ILS
SISTEMA DE ATERRIZAJE
INSTRUMENTAL
(INSTRUMENT LANDING SYSTEM)
2
Tabla de contenido
Teoría del ILS ...................................................................................................................... 3
Conceptos necesarios para el ILS .................................................................................... 4
Formación de la señal ILS ..........................................................................................................6
Teoría de Antenas ........................................................................................................................6
Vuelo de calibración y ajuste de alarmas ......................................................................... 7
Capacitación Operativa
3
Objeto
El objeto de este documento es proporcionar al lector información suficiente para que
pueda entender cómo opera el ILS, además de ser una gran ayuda para abordar los
mantenimientos recomendados por el fabricante en sus manuales.
Módulo 1. Teoría del ILS
1.1 Conceptos generales del ILS
Este sistema de navegación adoptado por la Organización de Aviación Civil en 1947, es
utilizado desde entonces para guiar con precisión a las aeronaves en el procedimiento
más complicado de la navegación aérea, el aterrizaje.
El ILS consta de dos subsistemas, el LOCALIZADOR y el GLIDE PATH, complementándose
en la tarea de aterrizar con seguridad y precisión a las aeronaves que ingresan al área
terminal.
El LOCALIZADOR, se utiliza para proporcionar el guiado lateral (plano horizontal) a la
aeronave, permitiendo que esta pueda alinearse con respecto el eje de la pista y su
prolongación con un alcance 25NM (millas náuticas). La información del Localizador se
muestra con un indicador de desviación de curso (CDI), el cual es utilizado por el piloto
hasta que tiene contacto visual y se completa el aterrizaje.
La banda de frecuencias asignada al localizador está comprendida entre 108,10MHz y
111,95MHz con 50KHz de separación entre canales. Esta portadora se modula en
amplitud con tonos de audio de 90Hz y 150Hz, con un índice de modulación de 0.2 (20%)
y 1020Hz. El tono de 1020Hz se utiliza para transmitir el código de identidad de la
estación ILS.
El GLIDE PATH, también denominado GLIDE SLOPE, proporciona la guía vertical o senda
de planeo.
La banda de frecuencias asignada a la GP está comprendida entre 329,15MHz y
335,00MHz (UHF), con un espaciado entre canales de 150KHz que es modulada en
amplitud con tonos de 90 Hz y 150 Hz, con un índice de modulación de 0.4 (40%).
Además, cada frecuencia de GP está ligada a una del LOC, de modo que seleccionada una
de las dos, la otra ya viene definida (ver aptdo. 3.1.6.1 del Anexo 10).
El principio de operación del Localizador y el Glide Path está basado en mediciones de
diferencia de profundidad de modulación (DDM) entre dos señales con frecuencias de
90Hz y 150Hz. Estas frecuencias de navegación son utilizadas para detectar el curso
correcto de aproximación (DDM=0) y el ángulo especificado del Glide Path (DDM=0).
Capacitación Operativa
4
En el Localizador el patrón de radiación del arreglo de antenas proporciona exactamente
igual amplitud de modulación de las dos frecuencias de 90Hz y 150Hz en el plano de guía
horizontal (DDM=0). A la derecha del curso nominal (eje de pista), en sentido de la
aproximación, habrá predominancia del tono de 150 Hz y a la izquierda del curso nominal
predominancia del tono de 90 Hz.
El patrón de radiación de las antenas del Glide Paht, resultante de la interacción con la
superficie de tierra, contiene las señales de modulación con predominancia de 150Hz
debajo del ángulo del plano de aproximación y con predominancia de 90Hz sobre el
ángulo del plano de aproximación. En el plano mismo de aproximación, la amplitud de las
dos modulaciones es igual (DDM=0)
La señal que muestra a la aeronave el camino correcto para el aterrizaje está formada por
la intersección del plano guía vertical con el plano guía horizontal.
LLZ
GP
90
MM
150 Hz
OM
150
90 Hz
DDM = 0
Figura 1 Medición de la DDM
En la figura anterior pueden también observarse los transmisores de los marcadores
externo y medio que generan verticalmente su señal para indicar distancia al umbral de
pista.
Actualmente se utiliza al DME para reemplazar estos marcadores y obtener una
indicación continua de la distancia al umbral de pista.
Cuando un Sistema DME es usado para reemplazar los marcadores, existen las siguientes
alternativas de instalación:
•
Antena DME en el mástil del GP (Transponder DME en caseta GP).
•
Antena DME en techo de caseta LLZ (Transponder DME en caseta LLZ).
Capacitación Operativa
5
•
Transponder DME en caseta separada con su antena en el techo.
•
Transponder DME en caseta separada con su antena en mástil separado.
1.2 Conceptos generales del Localizador
La información de curso consiste de señales o tonos de modulación de 90Hz y 150Hz.
Cuando la aeronave está aproximándose a la pista en el curso nominal (alineado con el
eje de pista), el receptor de abordo recibe las dos señales de modulación con amplitudes
iguales. Este estado corresponde a DDM=0, por lo tanto, el CDI estará centrado.
Si el avión está a la derecha de la línea central, en el sentido de la aproximación, la
modulación del tono de 150Hz será superior al tono de 90Hz. Por el contrario, si la
aeronave está a la izquierda del eje de pista, la modulación de 90Hz será superior al de
150Hz. Ambas situaciones producen la desviación del CDI.
Esta desviación será proporcional al desplazamiento angular respecto de la línea central.
Figura 2 Lóbulo de un Localizador
El CDI se desplaza completamente a fondo de escala con 150 μAmp. (0,155 DDM).
Precisamente esta desviación angular se la conoce como ancho nominal del Localizador o
sector de sensibilidad angular nominal.
Más allá de este valor nominal el CDI tiene que mantenerse en la posición de fondo de
escala (≥150 μAmp.). Esta situación se da cuando la aeronave se mueve fuera del sector
nominal y dentro de los ±35 grados a ambos lados del eje de pista.
Capacitación Operativa
6
La Figura 3 muestra un ejemplo de variación de la DDM para un sistema radiante
específico.
Figura 3 Distribución de DDM en función de la posición de la aeronave.
La sensibilidad al desplazamiento se fija en 0,00145DDM/m de acuerdo con los
requerimientos de OACI (aptdo. 3.1.3.7.1 del Anexo 10). Esta variación lineal se ve
representada en la zona de 0º a 5º de la figura anterior. De acuerdo con esto, el valor
nominal medido en la referencia ILS estará ubicado a una distancia de:
0,155 DDM
0,00145 DDM⁄m
= 106,896 m
Con respecto al eje de pista
Para calcular el valor angular del sector de sensibilidad nominal debe tenerse en cuenta el
dato calculado anteriormente y la distancia “D” existente entre el centro de fase del
sistema radiante del Localizador y el umbral por el que se efectúa la aproximación. Su
expresión matemática será:
106,896m
Θ = 2 × ArcTan
D
En cualquier caso, este valor angular debe fijarse entre 3 y 6 grados como máximo. Si el
valor nominal excediera este límite deberá usarse el valor máximo y no el calculado,
pudiendo operar el ILS solamente en CAT I (ver aptdo. 3.1.3.7.1 del Anexo 10).
Capacitación Operativa
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El sistema radiante del localizador transmite dos señales diferentes, portadora más banda
lateral (CSB) y banda lateral con portadora suprimida, más conocida como Banda Lateral
(SBO). La señal de CSB consiste en la portadora de RF modulada en amplitud por dos
tonos de 90Hz y 150Hz de igual amplitud y fase.
La señal de SBO es de doble banda lateral con portadora suprimida, modulada también
por dos tonos de 90Hz y 150Hz de igual amplitud y fases opuestas. Por otro lado, los
diagramas de radiación del localizador se disponen de manera simétrica respecto al eje de
pista, tal y como se muestra en la figura siguiente. Obsérvese la inversión de fase de los
tonos de audio de 90Hz y 150Hz en las señales de SBO.
Figura 4 Diagrama de radiación de un Localizador 2F
Una de los mayores problemas a los que se enfrenta el Localizador son las reflexiones
provocadas por obstáculos próximos, tales como hangares, edificios, etc. Esto causa una
serie de desviaciones en el CDI que a veces pueden llegar a dejar el sistema como no
utilizable.
Capacitación Operativa
8
Para minimizar este efecto se emplea una técnica común consistente en el uso de Arrays
de apertura ancha, que estrechan el diagrama de radiación de la señal del ILS. En muchos
casos, este estrechamiento hace que no se pueda cubrir el sector de ±35 grados.
Para solucionar esto se emplean dos frecuencias de portadora diferentes espaciadas no
menos de 5 KHz y no más de 14 KHz entre sí (ver aptdo. 3.1.3.2.1 del Anexo 10).
Habitualmente las frecuencias se separan ±5KHz con respecto a la nominal, lo que hace
una separación entre frecuencias de 10KHz. Una de ellas es denominada señal de COURSE
(+5KHz) y la otra de CLEARANCE (-5KHz).
Dado que las dos señales entran dentro del ancho de banda del receptor del ILS, gracias al
efecto captura del mismo, se seleccionará de manera automática una de las dos para
proporcionar la señal de guiado.
Estas señales materializan el “plano del curso” y es producida por el sistema de antena de
transmisión, el cual puede ser un sistema 2F con 25W de potencia de transmisor o
sistema 1F con 30W de potencia.
Con respecto a la cobertura del Localizador, esta se extenderá desde el centro del sistema
radiante hasta una distancia de 25 NM (Aprox. 46 Km) dentro del sector de ± 10° y 17 NM
(Aprox. 31 Km) dentro del sector de ± 35°, relativo a la línea de curso y antena LLZ (ver
aptdo. 3.1.3.3.1 del Anexo 10).
En las siguientes figuras puede verse el volumen de cobertura aquí descrito.
Figura 5 Cobertura del Localizador
Capacitación Operativa
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Figura 6 Volumen de cobertura del Localizador
En el sistema localizador, se necesitará comprender una serie de términos y conceptos
técnicos que deberán ser manejados con familiaridad, siendo los siguientes:
•
•
Profundidad o índice de modulación: Es la relación que existe entre las amplitudes
de las señales moduladoras EM (90 Hz y 150 Hz) y modulada EC.
Por lo tanto si son dos tonos los modulantes, se tienen dos profundidades o
índices de modulación, siendo:
P150 =
EM150
EC
Y
P90 =
EM90
EC
Ddm: Corresponde a la diferencia de profundidad de modulación entre los dos
tonos de 90 Hz y 150 Hz que modulan a la portadora de RF del LLZ.
Esta magnitud (Ddm) es la característica operativa esencial del sistema. La
frecuencia de operación es distinta entre ellos, pero las dos frecuencias
moduladoras son las mismas. Como consecuencia de la disposición del sistema
irradiante y de las relaciones de fases y amplitudes de las corrientes alimentadoras
a cada antena del arreglo, se obtiene en el espacio una cierta distribución de Ddm,
que será función fundamentalmente de la posición de la antena receptora.
Por lo tanto Siendo P150 y P90 los índices de modulación producidos por los tonos
de 90 Hz y 150 Hz, se conoce como Ddm su diferencia, es decir:
Ddm = P150 − P90
Capacitación Operativa
10
El resultado de esta diferencia entrega un valor numérico absoluto, de manera
que un resultado negativo indicará una predominancia hacia el tono de
modulación de 90 Hz en lugar donde se esté efectuando la medición y un
resultado positivo implica una predominancia del tono de modulación de 150 Hz.
