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Equipo Telemétrico (DME)

El DME (Distance Measurement Equipment) es un sistema de radar con respuesta activa. Consiste en un radiofaro de 1KW con dos transpondedores y un sistema de monitorización duplicado controlado por un microprocesador. Este sistema es usado para medir la distancia entre un avión y un transpondedor dentro de los límites de cobertura.Como uso secundario, el receptor DME también da una indicación de velocidad respecto al suelo.

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.

Características de las señales transmitidas

La forma del pulso es la siguiente: el tiempo de subida es de 2.5 microsegundos, la anchura del pulso es de 3.5 (+/-0.5)microsegundos, el tiempo de bajada del pulso no es mayor de 3.5 microsegundos.

La potencia de salida de armónicos de la frecuencia portadora no pasa los -10dBm. Además, la potencia pico de cualquier armónico de la portadora no excede los +20dBm.

Los pulsos de un DME se transmiten en pares, tienen una forma gaussiana con semianchura de 3.5us y con una separación que depende de uso o modo:

• Modo X (militar): separación de 12 microsegundos tanto para interrogación como para respuesta.

• Modo Y (civil): separación de 36 microsegundos para interrogación y 30 microsegundos para respuesta.

La diferencia entre los niveles de potencia de pico de los pulsos de cualquier pareja no excede 1dB. Las repuestas, a interrogaciones válidas, tienen un retardo de respuesta según el modo de operación.

Cada transpondedor transmite un código Morse de identificación de tres letras con pulsos gaussianos de 3.5 µs de semianchura a una PRF de 1350 Hz cada 37,5 o 75 segundos, donde un punto dura 1/8 s y una línea 3/8s. La transmisión del código de identificación no dura más de 10 segundos.

Las parejas de pulsos de relleno son genela tasa de repetición de pulsos se establece en 25 interrogaciones/seg. Según la distancia entre el avión y el transpondedor de tierra varía, la ventana temporal sigue el movimiento del avión de tal manera que continúa centrado alrededor del punto de máxima repuesta.radas y controladas automáticamente para mantener la velocidad de transmisión mínima del transpondedor igual a 800(+/- 50) parejas de pulso por segundo. Las parejas de pulsos están espaciadas aleatoriamente, pero su separación nunca es menor de 200 microsegundos y no hay separaciones en el rango de 730 a 750 microsegundos. Si la velocidad de transmisión es superior a 800 parejas por segundo, no se añaden parejas de relleno.

La transmisión de las señales de salida del transpondedor tiene el siguiente orden: primero las parejas de pulsos de identificación, después las parejas de pulsos de respuesta y finalmente las parejas de pulsos de relleno.

La prioridad de transmisión se establece de la siguiente forma: en primer lugar el código de identidad inhibe las respuestas y posible relleno, durante el tiempo que dure y los pulsos de respuesta inhiben los pulsos de relleno hasta que han sido transmitidas las respuestas.

Características del receptor

El transpondedor proporciona respuestas con las características adecuadas para contestar a las interrogaciones de los DME de abordo. Las señales de interrogación cumplen los estándares establecidos en el Anexo 10 de la OACI.

Las instalaciones de un DME normalmente están localizados en estaciones que incluyen sistemas VOR o ILS y se utilizan conjuntamente: los canales de frecuencias UHF de los canales DME están emparejadas con canales en VHF del VOR y del ILS. El rango de frecuencias del DME está dividido en 126 canales de interrogación y 126 de respuesta con una separación entre canales de 1MHz:

• Los canales de interrogación están locaclizados entre 1025 y 1150MHZ.

• Los canales de respuesta ocupan dos rangos de frecuencia: 962-1024MHz y 1151-1213MHz.

• Cada canal de interrogación está acoplado con un canal de respuesta específico colocado 63MHz por encima o por debajo, dependiendo del canal en uso.

Los principales elementos de la estación de tierra del DME son:

• Fuente de alimentación: se encarga de generar las tensiones necesarias en cada bloque.

