이너스480㎐ 주파수편이가 발생하며 변조지수가 16이 형성된다. 수신기에서 이렇게 도플러효과에 의해 공간변조된 신호를 복조하면 30㎐의 정현파가 발생하는데 이 신호는 Carrier 안테나(14)에서 방사되는 30㎐ 진폭 변 조된 신호와 위상을 비교하여 방위를 결정하게 된다.

따라서 정확한 전방향표지시설 신호(방위정보)를 얻기 위해서는 Carrier 안테나에서 방사되는 신호뿐만 아니라 측파대에서 방사되는 신호가 필수적이다.

하지만 아직까지 이러한 시뮬레이션에 관한 방법 혹은 장치 등 어떠한 것도 제안되거나 발명된 것이 없기에 교육용, 실험용으로 전방향표지시설의 성능을 시험하고 점검하기 위해서는 측파대안테나 48개와 카운터포이즈를 설치해야만 하는 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, DVOR의 Carrier 안테나에서 방사된 신호와 48개의 측파대 안테나로 방사되는 신호를 검출하여 인위적으로 도플러효과를 이용한 주파수변조를 발생시켜 전방위각(360도)의 신호정보를 생성하는 방법에 관한 것으로 용이하게 전방향표지시설 시뮬레이션을 구현하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 코사인, 사인 상 ㅇ하측파대를 검출하는 상 ㅇ하측파 검출단계; 전방향 신호를 구현하기 위한 타이밍에 의하여 30㎐의 변조신호를 발생시키는 변조신호발생단계; 상기 상 ㅇ하측파 검출단계로부터 검출된 상 하측파대 신호와 상기 변조신호발생단계로부터 위상이 변이된 30㎐ 변조신호를 이용하여 도플러 효과를 발생시키는 도플러효과 발생단계; 캐리어신호 검출부에 의하여 캐리어신호를 검출하는 캐리어신호 검출단계 및 상기 도플러효과 발생단계에서 발생된 도플러효과가 발현된 상 하측파대 신호를 상기 캐리어신호 검출단계로부터 검출된 캐리어신호와 결합시키는 신호결합단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 DVOR 시뮬레이션 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명이 적용되는 도플러전방향표지시설의 시뮬레이션 방법에 관한 일실시예 구성도이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 DVOR 시뮬레이션 방법은 상측파대 검출부(21), 하측파대 검출부(22), 적절한 타이밍에 의하여 제어되는 변조신호 발생부(23), 변조신호의 위상을 편이 시키는 위상변위부(24), 상측파대와 변조신호를 이용하여 도플러효과를 발생시키는 상측파대 도플러효과 발생부(25), 하측파대와 변조신호를 이용하여 도플러효과를 발생시키는 하측파대 도플러효과 발생부(26), Carrier 신호 검출부(27), 도플러효과가 발생된 상측파대와 하측파대, Carrier 검출신호를 결합하는 결합부(28)를 포함한다.

먼저, 상측파대 신호는 DVOR 장비에서 코사인 상측파대와 사인 상측파대 신호가 출력되는데 이 두 상측파대를 상측파대 검출부(21)에서 검출하고, 하측파대 신호 또한 코사인 하측파대와 사인 하측파대 신호가 DVOR장비에서 출력되는데 이 두 하측파대를 하측파대 검출부(22)에서 검출하며, 타이밍신호에 의해 제어되는 변조신호 발생부(23)에서 30㎐의 변조신호를 발생하게 된다. 이 변조신호는 상측파대를 변조신호와 하측파대 변조신호를 180도 위상차이가 발생하게 위상변위부(24)에서 위상차이를 발생시키며, 상 하측파대 도플러효과 발생부에서는 상 하측파대 검출부에서 입력되는 신호와 위상변위부에서 발생되는 신호를 이용하여 도플러효과를 발생시키게 된다. 이 신호는 Carrier 신호 검출부를 거친 Carrier신호와 결합하여 DVOR 장비의 모니터부로 입력된다.

여기서 변조신호발생부(23)는 타이밍신호에 의하여 제어되는데 이 타이밍신호는 DVOR시스템이 항공기에 전방향(360도)으로 방위각정보를 제공해주는 역할을 하게 된다.

또한 측파대안테나 48개에 의하여 발생되는 도플러효과는 상, 하 측파대 도플러효과 발생부(27, 28)에서 상측파대와 하측파대가 도플러효과가 발생하게 된다.

도 3은 본 발명이 적용되는 도플러전방향표지시설의 시뮬레이션 방법에 관한 일실시예 흐름도이다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 DVOR 시뷸레이션 방법은 상측파대 검출부(31), 하측파대 검출부(32), 변조신호 발생부(33), 변조신호의 위상을 편이 시키는 위상변위부(34), 상측파대와 변조신호를 이용하여 도플러효과를 발생시키는 상측파대 도플러효과 발생부(35), 하측파대와 변조신호를 이용하여 도플러효과를 발생시키는 하측파대 도플러효과 발생부(36), Carrier 신호 검출부(37), 도플러효과가 발생된 상측파대와 하측파대, Carrier 검출신호를 결합하는 결합부(38)를 포함한다.