Lo normal es que la diferencia de profundidad de modulación sea igual a cero en el
eje de pista.
•
Sdm: Corresponde a la suma de profundidad de modulación entre los dos tonos
de 90 Hz y 150 Hz que modulan a la portadora de RF del LLZ.
Como el LOC es modulado por cada tono al 20%, el Sdm corresponde a 40%.
Sdm = P150 + P90
•
Curso: Corresponde a los lugares geométricos en el espacio, donde el Ddm = 0 es
decir el lugar de intercepción de ambas superficies de predominancia de 90 Hz y
150 Hz, donde ambas señales produzcan igual cantidad de modulación espacial
sobre la señal de portadora recepcionada.
En el sistema LOC, normalmente el curso se encuentra alineado con la
prolongación del eje de pista, donde además se sitúa el centro geométrico del
arreglo de antenas.
•
Ancho de curso: Corresponde a los lugares geométricos en el espacio donde:
Para el LOC, el valor en Ddm es de 0.155. Estos lugares se encuentran definidos
por un valor angular respecto al curso (eje de pista), que se determina de acuerdo
a la longitud de la pista. En efecto, a una distancia de 700 pies a cada lado del eje
de pista en el umbral de la aproximación, deberá existir un valor nominal de 0.155
Ddm.
Valores característicos del LLZ:
Los valores característicos para LLZ entre los sectores, y en relación a la línea del eje de
pista, son:
 DDM = 0
 DDM = 15.5% (0.155)
 DDM ≥ 18% (0.18)
Capacitación Operativa
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DDM 0: Existe cuando la dirección de aproximación corresponde exactamente al eje de
pista.
DDM 15.5%: Caracteriza el sector de curso seleccionado de modo que el límite al nivel del
umbral de pista es 107m a la izquierda y derecha del eje de pista. Estos puntos son
también conocidos como puntos de ANCHO. La DDM tiene una característica lineal entre
estos puntos y una elevación de 0.145% por metro. Esto resulta en aproximadamente
107m para el medio sector calculado para DDM = 15.5%. El documento Anexo 10 de la
OACI (4th Ed., abr. 85, sección 3.1.3.7.3, Nota 1) asume un sector nominal de ancho de
210m (700 n).
DDM ≥ 18%: Caracteriza un sector de ±10° y DDM ≥ 15.5% caracteriza un sector de ±10° a
±35° donde se asegura información correcta LLZ. En el LLZ - 1F, este sector es cubierto por
un patrón especificado y en el sistema LLZ-2F, es cubierto por una señal adicional de
clarificación.
Figura 7 Valores características del Localizador
Capacitación Operativa
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1.3 Conceptos generales de la Senda de Descenso
La Senda de Descenso (GP) se usa para proveer el guiado vertical de la aeronave,
marcando una ruta de descenso constante de 3 grados, o la que se designe, hasta la zona
de toma de contacto (TDZ). Al igual que en el Localizador, la información de la Senda de
Descenso suele mostrase en un indicador de desviación de curso (CDI), el cual es usado
por el piloto hasta que tiene contacto visual con la pista.
El transmisor puede ser un sistema 2F o 1F, pero ambos producen una potencia de salida
de hasta 5W.
La señal del glide path se obtiene a una distancia de 10 millas náuticas (aprox. 18.5Km)
entre un sector acimutal de ±8° relativos a la línea de curso del localizador con el punto
de contacto como referencia entre las elevaciones de 0.45θ a 1.75θ donde θ es el ángulo
nominal de glide path. Bajo el sector glide path la DDM aumenta suavemente para
disminución de ángulo hasta alcanzar un valor de 22%. Desde ahí (de 0.45θ a 0.30θ) la
DDM no es menos de 22% como se requiere para seguridad en el procedimiento de
interceptar el glide path.
Figura 10 Cobertura de un Glide Paht
Capacitación Operativa
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Los valores característicos para GP en sus sectores y en relación a la línea de eje de pista
son:
 DDM = 0
 DDM = 17.5% (0.175)
 θ= 2.5°…. 3° (típico)
El plano DDM=0 radiado por la antena glide path es hiperbólico y no toca el terreno como
lo muestra la línea de puntos. De acuerdo al Anexo 10 de la OACI, sección 3.11, la altura
de referencia de esta curva ha sido fijada a 15m (ILS dato referencial) en el umbral de
pista. Tomada junto con el ángulo especificado de θ = 2.5° a 3° produce un
desplazamiento del mástil de antena glide path con respecto al umbral de pista de la
distancia D. Debido a esto la senda vertical no es una línea recta en dirección acimutal de
la línea central de la extensión de pista, es una hipérbola.
DDM = 17.5% es especificado para desviaciones de ángulo de ±0.24 θ (siendo θ el ángulo
nominal de glide path (donde la DDM= 0).
Estos valores corresponden al WIDTH (ancho). La característica DDM es lineal en este
sector (±0.24 θ).
Figura 11 Valores características del Glide Paht
Capacitación Operativa
14
El sistema radiante de la GP se ubica a una distancia del eje de pista entre 80m y 150m,
aunque el valor típico suele ser 120m. Por otro lado, la distancia al umbral está
comprendida entre 250m y 365m. La ubicación exacta depende de una serie de
parámetros tales como la pendiente longitudinal del terreno frente a la GP (FWD SLP),
diferencia de cota entre la posición de la GP y el umbral, ángulo de descenso seleccionado
y altura de referencia en umbral de cabecera asistida esperado (RDH).
La GP transmite dos tipos de señales, una portadora con banda lateral (CSB) y una banda
lateral con portadora suprimida (SBO). Ambas están moduladas por dos tonos de 90Hz y
150Hz de igual amplitud.
Figura 12 Diagrama de radiación de una Senda monofrecuencia
El receptor embarcado recibirá los tonos procedentes de ambas señales y obtendrá una
diferencia en la profundidad de modulación (DDM) de los tonos de 90Hz y 150Hz, de
manera que si la aeronave sigue la trayectoria de descenso nominal, recibirá ambas
señales de navegación con igual amplitud (equivalente a DDM=0), y en consecuencia el
indicador CDI estará centrado.
Desviaciones por sobre la senda nominal resultarán en una predominancia de amplitud
del tono de 90Hz, y desviaciones por debajo resultarán en predominancia de amplitud del
tono de 150HZ (DDM positivo).
Capacitación Operativa
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Figura 13 Lóbulo de un GP
Si el receptor detecta predominancia del tono de 150Hz el indicador CDI se desplazará
hacia arriba, dando la indicación “fly-up”. Esto indica que la aeronave está por debajo de
la ruta de descenso nominal. Por el contrario, si se detectara predominancia del tono de
90Hz el CDI se desplazaría hacia abajo dando la indicación “fly-down”, lo que significa que
la aeronave está por encima de la trayectoria nominal de descenso.
El indicador CDI se desplazará a fondo de escala cuando se alcance el valor de 150μAmp.
(0,175DDM). Este desplazamiento o sector de sensibilidad lineal se corresponde con un
valor angular de ±0,72º grados para un ángulo de descenso nominal de 3 grados,
cumpliendo con la ecuación ±0,24θ.
Sin embargo, es práctica común medir el desplazamiento angular nominal para una
indicación de 0,0875DDM, correspondiente a una variación angular de ±0,12θ o
semisector de sensibilidad. Esto hace que para un ángulo nominal de 3 grados se obtenga
un semisector de ±0,36 grados (0,72º). (Ver aptdo. 3.1.5.6 del Anexo 10).
Si la aeronave se posiciona fuera de este sector de sensibilidad lineal, la indicación CDI
debe permanecer fija a fondo de escala, indicando en todo momento “fly-up” o “flydown”
según corresponda.
La mayoría de los sistemas GP usan el terreno que tienen frente a las antenas para
conformar la señal de guiado. Por esta razón, y dependiendo del tipo de GP usado, es
necesario disponer de una superficie de terreno relativamente plana y suave de entre
320m y 500m.
Capacitación Operativa
16
Además de estas consideraciones, hay que tener presente que obstáculos como vallados,
edificios o hangares cercanos podrían provocar alteraciones en el CDI, pudiendo incluso
dejar inoperativa la GP.
Al igual que en el Localizador, también en la Senda es práctica común usar un sistema
radiante que haga más estrecho el haz principal, minimizando el impacto de los
obstáculos próximos en la señal de guiado. Para poder cubrir el resto del sector de
aproximación requerido se emplea una segunda frecuencia de portadora. En este caso,
cuando el sistema utiliza dos frecuencias de portadora, deben espaciarse entre 4KHz y
32KHz (ver aptdo. 3.1.5.2 del Anexo 10). Habitualmente se suelen espaciar ±7,5KHz con
respecto a su valor central, siendo la señal de COURSE la que queda a +7,5KHz y la de
CLEARANCE a -7,5KHz.
1.4 Puntos de la trayectoria ILS
A continuación se describen los puntos definidos para el sistema ILS, de acuerdo con lo
especificado en el Anexo 10 de OACI. Estos puntos servirán para delimitar las diversas
categorías de actuación del ILS, así como las zonas que se aplican en cada caso.
ILS Punto A: Un punto imaginario de la trayectoria de planeo LOC/GP situado a 7,5Km
(4NM) del umbral, medido sobre la prolongación del eje de pista en la dirección de la
aproximación.
ILS Punto B: Un punto imaginario de la trayectoria de planeo LOC/GP ubicado a 1050m
(3500ft) del umbral, medido sobre la prolongación del eje de pista en la dirección de la
aproximación.
ILS Punto C: Un punto por el que la parte recta descendente de la prolongación de la
trayectoria nominal de planeo (GP) pasa a la altura de 30m (100ft) sobre el plano
horizontal que contiene al umbral.
ILS Punto D: Un punto situado a 4m (12ft) sobre el eje de pista y que dista 900m (3000ft)
del umbral en la dirección del localizador.
ILS Punto E: Un punto situado a 4m (12ft) sobre el eje de pista y que dista 600m (2000ft)
del extremo de parada de la pista en la dirección del umbral.
ILS Punto T (Referencia ILS): Un punto situado a la altura RDH (Reference Datum Height)
sobre la intersección del eje de pista con el umbral, por el que pasa la prolongación
rectilínea de la trayectoria de descenso ILS.
Capacitación Operativa
17
Figura 14 Puntos ILS y Estructura LLZ/GP
(Adjunto C del Anexo 10 – Figura C-1.)
1.5 Categoría de operación ILS
Las operaciones de aterrizaje mediante ILS implican una categoría de actuación. Existen
tres categorías de actuación, CAT I, CAT II y CAT III. En función de la categoría operativa,
una aeronave podrá descender en mayor medida en caso de condiciones de visibilidad
adversa. En la siguiente tabla pueden verse los límites aplicados a cada categoría (aptdo.