• Antena: se encarga de recibir las interrogaciones de los aviones y transmitir las respuestas. Rango de frecuencias de 960 a 1215 MHz.

Polarización vertical.

• Acoplador: se encarga de separar las señales recibidas de las transmitidas ya que la antena es común.

• Receptor: encargado de detectar los pulsos de interrogación.

• Decodificador: comprueba el espaciado de los pulsos para detectar interrogaciones válidas, es decir, aquellas en las que dicho espaciado es de 12

microsegundos o 36 microsegundos dependiendo del canal de que se trate. Produce un pulso de control que sirve para generar las respuestas. Con el fin de evitar responder a pares de pulsos procedentes de interrogaciones reflejadas en objetos u obstáculos naturales y que darían lugar a errores en el interrogador, el decodificador produce un bloqueo del receptor durante unos 60 microsegundos una vez que ha detectado una interrogación válida.

• Retardo principal: con el fin de homogeneizar el retardo que se produce en los distintos tipos de transpondedores durante la detección y

generación de respuestas, se introduce un retardo para conseguir que en todos sea igual a 50 microsegundos. Este retardo se restará después en el interrogador a la hora de calcular la distancia.

• Codificador: con cada pulso de control genera un par de pulsos con las características requeridas.

• Transmisor: encargado de modular la señal portadora con los pulsos generados por el codificador.

• Sistema de supervisión: es el encargado de controlar que la señal radiada y los parámetros del equipo de tierra se encuentran dentro de las

tolerancias establecidas.

• Unidad de control local: con la información proporcionada por el sistema de supervisión sobre el estado de la estación, esta unidad establece el

funcionamiento del sistema.

• Unidad de control remoto: permite supervisar y controlar la instalación desde un emplazamiento remoto.

Modos de operación del interrogador: búsqueda y seguimiento

En modo de búsqueda trasmite 150 parejas de pulsos por segundo. Esta tasa de repetición de pulsos tan alta es necesaria para obtener información suficiente del transponder durante el periodo de adquisición, durante el cuál aún no se han determinado ni la distancia al transponder ni la velocidad relativa. Durante la búsqueda, el receptor genera una ventana de seguimiento de 10 μs de ancho, sincronizada con la tasa de repetición de pulsos. La ventana se desplaza, con un retardo variable equivalente al rango entre 0 mn y 300 mn respecto al pulso transmitido. Esta ventana de seguimiento selecciona las parejas de pulsos recibidas, de modo que sólo si se produce una coincidencia entre la ventana y la pareja de pulsos recibida se pasa la pareja al circuito de integración. Para una frecuencia de 150 parejas/seg, la ventana tiene que abrirse y cerrarse unas correspondientes 150 veces/seg.

En modo seguimiento una vez que el interrogador a determinado la distancia aproximada a la que se encuentra de la estación, se entra en esta fase en la que el ritmo de interrogaciones desciende hasta unas 25 por segundo. Ahora el objetivo es aumentar la precisión con que se conoce la distancia medida y realizar un seguimiento de la aeronave en su desplazamiento.

Exactitud del sistema

La exactitud del sistema DME es normalmente de 100 a 300m. Se utiliza como valor de referencia 185m.

Las fuentes de error son:

-Inexactitudes debidas al equipo

• los 50us de retardo tras la recepción de una interrogación están sujetos a un error de +- 1us.

• la detección por parte del receptor.

- Reflexiones (multicamino o multi-path)

Posible futuro de DME

Es probable que las instalaciones del DME se retiren progresivamente mientras que los sistemas satelitales como GPS o Galileo tomen su lugar y se conviertan en el estándar de la navegación aérea. Sin embargo, a día de hoy el sistema se usa mucho y todavía se construyen radiofaros DME, además ante un posible fallo de los sistemas basados en satélites, el DME servirá como sistema de backup.

AUTORES

María Rupérez Palomar

Noelia López Pérez

Iñigo Iruretagoyena Tormo