먼저, 상측파대 신호는 DVOR 장비에서 코사인 상측파대와 사인 상측파대 신호가 출력되는데 이 두 상측파대를 50㏈ 감쇄하여 하나의 상측파로 결합하여 검출하는 상측파대 검출부(31), 하측파대 신호 또한 코사인 하측파대와 사인 하측파대 신호가 DVOR장비에서 출력되는데 이 두 하측파대를 50㏈ 감쇄하여 하나의 하측파로 결합하여 검출하는 하측파대 검출부(32), 360도 전 방위 중에서 특정 방위각을 생성하기 위하여 특정 타이밍신호에 의해 제어되는 변조신호 발생부(33)에서 30㎐의 변조신호를 발생하게 된다.

특정 방위각을 생성하기 위해서는 DVOR의 원리를 적용하면 270도의 특정방위각을 생성하기 위해서는 변조신호발생부의 변조신호 시작 위상은 0도로 하여야 하며, 180도의 특정방위각을 생성하기 위해서는 변조신호 시작 위상은 270도로 하여야 하고, 90도의 특정방위각을 생성하기 위해서는 변조신호 시작위상은 180도로 하여야 하고, 360도의 특정방위각을 생성하기 위해서는 변조신호 시작위상은 90도로 하여야 한다. 따라서 통상적으로 이용되는 270도의 방위각을 얻기 위해서는 변조신호의 시작위상은 0도로 설정한다. 이 변조신호는 두 신호로 분배되어 하나의 변조신호는 위상변위 없이 상측파대 도플러효과 발생부(35)로 입력되며, 또 다른 변조신호는 DVOR의 동작원리를 고려하여 위상을 180도변위한 변조신호를 하측파대 도플러효과 발생부(36)로 입력시킨다.

위상변위부(34)는 상측파대 와 하측파대 도플러효과를 발생시키기 위하여 30㎐ 변조신호 하측파대 변조신호를 180도 위상차이가 발생하게 한다. 상측파대 도플러효과 발생부(35)에서는 상측파대 신호 검출부(31)에서 입력되는 신호와 위상변위부(34)통하여 위상이 변위되지 아니한 30㎐변조신호를 결합하여 도플러효과를 발생 시키게 된다. 도플러효과는 동일한 전파가 거리에 따라 주파수가 변화하는 효과로서 DVOR 신호를 발생시키기 위하여 상측파대 신호의 주파수편이가 플러스/마이너스480㎐, 주파수 변조지수가 16이 되도록 도플러효과를 발생시킨다.

하측파대 도플러효과 발생부(36)에서는 하측파대 신호 검출부(32)에서 입력되는 신호와 위상변위부(34)를 통하여 180도위상이 변위된 변조신호를 결합하여 도플러효과를 발생시키게 된다. 하측파대 또한 DVOR 신호를 발생시키기 위하여 하측파대 신호의 주파수편이가 플러스/마이너스480㎐, 주파수 변조지수가 16이 되도록 도플러효과를 발생시킨다. Carrier신호는 Carrier 신호 검출부(37)에서 50㏈를 감쇄시키고 결합부(38)로 입력되는데 결합부(38)에서는 상측파대 도플러효과 발생부(35)에서의 신호와 하측파대 도플러효과 발생부(36)에서의 신호와 Carrier 신호 검출부(37)에서의 신호 즉 3개의 신호를 결합하여 최종 DVOR 신호를 생성하게 된다. 결합부(38)에서 결합된 신호는 DVOR 장비의 성능을 검증하기위하여 모니터부로 입력된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명은 DVOR에서 도플러효과를 48개의 측파대안테나가 아니라 하나의 시뮬레이션 장치를 통하여 발생시키는 것이기 때문에 개발시제품 혹은 운용중인 DVOR 장비 장애발생시 본 발명을 통하여 용이하게 자체성능점검이 가능하여 장애진단이 용이하며, 교육용, 연구시험용, 전시회용 등 실내에서 장비의 성능을 구현하기에 적합한 방법이라고 할 수 있다. 이에 따라 전체성능을 확인하기 위하여 카운터포이즈, 안테나 등을 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 용이하게 DVOR을 구현하고 비용이 절감되는 효과가 있다.

Claims

DVOR 시뮬레이션 방법에 있어서,

코사인, 사인 상 하측파대를 검출하는 상ㅇ하측파 검출단계;

전방향 신호를 구현하기 위한 타이밍에 의하여 30㎐의 변조신호를 발생시키는 변조신호발생단계;

상기 상ㅇ하측파 검출단계로부터 검출된 상 하측파대 신호와 상기 변조신호발생단계로부터 위상이 변이된 30㎐ 변조신호를 이용하여 도플러 효과를 발생시키는 도플러효과 발생단계;

캐리어신호 검출부에 의하여 캐리어신호를 검출하는 캐리어신호 검출단계 및

상기 도플러효과 발생단계에서 발생된 도플러효과가 발현된 상 하측파대 신호를 상기 캐리어신호 검출단계로부터 검출된 캐리어신호와 결합시키는 신호결합단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 DVOR 시뮬레이션 방법