3.1.1 del Anexo 10):
Categoría
Sin ILS
CAT I
CAT II
CAT III-A
CAT III-B
CAT III-C
Altura de
decisión (DH)
1000 ft / 300 m
200 ft / 60 m
100 ft / 30 m
< 100 ft / 30 m
< 50ft / 15 m
0 ft
Alcance Visual en Pista
(RVR)
16000 ft / 5000 m
> 1800 ft / 550 m
> 1150 ft / 350 m
≥ 650 ft
≥ 150 ft
0 ft
Visibilidad
16000 ft / 5000 m
> 2400 ft / 800 m
-
Tabla 1 Especificaciones de las Categorías del ILS
Capacitación Operativa
18
Equivalencias:
1 m =3,28 ft
1NM = 1851,8518 m
1.6 Zonas del ILS
Desde que una aeronave inicia el procedimiento de aproximación ILS hasta que
finalmente aterriza atraviesa una serie de zonas a lo largo de su recorrido. Estas zonas
delimitan lo que se conoce comúnmente como estructura del Localizador o Senda. Cada
una de estas zonas viene delimitada por los puntos anteriormente descritos. A
continuación se especifican los límites de cada una de las zonas:
•
ILS Zona 1: Comprende desde el límite de cobertura del ILS hasta el Punto A.
•
ILS Zona 2: Comprende desde el Punto A hasta el Punto B
•
ILS Zona 3: Comprende desde el Punto B hasta el Punto C. Este es el límite útil
para instalaciones en CAT I. En el caso de operaciones en CAT II/III esta zona se
extiende hasta el Punto T.
•
ILS Zona 4: Solo válida para el Localizador. Comprende desde el umbral de pista
hasta el punto D. Este es el límite útil para instalaciones en CAT II.
•
ILS Zona 5: Solo válida para el Localizador. Comprende desde el Punto D hasta el
punto E. Este es el límite útil para instalaciones en CAT III.
1.7 Tolerancias en los errores de CDI
Las tolerancias establecidas por OACI para cada una de las zonas dependen de si se trata
de un Localizador o una Senda de descenso, además de la categoría de operación del ILS.
En las siguientes tablas se indican los límites permitidos en cada caso.
Tolerancias para el Localizador
CAT
CAT I
CAT II
CAT III
Inicio
-
Pto. A
± 30
± 30
± 30
Valores en μAmp
Pto. B Pto. C Pto. T
± 15
±5
±5
± 15
-
±5
±5
Pto. D
±5
±5
Tabla 2 Tolerancias para la desviación de curso en el Localizador
Capacitación Operativa
Pto. E
± 10
19
Tolerancias para la Senda de Descenso
CAT
CAT I
CAT II
CAT III
Inicio
-
Valores en μAmp
Pto. A Pto. B Pto. C
± 30
± 30
± 30
± 30
± 20
± 20
± 30
-
Pto. T
± 20
± 20
Tabla 3 Tolerancias para la desviación de curso en la Senda de Descenso
Módulo 2. Conceptos necesarios para el ILS
2.1 Modulación en amplitud
La modulación de amplitud (AM) consiste en modificar la amplitud de una señal de alta
frecuencia (RF), denominada portadora, en función de una señal de baja frecuencia,
denominada moduladora, la cual es la señal que contiene la información que se desea
transmitir. Entre los tipos de modulación AM se encuentra la modulación de banda lateral
con portadora (CSB) y modulación de bandas laterales con portadora suprimida (SBO),
etc.
En el caso del ILS, la frecuencia de portadora está comprendida entre los valores
mencionados en los apartados 1.1. Las señales moduladoras son como máximo tres:
90Hz, 150Hz y 1020Hz. Se trata de señales que pueden expresarse matemáticamente así:
Señal de Portadora:
𝑉(𝑡) = 𝐴𝑐 Sen (𝜔𝑐 𝑡)
En donde 𝜔𝐶 = 2𝜋𝑓, siendo f la frecuencia del Localizador o Senda
Capacitación Operativa
20
Señal Moduladora:
m(t) = Am Sen (ωmt)
En donde 𝜔𝐶 = 2𝜋𝑓, siendo f la frecuencia de las señales moduladoras de 90Hz (𝜔90),
150Hz (𝜔150 ) y 1020Hz(𝜔1020 ) respectivamente.
Señal Modulada:
St = Ac �1 + m(t) � sen(ωc t + φ)
En donde:
Ac = Nivel de potencia de la señal portadora.
m(t) = Señal moduladora.
Ac [1 + m (t)] = Señal envolvente de la señal AM.
En la Figura 15 puede verse el esquema típico de un circuito modulador de amplitud.
Figura 15 Esquema típico de un circuito modulador de amplitud
Capacitación Operativa
21
2.2 Profundidad de modulación
Cuando una señal es modulada en amplitud por otra aparece un concepto denominado
profundidad o índice de modulación (m). La profundidad de modulación puede
expresarse matemáticamente del siguiente modo:
𝑚=
𝐴𝑐(1+𝑚)
𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛
𝐴𝑐(1−𝑚)
𝐴𝑐
𝐸𝑛𝑣𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑀𝑜𝑑.
Figura 16 Señal modulada en amplitud
Obsérvese que 𝑉𝑚𝑎𝑥 puede ponerse como 𝐴𝑐 + 𝐴𝑚 y que 𝑉𝑚𝑖𝑛 puede ponerse como
𝐴𝑐 − 𝐴𝑚 .
De acuerdo con esto, el índice de modulación puede expresarse cómo:
𝑚=
𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛 (𝐴𝑐 + 𝐴𝑚 ) + (𝐴𝑐 − 𝐴𝑚 ) 2𝐴𝑚 𝐴𝑚
=
=
=
𝐴𝑐
𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛 (𝐴𝑐 + 𝐴𝑚 ) − (𝐴𝑐 − 𝐴𝑚 ) 2𝐴𝑐
Por lo que la profundidad de modulación queda como la relación de amplitudes entre la
señal moduladora y la señal portadora:
𝑚=
𝐴𝑚
𝐴𝑐
Valores entre 0 y 1
𝑚(%) =
𝐴𝑚
𝐴𝑐
× 100
Valores entre 0 y 100
El índice de modulación puede expresarse numéricamente con valores entre “0” y “1”, o
en su defecto, en tanto por ciento si se multiplica dicho valor por 100.
Capacitación Operativa
22
2.3 Análisis de una modulación en amplitud
Partiendo de una señal de portadora cuya amplitud sea Ac y una señal moduladora cuya
amplitud sea m, podemos expresar matemáticamente las señales del siguiente modo:
𝑒𝑡 = 𝐴𝑐 sen(𝜔𝑐 𝑡)
𝑚𝑡 = 𝑚 sen(𝜔𝑚𝑡)
La señal modulada en amplitud resultante será:
𝑆𝑡 = 𝐴𝑐 �1 + 𝑚(𝑡) � sen(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜑)
Usando la identidad trigonométrica siguiente:
1
sin 𝐴 × sin 𝐵 = [cos(𝐴 − 𝐵)] − cos(𝐴 + 𝐵)
2
Aplicando esta identidad trigonométrica en la señal modulada obtenemos que:
𝑆(𝑡) = 𝐴𝑐 sin(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜑) −
𝑚𝐴𝐶
2
cos(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜔𝑚 𝑡 + 𝜑) +
𝑚𝐴𝑐
2
cos(𝜔𝑐 𝑡 − 𝜔𝑚𝑡 + 𝜑)
Podemos ver claramente que esta expresión tiene tres términos, y cada uno de ellos se
corresponde con:
•
•
•
Señal de Portadora: Señal con amplitud 𝐸𝑐 y frecuencia 𝜔𝑐
𝐴𝑐 sin(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜑)
Banda lateral superior: Señal con amplitud −𝑚𝐸𝑐 /2 y frecuencia 𝜔𝑐 + 𝜔𝑚
−
𝑚𝐴𝐶
cos(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜔𝑚𝑡 + 𝜑)
2
Banda lateral inferior: Señal con amplitud +𝑚𝐸𝑐 /2 y frecuencia 𝜔𝑐 − 𝜔𝑚
𝑚𝐴𝐶
cos(𝜔𝑐 𝑡 − 𝜔𝑚 𝑡 + 𝜑)
2
Capacitación Operativa
23
Portadora: 𝑆(𝑡) = 𝐴𝑐 sin(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜑)
Señal de Moduladora: 𝑚𝑡 = 𝑚 sen(𝜔𝑚 𝑡)
Banda Lateral Superior: −
Banda Lateral Inferior:
𝑚𝐴𝐶
𝑚𝐴𝐶
2
2
cos(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜔𝑚𝑡 + 𝜑)
cos(𝜔𝑐 𝑡 − 𝜔𝑚 𝑡 + 𝜑)
Señal Modulada:
𝑆(𝑡) = 𝐴𝑐 sin(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜑) −
𝑚𝐴𝐶
𝑚𝐴𝑐
cos(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜔𝑚 𝑡 + 𝜑) +
cos(𝜔𝑐 𝑡 − 𝜔𝑚 𝑡 + 𝜑)
2
2
Capacitación Operativa
24
Amplitud
Relativa
𝐴𝐶
𝑚
𝐴
2 𝑐
𝑚
𝐴
2 𝑐
𝑓𝑐− 𝑓𝑚
𝑓𝑐
(𝒇)
𝑓𝑐+ 𝑓𝑚
Figura 17 Representación espectral de una modulación en AM
Para un ILS la modulación de la señal CSB implica dos señales moduladoras diferentes,
una de 90Hz y otra de 150Hz. Por analogía con las expresiones anteriores, su ecuación
vendrá dada por:
𝑣(𝑡) = 𝐴𝑐 �1 + 𝑚(90) sin 𝜔90 𝑡 + 𝑚150 sin 𝜔150 𝑡� sen(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜑)
Amplitud
Relativa
𝐴𝐶 = 1
𝑚150
2
𝑚90
2
𝑚90
2
𝑓𝑐+ 150 𝑓𝑐− 90
𝑓𝑐
𝑚150
2
𝑓𝑐+ 90 𝑓𝑐+ 150
Figura 18 Espectro de la señal CSB de un ILS
Capacitación Operativa
(𝒇)
25
2.4 Modulación de doble banda lateral con portadora suprimida
Es otro tipo de modulación en AM utilizado en un ILS. Se caracteriza porque se elimina la
componente de portadora en la señal transmitida. Tiene la siguiente expresión para dos
señales moduladoras de 90Hz y 150Hz.
𝑣(𝑡) = 𝐴𝑐 �𝑚(90) sin 𝜔90 𝑡 + 𝑚150 sin 𝜔150 𝑡� sen(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜑)
𝑆(𝑡) = −
𝑚𝐴𝐶
𝑚𝐴𝑐
cos(𝜔𝑐 𝑡 + 𝜔𝑚 𝑡 + 𝜑) +
cos(𝜔𝑐 𝑡 − 𝜔𝑚 𝑡 + 𝜑)
2
2
Es importante destacar que en este caso se produce una inversión en la fase de la señal
portadora, ya que las bandas laterales son sumadas o restadas a la portadora según
corresponda.
+
−
Figura 19 Señal SBO con portadora suprimida
Amplitud
Relativa
𝑚150
2
𝑚90
2
𝑚90
2
𝑓𝑐− 150 𝑓𝑐− 90
𝑓𝑐
𝑚150
2
𝑓𝑐+ 90 𝑓𝑐+ 150
Figura 20 Espectro de la señal SBO de un ILS
Capacitación Operativa
(𝒇)
26
2.5 Modulación espacial
La modulación espacial es básica para la comprensión del funcionamiento de las
radiayudas, en especial para los sistemas VOR, DVOR e ILS.
La modulación espacial es una modulación producida en amplitud y/o frecuencia (efecto
Doppler) que tiene lugar en el medio de propagación y no en un circuito modulador
fabricado con componentes electrónicos.
Si dos antenas diferentes emiten sendas señales CSB y SBO, es posible efectuar una
modulación espacial si se tienen en cuenta ciertas consideraciones. El resultado final,
visto desde el punto de vista de un receptor, es el mismo que habría tenido lugar con una
modulación efectuada por un equipo modulador.
La principal ventaja de la modulación espacial es que permite enviar información distinta
a diversos receptores en el mismo instante de tiempo, o simplemente crear una
dependencia entre la posición del receptor y la información recibida.
Apoyándonos en las indicaciones dadas en el apartado anterior, si consideramos las dos
señales transmitidas CSB y SBO como dos fasores, puede decirse que la modulación
espacial tiene las siguientes consideraciones:
•
La fase ф relativa entre las señales CSB y SBO es función de las líneas de
transmisión hasta las antenas, fase inicial de las señales, comportamiento de la
antena, caminos recorridos por las señales hasta llegar al receptor, etc.
•
El objetivo deseado es modular en amplitud ambas señales, y eso ocurrirá de una
manera precisa cuando la fase ф relativa entre ambas señales sea 0º ó 180º.
De no ser así, se producirán gran cantidad armónicos, pudiendo incluso no producirse
ninguna modulación en amplitud.
De acuerdo con esto, es posible definir el factor de modulación espacial “s” como:
𝑆=
𝐸𝑆𝐵𝑂
∙ cos Φ
𝐸𝐶
Este factor de modulación es equivalente al parámetro m definido en el apartado 2.4.
Capacitación Operativa
27
Cuando una señal portadora es modulada en el espacio por una señal de banda lateral
radiada de forma independiente, que no está en fase con la portadora, la modulación
espacial puede representarse como:
𝐸𝑆𝐵𝑂
𝑆(𝑡) = 𝐸𝑐 + (𝐸𝑆𝐵𝑂 ∙ cos 𝜛𝑡) cos Φ
𝐸𝑆𝐵𝑂∙ cos Φ
Figura 21 Señal SBO en función de la fase ф
𝑆(𝑡) = 𝐸𝑐 + (𝐸𝑆𝐵𝑂 ∙ cos 𝜛𝑡)
𝑆(𝑡) = 𝐸𝑐 + (𝐸𝑆𝐵𝑂 ∙ cos 𝜛𝑡) cos Φ
Figura 22 Modulación espacial de una señal CSB y SBO
Los efectos de un fasado incorrecto son los siguientes:
•
El factor de modulación espacial efectivo se reduce.
•
La envolvente de la señal modulada indica la presencia de armónicos,
especialmente el de segundo orden.
•
Si la fase de la señal transmitida no es estable, habrá modulación de fase.
•
El valor medio de la señal (componente DC sobre la portadora) incrementa.
•
Un desfase de 90º (cuadratura) hará que el segundo harmónico predomine sobre
la portadora y la señal SBO prácticamente no se modulará.
Capacitación Operativa
28
2.6 Suma y Diferencia en la profundidad de modulación (SDM & DDM)
El concepto de Suma de profundidades de modulación (SDM) y Diferencia de
profundidades de modulación (DDM) solo tiene sentido cuando una señal de portadora es
modulada por más de una señal moduladora.
En el caso de las señales ILS nos vamos a encontrar principalmente con dos tonos
moduladores, el de 90Hz y el de 150Hz. Además, estas modulaciones se van a producir de
las dos maneras descritas con anterioridad, es decir:
 Modulación en amplitud dentro del equipo ILS
 Modulación espacial en amplitud.
Partiendo de este punto, hay dos parámetros que toman una importancia fundamental
en el concepto más puro del ILS. Estos parámetros son la SDM y la DDM.
Comparando las modulaciones de los tonos de 90Hz y 150Hz, una aeronave será capaz de
determinar su posición relativa al eje de pista (LOC) o senda de descenso (GP). Esta
comparación se basa en la profundidad de modulación de ambos tonos (M90 y M150), o
dicho de otro modo, analizando la DDM y SDM.
La modulación espacial es consecuencia de la suma y resta vectorial de las señales CSB y
SBO transmitidas por elementos radiantes diferentes. Desde el punto de vista de
magnitudes, puede decirse que la señal CSB se transmite con una amplitud ECSB y la señal
SBO con una ESBO .
Por otro lado, ECSB y ESBO pueden estar en fase o en contrafase, dependiendo de la
posición del receptor con respecto al eje de pista. Esto hará que la componente de banda
lateral para cada uno de los tonos de 90Hz y 150Hz sea 𝐄𝐂𝐒𝐁 ± 𝐄𝐒𝐁𝐎 en cada caso.
Para que una señal ILS esté bien conformada es muy importante que la fase de uno de los
tonos ESBO esté en fase o contrafase con respecto a ECSB . Será precisamente el sistema
de antenas del LOC o de la GP el que asegure que cuando ESBO 90 esté en fase, ESBO 150
esté en contrafase y viceversa.
De acuerdo con esto podemos expresar las siguientes igualdades matemáticas:
𝐸90 = 𝐸𝐶𝑆𝐵90 ± 𝐸𝑆𝐵𝑂90
𝐸150 = 𝐸𝐶𝑆𝐵150 ± 𝐸𝑆𝐵𝑂150
Capacitación Operativa
29
Los factores de modulación total para cada frecuencia se pueden expresar como:
𝑀90 =
𝑀150 =
𝐸90
𝐸𝐶𝑆𝐵90 ± 𝐸𝑆𝐵𝑂90 𝐸𝐶𝑆𝐵90 𝐸𝑆𝐵𝑂90
=
=
±
= 𝑚90 ± 𝑠90
𝐸𝐶𝑆𝐵
𝐸𝐶𝑆𝐵
𝐸𝐶𝑆𝐵
𝐸𝐶𝑆𝐵
𝐸150 𝐸𝐶𝑆𝐵150 ± 𝐸𝑆𝐵𝑂150 𝐸𝐶𝑆𝐵150 𝐸𝑆𝐵𝑂150
=
=
±
= 𝑚150 ± 𝑠150
𝐸𝐶𝑆𝐵
𝐸𝐶𝑆𝐵
𝐸𝐶𝑆𝐵
𝐸𝐶𝑆𝐵
Donde "𝑚" y "𝑠" son los factores de modulación descritos en los apartados anteriores.
Usando las expresiones anteriores podemos definir la Diferencia en la profundidad de
modulación cómo:
𝐷𝐷𝑀 = 𝑀90 − 𝑀150
(I)
𝐷𝐷𝑀 = 𝑀150 − 𝑀90 (II)
El uso de las expresiones (I) o (II) se ajusta simplemente a un criterio de signos.
DDM
DDM
CSB
SBO
CSB + SBO
Figura 23 Representación fasorial de la DDM
En condiciones normales ECSB > ESBO, y asumiendo que m=m90=m150, y que
s=|s90|=|s150|, por lo que podemos decir que:
DDM=M90 − M150 = (m + s) − (m − s) = 2s
Esto demuestra que en condiciones normales la DDM será el doble del índice de
modulación espacial “s”.
Capacitación Operativa
30
Es importante destacar que todo el cálculo efectuado es válido cuando ECSB > ESBO. En
circunstancias especiales puede ocurrir que ECSB < ESBO.
En esta situación la expresión de DDM mostrada anteriormente no es válida. En tal caso
el parámetro “s” será mayor que el parámetro “m”, con lo que la DDM se expresa como:
DDM=(s + m) − (s − m) = 2m
De acuerdo con todo lo visto en este apartado se puede concluir de manera resumida
que:
Condiciones normales
𝑬𝑪𝑺𝑩 > 𝑬𝑺𝑩𝑶
Condiciones especiales
𝑬𝑪𝑺𝑩 < 𝑬𝑺𝑩𝑶
SDM = m𝟏𝟓𝟎 + m𝟗𝟎 = 𝟐m
SDM = m𝟏𝟓𝟎 + m𝟗𝟎 = 𝟐m
DDM = s𝟏𝟓𝟎 − s𝟗𝟎 = 𝟐s
DDM = 𝟐m
Tabla 4 Expresiones de DDM y SDM para el ILS
 La DDM se calcula como la diferencia de la profundidad de modulación espacial
del tono de 150Hz menos la del tono de 90Hz. Se asume que la profundidad de
modulación de los tonos de 150Hz y 90Hz sobre la señal CSB es la misma, y se
modulan dentro del propio equipo con una profundidad de modulación del 20%
en el LOC y 40% en la GP.
Los valores máximos para cada parámetro serán los siguientes:
Parámetro
s
m
|𝒔𝟏𝟓𝟎 | + |𝒔𝟗𝟎 |
DDM
SDM
Localizador
0 ≤ s ≤ 0,2
0,2
0,4
0 ≤ DDM ≤ 0,4
0,4
Senda de Planeo
0 ≤ s ≤ 0,4
0,4
0,8
0 ≤ DDM ≤ 0.8
0,8
Tabla 5 Valores de DDM y SDM admitidos para Localizador y Senda
Capacitación Operativa
31
Portadora
150
90
150
150
DDM
SBO
CSB
CSB + SBO
90
Figura 24 Representación fasorial de la modulación de 90Hz y 150Hz
En la Figura 24 tenemos un ejemplo con los siguientes valores para el Localizador:
Señal CSB:
Señal SBO:
Resultante (CSB+SBO):
𝑚90 = 20%
𝑠90 = −20%
𝑀90 = 0%
𝑚150 = 20%
𝑠150 = 20%
𝐷𝐷𝑀 = 20% − (−20%) = 40%
2.7 Distribución de la DDM en el Localizador
𝑀150 = 40%
𝑆𝐷𝑀 = 20% + 20% = 40%
La distribución de la DDM en el localizador será sensiblemente lineal con respecto al
desplazamiento angular referido al eje de pista hasta un ángulo a cada lado del eje de
rumbo en donde la DDM sea de 0,180.
Desde ese ángulo y hasta ±10º la DDM no será inferior a 0,180.
Entre los ±10º y los ±35º la DDM no será inferior a 0,155 (ver aptdo. 3.1.3.7.4 del Anexo
10).
Capacitación Operativa
32
Figura 25 Distribución de la DDM en el Localizador
2.8 Distribución de la DDM en la Senda de Descenso
La sensibilidad al desplazamiento angular para las instalaciones de trayectorias de planeo
ILS será tan simétrica como sea posible.
La sensibilidad al desplazamiento angular nominal corresponderá a una DDM de 0,0875
en un desplazamiento angular de:
•
Entre 0,07θ y 0,14θ para CAT I
•
±0,12θ para CAT II/III
Figura 26 Distribución de la DDM en la Senda de Descenso
Capacitación Operativa
33
La DDM por debajo de la trayectoria de planeo aumentará suavemente a medida que
disminuya el ángulo hasta que se alcance el valor de 0,22 DDM. Este valor deberá
obtenerse para un ángulo no inferior a 0,30Θ por encima de la horizontal (ver aptdo.
3.1.5.6.5 del Anexo 10).
Módulo 3. Formación de la señal ILS
3.1 Formas de onda del ILS
El ILS emplea la modulación en amplitud para modular dos tonos de 90Hz y 150Hz.
Para ello se emplea una señal de portadora cuya frecuencia varía dependiendo de si se
trata del Localizador o la Senda de Descenso.
En ambos casos, el procedimiento de modulación y los tonos son los mismos, por lo que a
continuación se mostrarán las formas de onda válidas para ambos sistemas.
Si dos frecuencias de audio de valores 𝐹0 y 2𝐹0 en fase se modulan sobre una misma
portadora, la señal moduladora resultante será como la mostrada a continuación.
Figura 27 Suma de tonos de audio F0 y 2F0 en fase (frecuencia de barrido F0)
Si la frecuencia de barrido del osciloscopio se fija en 2F0, la señal se mostrará como la de
la siguiente figura.
Figura 28 Suma de tonos de audio F0 y 2F0 en fase (frecuencia de barrido 2F0)
Capacitación Operativa
34
Si los dos tonos de audio se suman, pero en esta ocasión están en contrafase, la
resultante será como la mostrada a continuación.
Figura 29 Suma de tonos de audio F0 y 2F0 en contrafase (frecuencia de barrido F0)
Si la frecuencia de barrido de esta misma señal se fija en 2F0, la señal se mostrará como la
mostrada a continuación.
Figura 30 Suma de tonos de audio F0 y 2F0 en contrafase (frecuencia de barrido 2F0)
Si las dos señales moduladoras tienen un desfase ф genérico, las formas de onda serán
como las siguientes:
Figura 31 Suma de tonos de audio F0 y 2F0 con desfase ф (frecuencia de barrido F0)
Capacitación Operativa
35
Si la frecuencia de barrido de esta misma señal se fija en 2F0, la señal se mostrará como la
mostrada a continuación.
Figura 32 Suma de tonos de audio F0 y 2F0 con desfase ф (frecuencia de barrido 2F0)
Obsérvese el detalle de asimetría de las señales cuando ambas frecuencias no están en
fase o contrafase.
Si aplicamos estas consideraciones a las señales de 90Hz y 150Hz usadas en el ILS
obtendremos las formas de onda descritas a continuación.
3.2 Formas de onda de la señal CSB
La señal CSB, o portadora más banda lateral, es una frecuencia de portadora modulada en
AM con tonos de 90Hz y 150Hz de igual amplitud, con una profundidad de modulación
nominal “m” del 20% en el Localizador y 40% en la Senda.
Las formas de onda de las señales moduladoras son las siguientes:
90 Hz
150 Hz
Figura 33 Señal de 90Hz y 150Hz (Señales de Navegación)
Capacitación Operativa
36
Si sumamos las dos frecuencias anteriores en fase obtendremos la señal moduladora
siguiente:
Figura 34 Señal de 90Hz y 150Hz sumadas en fase. Frecuencia de barrido 90Hz.
Obsérvese que la figura de la izquierda resulta simétrica. Si hubiera error de fase en los
tonos de modulación esta forma sería asimétrica, de manera que los máximos y los
mínimos no tendrían la misma amplitud (figura de la derecha).
Si fijamos la frecuencia de barrido en 60Hz obtendremos la conocida forma del beso.
Figura 35 Señal de 90Hz y 150Hz sumadas en fase. Frecuencia de barrido 60Hz.
Capacitación Operativa
37
En la siguiente figura puede verse la señal modulada para cada tono, así como las
inversiones de fase producidas.
Figura 36 Señales que conforman la señal CSB del ILS
Las fases de RF de las bandas laterales de la portadora, son las referencias para el estudio
de la modulación espacial y se consideran ambas positivas. Entonces, se dispone de una
señal AM que para efectos de estudio se descompondrá en portadora, una DSB de + 150
Hz y una DSB de + 90 Hz las que denominan CSB o SB de portadora.
En las siguientes figuras, se muestran las envolventes de audio de la portadora con las
fases de RF de las señales de bandas laterales y las fases de RF de la señal compuesta.
En la figura, se puede apreciar que el máximo del tercer ciclo de la envolvente de audio
de 150 Hz es coincidente con el máximo del segundo ciclo de la señal de 90 Hz, pero con
fases de RF opuestas. De esta forma en la suma de la señal compuesta CSB se obtiene un
nulo en un punto de la señal donde la fase se mantiene en 180°.
Capacitación Operativa
38
De igual forma, se obtiene otro nulo donde el octavo ciclo de 150 Hz cae a amplitud cero
y el quinto ciclo de 90 Hz cae a cero. En este nulo de la señal compuesta, la fase se
mantiene en 0°.
Entonces, se tiene que la señal compuesta CSB, que es la suma de las BL de 150 Hz y 90
Hz, en dos puntos tiene valor 0 de amplitud y la fase no se invierte.
En la representación de la señal total, es decir Portadora, BL 150 y BL 90 se demarcan dos
puntos X e Y, los que tienen exactamente igual amplitud. Esta condición es “LA QUE SE
REQUIERE Y EXIGE PARA LA CORRECTA OPERACIÓN DEL LOCALIZADOR”.
3.3 Formas de onda de la señal SBO
Otra de las señales empleadas en el ILS es la señal de banda lateral con portadora
suprimida, más conocida como banda lateral SBO. En esta ocasión también se emplean
los tonos de 90Hz y 150Hz sumados en contrafase.
La forma de la señal moduladora es la siguiente.
Figura 37 Señal de 90Hz y 150Hz sumadas en contrafase.
De nuevo podemos observar que si ambos tonos están en contrafase la señal resulta
simétrica, tal y como se ve en la figura de la izquierda.
En el caso de tener error de fase la figura resultará asimétrica, como se muestra en la
parte derecha.
Si miramos esta señal con un osciloscopio con una frecuencia de barrido de 60Hz
obtendremos el siguiente diagrama, más conocido como la señal de los cinco dedos.
Capacitación Operativa
39
Figura 38 Señal de 90Hz y 150Hz sumadas en contrafase. Frecuencia de barrido 60Hz.
De nuevo, si modulamos la señal de RF con esta señal moduladora obtendremos las
formas de onda mostradas a continuación.
La siguiente figura muestra las envolventes de ambas señales y la SBO total.
Figura 39 Señales que conforman la señal SBO del ILS
Capacitación Operativa
40
Por último la componente Portadora (CSB) y las componentes de bandas laterales (SBO)
irradiadas por las diferentes antenas, son las destinadas a producir MODULACION
ESPACIAL, concepto que básicamente involucra la adición y sustracción de dos o más
señales de RF en el espacio después que estas han sido irradiadas por las antenas del
sistema.
Capítulo 4. Teoría de Antenas
4.1 Conceptos básicos
Una antena (aérea) es un dispositivo usado para radiar o recibir energía en forma de
ondas electromagnéticas. Estas ondas, que viajan a la velocidad de la luz, poseen un
campo eléctrico (E) y otro magnético (H) y cuyos fasores forman un ángulo recto entre sí,
y son perpendiculares a la dirección de propagación.
Figura 40 Campos electromagnéticos E y H
Los campos eléctrico y magnético son producidos por el flujo de corriente en la antena.
La dirección del vector del campo eléctrico (E) determina la polarización de la antena.
Las señales del sistema ILS tienen polarización horizontal, tal y como se muestra en la
Figura 40.
4.2 Introducción a la radiación de campo
Una onda electromagnética puede trasmitirse por una antena, como por ejemplo un
dipolo. La antena se puede considerar como una línea de transmisión de dos hilos. Los
campos eléctrico y magnético aparecerán como en la Figura 40.
La energía eléctrica y magnética asociada a estos campos se puede dividir en dos
componentes:
 Componente de inducción: Se asume que la energía de esta componente retorna
a la antena. La intensidad de campo de esta componente varía inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia de la antena.
Capacitación Operativa
41
 Componente de radiación: La energía contenida en los campos eléctrico y
magnético es radiada o perdida en la antena. La intensidad de campo de esta
componente varía inversamente proporcional a la primera potencia de la distancia
de la antena.
A una distancia de aproximadamente cuatro longitudes de onda la intensidad del campo
de inducción es insignificante con respecto a la componente de radiación, y más allá de
esta distancia la componente predominante es la de radiación.
Por esta razón, la componente de radiación es la más importante en el estudio de
antenas.
4.3 Campo cercano y lejano
El área donde la componente de radiación predomina puede dividirse en dos regiones:
 Campo próximo
 Campo lejano
La región de campo próximo se extiende desde unas pocas longitudes de onda desde la
antena hasta una distancia en donde todos los rayos desde la antena hasta el observador
se pueden considerar paralelos.
La distancia depende de las dimensiones de la antena (D) y del error de fase (δ) que se
puede tolerar.
Para el ILS, el error de fase (δ) crítico del sistema sería de λ/32 (unos 12°) para la mayoría
de las aplicaciones.
En este caso, el campo cercano se extiende hasta una distancia R ≈
muestra en la figura siguiente.
Capacitación Operativa
4D2
λ
, tal y como se
42
Figura 41 Cálculo de la extensión de campo cercano con un error de fase aceptable de
λ/32 para una antena de longitud D
OC=R
OA=R + 𝛌 ∕ 𝟑𝟐
𝟐
(R+𝛅)𝟐 = �D� + 𝑹𝟐
𝟐
𝟐
(R2 + 𝛅2 + 2R𝛅) = �D � + R𝟐
𝟒
Asumiendo que δ2 es despreciable, y que el error máximo aceptable es δ = λ/32
D2 4D2
R≈
≈
8𝛿
λ
4.5 Antena del Localizador – Dipolo Logarítmico Periódico del LOC (LPDA)
El LPDA pertenece a una clase de antenas con propiedades de ancho de banda.
Teóricamente, estas antenas tendrán un ancho de banda infinito si sus dimensiones no
estuvieran limitadas.
El término “logarítmico periódico” se refiere a la variación logarítmico periódica de las
propiedades de la frecuencia de la antena. En este caso, las antenas del LOC constan de
siete (7) dipolos.
Capacitación Operativa
43
Figura 42 Antena LOC ‐ LPDA
La alimentación de la LPDA se realiza por el extremo más pequeño, y de tal modo que
cada dipolo consecutivo se alimenta con un desfase de 180° con respecto al siguiente
elemento.
El campo posterior resultante entre dos elementos se cancelará debido a la pequeña
distancia comparada con una longitud de onda. Por otro lado, gracias a la distancia dn
entre los dipolos, el campo resultante se concentra hacia la parte frontal de la antena.
Figura 43 LPDA, Ϯ = 0,93, α=10º
El hecho de que el ancho de banda sea independiente de la frecuencia, dentro de unos
límites, se explica como sigue:
La cantidad de energía que se extrae de la línea de alimentación por un dipolo dado
depende de la longitud eléctrica de ese dipolo particular para la frecuencia de
funcionamiento.
Capacitación Operativa
44
El rendimiento independiente de la frecuencia se obtiene en virtud del hecho de que la
longitud de los dipolos y el espaciado varían de tal manera que la función del elemento
resonante (de longitud eléctrica λ/2) se transfieren suavemente a lo largo de la
estructura, desde un dipolo al siguiente, a medida que cambia la frecuencia de operación.
Con la finalidad de concentrar la energía hacia la parte delantera de la antena, se necesita
que la línea de alimentación balanceada lleve la señal con la polarización adecuada a
dipolos alternos.
Una capa de hielo y nieve en los dipolos aumentará su longitud eléctrica y reducirá su
frecuencia de resonancia. Si se utiliza una frecuencia constante, el elemento resonante
avanzará hacia el extremo delantero de la antena en la medida en que los dipolos
aumenten su tamaño.
Por consiguiente, el centro de fase de la LPDA también se moverá, y si el cambio de la
posición del centro de fase difiere de la otra LPDA (su simétrica respecto al eje de pista)
se producirá un cambio de la línea de rumbo del localizador.
La influencia de la lluvia, hielo y nieve en la impedancia de los dipolos, y el cambio del
centro de fase se reduce mediante el "grosor" de los dipolos. Un dipolo corriente suele
tener una relación longitud/espesor de aproximadamente 100. Los dipolos utilizados en
este LPDA tienen una relación de aproximadamente 20.
La impedancia del LPDA viene dada por la impedancia de línea de alimentación y el
espesor de los dipolos. El LPDA está diseñado para una impedancia de 50Ω. Se utiliza una
red de adaptación para asegurar que la impedancia y el centro de fase estén dentro de las
especificaciones.
Figura 44 Características típicas de impedancia
Capacitación Operativa
45
La línea de alimentación se encuentra cortocircuitada en su extremo. El nivel de señal en
el extremo del LPDA es muy bajo, ya que la mayor parte de la energía entregada es
radiada. La posición del cortocircuito tiene pequeña influencia en el diseño del LPDA.
El diagrama de radiación horizontal es el mostrado en la Figura 45.
Figura 45 Diagrama de radiación horizontal de una antena LOC LPDA
4.6 Teoría de Arrays de Antenas
Todos los sistemas radiantes del ILS comprenden más de un elemento radiante. Cuando
dos o más elementos de antena, alimentados desde un mismo trasmisor, se colocan en
una línea recta, forman un array de antenas lineal (normalmente llamado simplemente
array de antenas). El diagrama de radiación del array es producto del diagrama de
radiación de la antena y de la distribución de los elementos que componen el array.
4.6.1 Array de dos elementos alimentados en fase (SIP)
El array más simple es el consistente en dos antenas isotrópicas espaciadas una distancia
2D. Ambas antenas se alimentan con una intensidad de campo E0 e idéntica fase. Un
punto P situado a una distancia determinada recibirá una intensidad de campo de igual
magnitud, pero con una fase diferente, tal y como se muestra en la Figura 46.
Capacitación Operativa
46
Figura 46 Array de antenas compuesto por dos elementos alimentados en fase
La diferencia eléctrica entre el camino que recorre la señal de la antena A1 y la antena
A2 se puede expresar como 2𝐷 sin 𝜑.
Precisamente este será el ángulo que formen los fasores de intensidad de campo E0 de
cada antena.
Esta diferencia de fase en radianes se puede expresar como:
𝜃=
2𝜋
𝜆
2𝐷 sin 𝜑
(rad)
Esto quiere decir que la señal transmitida por la antena A1 está retrasada θ radianes
respecto a la transmitida por la A2.
La señal total recibida en el punto P es la suma vectorial de la intensidad de campo de
ambas antenas, es decir:
𝜃
2∙𝜋
𝐸𝒶 = 𝐸𝒶 (𝜑) = 2 ∙ 𝐸0 ∙ cos � � = 2 ∙ 𝐸0 ∙ cos �
𝐷 ∙ sin 𝜑�
2
𝜆
Esta es la expresión de dos antenas isotrópicas espaciadas una distancia 2D y alimentadas
por dos señales iguales en amplitud y fase.
Capacitación Operativa
47
Figura 47 Array 2 elementos, D= 0,35λ (0,96m), f =110MHz, E0 = 1
Figura 48 Array 2 elementos, D= λ/2 (1,36m), f =110MHz, E0 = 1
Figura 49 Array 2 elementos, D= λ (2,73m), f=110MHz, E0 = 1
Capacitación Operativa
48
Figura 50 Array 2 elementos, D= 1,5λ (4,09m), f=110MHz, E0 = 1
Figura 51 Array 2 elementos, D= 2,5λ (6,82m), f=110MHz, E0 = 1
Observando las gráficas obtenidas desde la Figura 47 hasta la Figura 51 podemos destacar
las siguientes conclusiones:
•
Dos elementos radiantes (antenas) alimentados con la misma señal, tanto en
amplitud como fase, darán lugar siempre a un diagrama de radiación par, el cual
tendrá un máximo de intensidad de campo en el eje perpendicular a la línea que
une ambas antenas.
•
El ancho de ese haz principal será mayor en la medida que las antenas están más
próximas, y por el contrario, será más estrecho en la medida que las antenas se
alejan.
Capacitación Operativa
49
•
Al separar las antenas aparecen otros lóbulos en donde la señal trasmitida invierte
su fase (ver gráfica cartesiana de las figuras; observar que la intensidad de campo
se hace negativa).
•
En la medida que aumenta el ángulo φ los lóbulos incrementan su anchura.
4.6.2 Array de dos elementos alimentados en contra‐fase (SOP)
En esta ocasión las antenas se alimentan con una intensidad de campo E0 pero con un
desfase de 180º. Un punto P situado a una distancia determinada recibirá una intensidad
de campo de igual magnitud, pero con una fase diferente, tal y como se muestra en la
Figura 52.
Figura 52 Array de antenas compuesto por dos elementos alimentados en contrafase
La diferencia eléctrica entre el camino que recorre la señal de la antena A1 y la antena A2
se puede expresar como 2𝐷 sin 𝜑. En esta ocasión, el ángulo que formen los fasores de
intensidad de campo E0 será:
𝜋 𝜃
−
2 2
La diferencia de fase en radianes se puede expresar como:
𝜃=
2𝜋
𝜆
2𝐷 sin 𝜑
(rad)
Capacitación Operativa
50
Esto quiere decir que la señal transmitida por la antena A1 está retrasada (𝝅 − 𝜽)
radianes respecto a la transmitida por la A2. La señal total recibida en el punto P es la
suma vectorial de la intensidad de campo de ambas antenas, es decir:
𝜋 𝜃
2𝜋
𝐸𝒶 = 𝐸𝒶 (𝜑) = 2 ∙ 𝐸0 ∙ cos � − � = 2 ∙ 𝐸0 ∙ sin � 𝐷 ∙ sin 𝜑�
2 2
𝜆
Esta es la expresión de dos antenas isotrópicas espaciadas una distancia 2D y alimentadas
por dos señales iguales en amplitud y un desfase de 180º.
Figura 53 Array 2 elementos, D= 0,35λ (0,96m), f=110MHz, E0 = 1
Figura 54 Array 2 elementos, D= λ/2 (1,36m), f=110MHz, E0 = 1
Capacitación Operativa
51
Figura 55 Array 2 elementos, D= λ (2,73m), f=110MHz, E0 = 1
Figura 56 Array 2 elementos, D= 1,5λ (4,09m), f=110MHz, E0 = 1
Figura 57 Array 2 elementos, D= 2,5λ (6,82m), f=110MHz, E0 = 1
Capacitación Operativa
52
Figura 58 Array 2 elementos, D= 3λ (8,18m), f=110MHz, E0 = 1
Observando las gráficas obtenidas desde la Figura 53 hasta la Figura 58 podemos destacar
las siguientes conclusiones:
•
Dos elementos radiantes (antenas) alimentados con la misma señal pero en
contrafase, darán lugar siempre a un diagrama de radiación impar, el cual tendrá
un nulo de intensidad de campo en el eje perpendicular a la línea que une ambas
antenas.
•
El ancho de los lóbulos será mayor en la medida que las antenas están más
próximas, y por el contrario, será más estrecho en la medida que las antenas se
alejan.
•
Al separar las antenas aparecen mayor cantidad de lóbulos en donde la señal
trasmitida invierte su fase (ver gráfica cartesiana de las figuras; observar que la
intensidad de campo se hace negativa).
•
En la medida que aumenta el ángulo φ los lóbulos incrementan su anchura.
4.6.3 Array de elementos compuestos por plano reflector
Este tipo de arrays pueden estar compuestos, en el caso más simple, por una única
antena isotrópica situada por encima de un plano reflector y la señal reflejada por dicho
plano. Esto equivale a tener una segunda antena al otro lado del plano reflector, tal y
como se muestra en la Figura 59.
Capacitación Operativa
53
Figura 59 Array de una antena y su imagen respecto al plano reflector (suelo)
En el caso del ILS la polarización es horizontal, por lo que la expresión para el diagrama de
radiación de este array se deriva de un sistema alimentado en contrafase:
E𝒶 = 2∙A∙ sin �
2π
∙ H∙ sin θ�
𝜆
Con la finalidad de crear una señal de guía a lo largo de un ángulo específico (3º) para la
Senda de Descenso, necesitamos producir un nulo en la señal de SBO a lo largo de este
ángulo.
Esto se consigue alimentando la señal SBO a la antena y ajustando la altura 2H de tal
modo que el desfase eléctrico 𝜑 de la señal reflejada sea igual a una longitud de onda λ.
Capacitación Operativa
54
Figura 60 Antena alimentada con una señal SBO que produce un nulo en el ángulo 𝜽𝟎
Por el contrario, la señal CSB deberá producir un máximo justo donde la señal de SBO
tenga el nulo, por lo que la posición de esta antena deberá ser ½ de la fijada para SBO.
ECSB = 2∙ACSB ∙ sin �
2π
∙ H∙ sin θ�
𝜆
Si pretendemos emplear esta técnica para conformar una señal GP, en el diagrama de
radiación total deberá predominar el tono de 90Hz por encima de 𝜃0 y el de 150Hz por
debajo.
Esto se puede conseguir con el fasado adecuado de los diagramas de radiación de las
señales CSB y SBO.
Si usamos dos antenas en nuestro array, junto a sus equivalentes por debajo del plano de
reflexión, debemos alimentar la antena inferior con la señal CSB y la superior con SBO.
Esta configuración se la conoce como sistema GP Null Reference.
En este caso haremos que el desfase de la antena superior sea igual a λ, con lo que
tendremos que calcular los valores necesarios para obtener un nulo para ECSB.
ECSB = 0
Implica que
2π
sin � 𝜆 ∙ H∙ sin θ� = 0
Capacitación Operativa
55
Además, la distancia entre la antena superior y su reflejada es 4H, con lo que:
4H∙ sin θ = λ
De aquí se deduce que el valor H debe ser:
H=
λ
4 sin θ
Figura 61 Sistema de antenas GP Null Reference
Figura 62 Diagrama de radiación de CSB y SBO para un sistema GP Null Reference
Capacitación Operativa
56
Capítulo 5. Vuelo de Calibración y Ajuste de Alarmas
El propósito del Vuelo de Calibración, junto con la monitorización adecuada,
verificaciones en tierra y rutinas de mantenimiento periódico es asegurar que las señales
del ILS en el espacio cumplen con las tolerancias especificadas así como con los requisitos
de integridad y disponibilidad exigibles.
5.1 Escenarios que pueden requerir una inspección en vuelo
1.- Tras cualquier cambio, reparación o modificación de uno de los módulos del
transmisor que requiera ajustes de modulación (DDM y/o SDM), fase de SBO, amplitud de
SBO, nivel de salida de RF o fase de audio de Clearance.
2.- Tras cualquier cambio, modificación o reparación del sistema de antenas, incluyendo
la Unidad de Distribución de antenas (ADU) y cableado coaxial.
3.- Cualquier cambio, reparación o modificación del hardware de monitor, incluyendo la
Unidad Combinadora de Monitorización (MCU) y cables coaxiales, a menos que no haya
ninguna duda sobre la integridad y fiabilidad del sistema monitor tras la reparación. En
cualquier caso se recomienda verificar los puntos de alarma tras cualquier reparación del
sistema monitor.
Hablando en términos generales, cualquier tipo de incidente, cambio, modificación o
reparación que pudiera afectar a la señal en el espacio obligaría a efectuar una
verificación en vuelo.
5.2 Diferentes tipos de Vuelos de Calibración
Básicamente hay cinco (5) tipos de vuelos de calibración:
1. Puesta en Servicio
Lógicamente, un exhaustivo vuelo de calibración debe verificar que el ILS completo está
listo para su uso tras una nueva instalación. Todas las verificaciones deben efectuarse en
este tipo de Calibración.
2. Anual
Se trata de una inspección en vuelo efectuada una vez al año. Este vuelo es más completo
que una inspección rutinaria y menos exhaustivo que el de dada de alta.
Capacitación Operativa
57
3. Rutinario
Se trata de una inspección en vuelo efectuada regularmente dependiendo de la categoría
de operación. Los intervalos típicos con 120 días ±30 días cuando el sistema opera con
normalidad. Es muy común incrementar este período a 180 días ±30 días cuando se
demuestra que el sistema es realmente estable.
4. Especial
Se trata de vuelos efectuados por circunstancias especiales, como por ejemplo la
notificación de alguna deficiencia por parte de una compañía aérea, una reparación, etc.
5. Elección de emplazamiento
Cuando se desea determinar el emplazamiento de una nueva instalación se suele
desplegar una ayuda “portátil”, procediéndose con un vuelo de calibración posterior.
5.3. Vuelo de calibración de un sistema Localizador
5.3.1 Requisitos del DOC 8071 de OACI para el LOC
Capacitación Operativa
58
Capacitación Operativa
59
Capacitación Operativa
60
5.3.2 Descripción de los principales tipos de Vuelos de Calibración para el LOC
Para verificar todas las especificaciones de un emplazamiento LOC se deben efectuar
cuatro tipos distintos de procedimientos:
•
Vuelo transversal / Semi órbita (Crossover / Semi Orbit)
•
Un vuelo de ±35° medidos en el plano horizontal a una distancia dada del LOC y a
una altitud que se corresponda con el ángulo de la GP.
•
Aproximación alineada con el eje
•
Aproximación por el semisector / sector del LOC
5.3.3 Ajuste del Localizador
5.3.3.1 Confirmar el balance de modulación (DDM) en tierra y en vuelo
El objetivo es asegurar que la señal de portadora está modulada por igual con los dos
tonos de 90Hz y 150Hz. En sistemas bifrecuencia esta verificación debe hacerse de
manera separada en el transmisor de Course y de Clearance.
Verificación en Tierra:
En el Equipo:
•
Encender el transmisor a verificar
•
Conectar un PIR a los conectores BNC que hay en el frontal del bastidor (zona de
color azul) para las señales COU y CLR.
•
Si la lectura de la DDM/SDM del PIR está fuera de las tolerancias ajustar ambos
parámetros por medio de la ventana “Flight Check” en el RMM.
•
Registrar las medidas efectuadas con el PIR.
Capacitación Operativa
61
En el campo:
El transmisor de curso debe transmitir en forma normal, la salida de las bandas laterales
deben estar conectadas a cargas fantasmas o configurar el transmisor para que se radie
solamente CSB (Toggle SBO off)
La señal irradiada por las antenas se logra apreciar en la figura Nº 46
Figura 63 Señal irradiada de CSB
El ingeniero se debe ubicar con el PIR aproximadamente a 1000 metros de las antenas en
dirección a la pista y se debe medir el balance de señales (DDM), esta debe ser 0 DDM en
cualquier punto ya que se busca igualar ambos tonos a la misma amplitud, de lo contrario
si el DDM es negativo se debe aumentar la amplitud al tono de 150 Hz, si el DDM es
positivo se debe aumentar la amplitud del tono de 90 Hz, se deben variar cualquiera de
las dos amplitudes anteriores hasta obtener el 0 DDM. De esta misma forma se debe
medir la suma de porcentaje de modulación (SDM) y esta debe ser 40 %, si este valor no
fuera de 40% se debe variar el SDM del transmisor hasta obtener este valor.
Estos mismos pasos se deben repetir para los transmisores 1 y 2 del Localizador.
Verificación en Vuelo:
•
Registrar los parámetros de la pantalla Flight check
•
Configurar el transmisor para que se radie solamente CSB (Toggle SBO off)
•
Conectar el PIR al conector BNC de CSB COU o CLR en el panel frontal del equipo.
•
Ajustar los parámetros DDM/SDM del transmisor de acuerdo con la información
facilitada por el inspector de vuelo.
•
Registrar la información del PIR en tierra para la situación correcta en vuelo (no
tienen por qué coincidir)
Capacitación Operativa
62
5.3.3.2 Ajuste de la Fase (CSB/SBO phase), medida en tierra y/o vuelo
El objetivo es verificar que la fase de la señal SBO está ajustada de forma óptima con
respecto a la de la señal CSB. Esta verificación suele hacerse la mayoría de los casos
solamente en tierra.
Verificación en Tierra:
•
Apagar el transmisor de Clearance
•
Conectar el PIR al conector de Test que hay en la ADU
•
Desde la ventana Flight Check ajustar el parámetro COU SBO phase asociado al
transmisor en antena hasta obtener una lectura de 0,0% DDM
•
Repetir el procedimiento de fasado con el otro transmisor.
•
Apagar el transmisor de Course y Encender el del Clearance
•
Repetir el mismo ajuste en ambos transmisores, pero en esta ocasión ajustando el
parámetro CLR SBO phase.
Verificación en Vuelo
Esta verificación debería hacerse en ambos transmisores, tanto para la señal de Course
como para la de Clearance de manera separada. El transmisor en Test se debe configurar
para que la señal SBO esté en cuadratura con la CSB (stub 90° en SBO).
Para efectuar la verificación en la señal de Course se recomienda que la aeronave haga un
vuelo de aproximación entre la 10NM y el Punto “A” como a ¼ del límite de sensibilidad.
En el caso de la señal de Clearance se recomienda hacer un arco mientras se verifica el
fasado.
5.3.3.3 Ajuste del Sector de Course
El objetivo es determinar la deflexión en μA para un ángulo conocido.
Si es necesario, ajustar el sector de course corrigiendo el valor fijado.
Verificar también la lectura de monitores durante el proceso.
Capacitación Operativa
63
Ajuste en vuelo:
El transmisor debe estar transmitiendo en configuración normal. La aeronave,
comenzando desde un punto más allá del Punto “A”, y con un desplazamiento de ¼ del
Ancho Nominal por el lado de 150Hz, efectuará una aproximación hasta el punto “B”.
Posteriormente se efectuará la misma maniobra pero en el lado de 90Hz.
Una vez efectuadas ambas medidas es posible obtener el valor angular del semisector. Si
fuera necesario, efectuar las correcciones oportunas en el parámetro nivel SBO del
transmisor en antena.
Un incremento en el valor del nivel de SBO hará que el valor angular se estreche y
viceversa. La cantidad a incrementar/decrementar se puede calcular con la siguiente
formula:
Si se ha reajustado el sector de Course habrá que volver a ajustar la salida de la MCU de
modo que se vuelvan a leer 150 μA. Para ello hay que conectar un PIR a la salida DS la
unidad MCU y ajustar el DS phaser hasta obtener el valor indicado.
Reconectar los cable al bastidor y confirmar que el monitor lee “0” en el parámetro DS
DDM. Si no fuera el caso, será necesario reajustar ligeramente el valor nominal de este
parámetro hasta que la lectura sea cero “0 μA”.
Por último anotar el valor reportado por la aeronave.
5.3.3.4 Ajuste de la Alineación
El objetivo es determinar que la indicación de eje dada por el Localizador se corresponde
con el eje real de la pista, acotando además los posibles codos, rugosidades y alteraciones
(estructura) del equipo.
Capacitación Operativa
64
Además, durante este vuelo también se suelen verificar las modulaciones de los tonos de
90Hz, 150Hz y 1020Hz. Debería efectuarse una comparación con las lecturas tomadas por
los monitores.
Ajuste en Vuelo:
El transmisor a verificar debe transmitir en configuración normal. Se recomienda poner el
indicativo en “off” hasta que se haga la verificación del mismo.
Durante el procedimiento se verificará el alineamiento y modulación de los tonos. Si fuera
necesario pueden hacerse correcciones.
La aeronave empezará una aproximación en el Punto “A” alineada con el eje de pista
hasta alcanzar el umbral.
La idea es mantener una ruta tan alineada como sea posible con el eje de la pista.
Alineamiento:
Si es necesario modificar el alineamiento es posible desplazar el eje unos ±2 μA con un
fasado en la ADU (CL phaser).
Si es necesario un ajuste mayor, se recomienda interrumpir temporalmente la calibración
en vuelo mientras se mueve mecánicamente el sistema radiante según corresponda.
Si se ha ajustado el alineamiento será necesario recalibrar la salida CL de la MCU de
manera que la lectura sea de 0 μA. Para ello conectar un PIR en esta salida y ajustar el
fasador que hay en su interior CL phaser.
Una vez finalizado reconectar el cableado y verificar que los monitores leen 0 μA en el
parámetro CL DDM. Si no fuera el caso, reajustar el valor nominal del mencionado
parámetro hasta conseguirlo.
Capacitación Operativa
65
5.3.3.5 Ajuste del transmisor de Clearance
La finalidad es verificar que el transmisor de Clearance tiene señal suficiente como para
mantener la indicación fly left /right a ambos lados del eje.
Ajuste en Vuelo:
El transmisor a verificar debe transmitir de manera normal. Se recomienda que el
indicativo permanezca apagado hasta que lo requieran a bordo.
La aeronave deberá efectuar una órbita entre ±35° respecto al eje de pista, medidos en el
plano horizontal a una distancia dada. La altitud deberá corresponderse con el ángulo de
la GP.
Si durante el vuelo se observa que hay algún valor de DDM próximo a los umbrales
mínimos será necesario incrementar el valor de CLR SBO level.
Capacitación Operativa
66
5.3.3.6 Verificación de la estructura del Localizador
El objetivo es verificar que los codos y fluctuaciones están dentro de los requisitos de la
estructura.
Ajuste en Vuelo:
El transmisor a verificar debe estar en condiciones normales. El indicativo se puede poner
en off si se desea.
La aeronave empezará la maniobra más allá del Punto “A” para comenzar un vuelo en
acercamiento recorriendo la prolongación del eje de pista. La idea es que la aeronave esté
lo más alineada posible.
Capacitación Operativa
67
5.3.3.7 Ajuste de la Cobertura del LOC
El objetivo es verificar que se cumplen los requerimientos de cobertura.
Ajuste en Vuelo:
El transmisor bajo verificación debe operar de manera normal.
La aeronave efectuará una órbita entre los ±35° respecto al eje de pista, medidos en el
plano horizontal a una distancia dada.
Para verificar Clearance esta órbita será a 17NM y para Course a 25NM.
Si la cobertura no se alcanza de manera adecuada se puede incrementar la potencia de
CSB hasta un valor máximo de 20W (NM7000A) y 25W (NM7000B).
5.3.3.8 Ajuste de la Alarma de Curso
El objetivo es verificar que el Localizador detectará alarmas debidas a la desviación del eje
y apagará el equipo cuando los parámetros transmitidos estén fuera de tolerancia.
Ajuste en Vuelo:
Esta prueba puede hacerse solamente con un transmisor. Los monitores se ponen en
modo bypass (el interruptor Auto/Manual en la posición Manual). Una vez que el
chequeo se ha llevado a cabo se verifica que el otro transmisor tiene los mismos ajustes
para la misma alarma.
Desde la ventana Flight Check, pestaña Alarm limits check se selecciona las señales de
test correspondientes a predominancia de 150Hz y 90Hz sucesivamente. El inspector de
vuelo nos dará las indicaciones apropiadas para alcanzar los puntos de alarma. Una vez
ajustados se fijan los límites de alarma de los monitores.
Capacitación Operativa
68
La aeronave hará una aproximación alineada con el eje de pista hasta alcanzar el umbral o
finalizar la prueba.
•
Abrir la ventana Flight check - Alarm limit check y activar la opción CL test signal 1
o CL test signal 2 de acuerdo con los requerimientos del inspector de vuelo.
•
Si el desplazamiento del eje no es correcto, mover el deslizador o introducir
manualmente un nuevo valor hasta alcanzar el punto deseado.
•
Verificar que los límites de alarma están ajustados en el punto alcanzado
anteriormente. De no ser así, reajustar los límites de alarma para que los
monitores detecten alarma en el punto configurado. Hacer esto con las señales CL
y NF.
5.3.3.9 Ajuste de las alarmas de Ancho máximo y Ancho mínimo
El objetivo es verificar que cuando se produzca una desviación en la sensibilidad al
desplazamiento (DS) de determinada magnitud se produce alarma en los monitores,
apagando el equipo para evitar transmitir señales erróneas.
Ajuste en Vuelo:
Esta verificación se efectúa solo en un transmisor.
Posteriormente se efectúa la misma configuración en el otro transmisor y se verifica que
también se alcanzan los puntos de alarma. Los monitores se ponen en modo bypass (el
interruptor Auto/Manual en la posición Manual).
Capacitación Operativa
69
Se configura el equipo para que transmita en condición de Alarma Ancha o Ancho
máximo. Es necesario activar esta condición de alarma en el transmisor de Course y de
Clearance. En el caso de Alarma de Ancho Mínimo solo hay que actuar en el transmisor de
Course.
La aeronave hará una serie de aproximaciones por la línea de ¼ del sector de sensibilidad
a ambos lados del eje. Tendrá que hacer dos aproximaciones para la alarma de
Ancho Máximo y otras dos para la de Ancho Mínimo.
•
Abrir la ventana Flight check – Alarm limit check y activar DS Narrow o Wide
cuando se solicite.
•
Si el cambio efectuado en el sector de Course no alcanza el punto de alarma
correcto incrementar/decrementar el valor de dB hasta que se alcance el punto
buscado.
•
 Verificar que la alarma de DS se activa en los monitores. Si el límite noestuviera
bien ajustado editar los valores nominales y puntos de alarma y configurarlo
adecuadamente.
5.3.3.10 Ajuste de la alarma de potencia
El objetivo es verificar que en las peores condiciones de potencia se transmite la cantidad
de señal necesaria. De no ser así es necesario apagar los transmisores.
Ajuste en Vuelo:
•
Abrir la ventana Flight check -Alarm limit check y activar Test RF attenuation de
COU y CLR
•
Para un sistema monofrecuencia el límite de alarma se fija en 3dB (50%) y para un
sistema bifrecuencia en 1dB (20%).
•
Verificar que el nivel de RF de COU/CLR indican situación de alarma. Si es
necesario cambiar los límites de alarma del parámetro COU / CLR RF para que se
dé la situación de alarma.
Capacitación Operativa
70
5.4 Vuelo de calibración para un sistema GP
5.4.1 Requisitos del DOC 8071 de OACI para la GP
Los requisitos de OACI recogidos en el DOC 8071 para la calibración de un sistema GP son
los mostrados en la siguiente tabla.
Capacitación Operativa
71
Capacitación Operativa
72
5.4.2 Descripción de los principales vuelos de calibración para la inspección de una GP
Para verificar las especificaciones de un equipo GP hay dos tipos de procedimientos
usados durante la calibración:
•
Aproximación con el ángulo de descenso nominal
•
Aproximación por el semisector (75μA)
5.4.3 Ajuste del Glide Path
5.4.3.1 Confirmar el balance de modulación (DDM) en tierra y en vuelo
El objetivo es asegurar que la señal de portadora está modulada por igual con los dos
tonos de 90Hz y 150Hz. En sistemas bifrecuencia esta verificación debe hacerse de
manera separada en el transmisor de Course y de Clearance.
Verificación en Tierra:
•
Encender el transmisor a verificar
•
Conectar un PIR a los conectores BNC que hay en el frontal del bastidor (zona de
color azul) para las señales COU y CLR.
•
Si la lectura de la DDM/SDM del PIR está fuera de las tolerancias ajustar ambos
parámetros por medio de la ventana “Flight Check” en el RMM.
•
Registrar las medidas efectuadas con el PIR.
Verificación en Vuelo:
•
Registrar los parámetros de la pantalla Flight check
•
Configurar el transmisor para que se radie solamente CSB (Toggle SBO off)
•
Conectar el PIR al conector BNC de CSB COU o CLR en el panel frontal del equipo.
•
Ajustar los parámetros DDM/SDM del transmisor de acuerdo con la información
facilitada por el inspector de vuelo
•
Registrar la información del PIR en tierra para la situación correcta en vuelo (no
tienen por qué coincidir)
Capacitación Operativa
73
5.4.3.2 Ajuste de la Fase (CSB/SBO phase), medida en tierra y/o vuelo
El objetivo es verificar que la fase de la señal SBO está ajustada de forma óptima con
respecto a la de la señal CSB. Esta verificación suele hacerse la mayoría de los casos
solamente en tierra.
Verificación en Tierra:
•
Apagar el transmisor de Clearance
•
Conectar el PIR cable M1 que procede de la antena inferior.
•
Desde la venta Flight Check insertar el stub de 90° pulsando el botón
“Insert/remove 90° stub “ y ajustar el parámetro COU SBO phase asociado al
transmisor en antena hasta obtener una lectura de 0,0% DDM
•
Repetir el procedimiento de fasado con el otro transmisor.
•
Apagar el transmisor de Course y Encender el del Clearance
•
No es necesario efectuar este ajuste en el transmisor de Clearance, pues el equipo
no tiene SBO en Clearance.
Verificación en Vuelo:
Esta verificación debería hacerse en ambos transmisores para la señal de Course. El
transmisor en Test se debe configurar para que la señal SBO esté en cuadratura con la
CSB (stub 90° en SBO).
Para efectuar la verificación en la señal de Course se recomienda que la aeronave haga un
vuelo de aproximación entre la 10NM y el Punto “A” como a ¼ del sector de sensibilidad.
Capacitación Operativa
74
5.4.3.3 Ajuste del Sector de Course
El objetivo es determinar la deflexión en μA para un ángulo conocido. Si es necesario,
ajustar el sector de course corrigiendo el valor fijado. Verificar también la lectura de
monitores durante el proceso.
Ajuste en vuelo:
El transmisor debe estar transmitiendo en configuración normal. La aeronave,
comenzando desde un punto más allá del Punto “A”, y con un desplazamiento de ¼ del
Ancho Nominal por el lado de 150Hz, efectuará una aproximación hasta el punto “B”.
Posteriormente se efectuará la misma maniobra pero en el lado de 90Hz.
Una vez efectuadas ambas medidas es posible obtener el valor angular del semisector.
Si fuera necesario, efectuar las correcciones oportunas en el parámetro SBO level del
transmisor en antena.
Un incremento en el valor del SBO level hará que el valor angular se estreche y viceversa.
La cantidad a incrementar/decrementar se puede calcular con la siguiente formula:
Si se ha reajustado en sector de Course habrá que volver a ajustar la salida de la MCU de
modo que se vuelvan a leer 75 μA. Para ello hay que conectar un PIR a la salida DS la
unidad MCU y ajustar el atenuador AT2 hasta obtener el valor indicado.
Reconectar los cable al bastidor y confirmar que el monitor lee “0” en el parámetro DS
DDM. Si no fuera el caso, será necesario reajustar ligeramente el valor nominal de este
parámetro hasta que la lectura sea cero “0 μA”
Por último anotar el valor reportado por la aeronave.
Capacitación Operativa
75
5.4.3.4 Ajuste del Ángulo de la Glide Path
El objetivo es verificar la estructura de la GP y que el ángulo está dentro de las tolerancias
establecidas para el valor nominal. También se verificarán la modulación de los tonos y si
fuera necesario se procedería con su ajuste.
Ajuste en vuelo:
El transmisor a verificar debe transmitir en configuración normal. Los monitores deben
estar en modo bypass (el interruptor Auto/Manual en posición Manual).
La aeronave comenzará la aproximación desde el Punto “A”, en acercamiento, alineado
con el eje de pista. Deberá mantener la alineación lo más centrada posible.
Si el ángulo de descenso está fuera de tolerancia, habrá que ajustarlo modificando la
altura de las antenas. Si las antenas se elevan el ángulo se reducirá. Por el contrario, si las
antenas se bajan el ángulo subirá.
Se recomienda el uso de software de simulación para calcular exactamente cuándo hay
que subir/bajar las antenas.
Alternativa 1:
Si se ha efectuado un replanteo exhaustivo las pendientes longitudinales y transversales
se han calculado usando un software de simulación, el parámetro que tiene mayor
incertidumbre es la altura desde la antena inferior al plano medio de reflexión. En este
caso se recomienda mover las tres antenas la misma cantidad hasta alcanzar el ángulo
correcto.
Capacitación Operativa
76
Alternativa 2:
Si hay incertidumbre con los valores de la pendiente longitudinal y transversal del
terreno, se recomienda mover la antena 1 (inferior) 1/3, la antena 2 (central) 2/3 y la
antena 3 (superior) 3/3 del valor calculado.
Como regla nemotécnica, para un sistema M-array, un cambio de 15cm en la antena 1,
30cm en la antena 2 y 45cm en la antena 3 se corresponde con un cambio en el ángulo de
0,1º aproximadamente.
La posición del NF y el ajuste de la MCU se deben efectuar después de ajustar la posición
de las antenas. Los monitores se deberían alinear tras este ajuste.
5.4.3.5 Ajuste de las alarmas de ángulo en la Glide Path
El objetivo es asegurar que los monitores apagarán automáticamente el equipo si el
ángulo de la GP excede las tolerancias establecidas.
Ajuste en vuelo:
El transmisor a verificar debe transmitir en configuración normal. Los monitores deben
estar en modo bypass (el interruptor Auto/Manual en posición Manual).
Después de efectuar los ajustes se debería verificar que el otro transmisor también
alcanza los mismos puntos de alarmas con las desviaciones configuradas.
Esta verificación se hará utilizando las señales de DDM-test pre-configuradas. Es necesario
efectuar una aproximación para cada una de las alarmas de ángulo alto y ángulo bajo. Si
fuera necesario se reajustarán los puntos de alarma durante la calibración.
•
Abrir la ventana Flight check - Alarm limit check y activar la opción CL test signal 1
o CL test signal 2 de acuerdo con los requerimientos del inspector de vuelo.
Capacitación Operativa
77
•
Si el desplazamiento del ángulo no es correcto, mover el deslizador o introducir
manualmente un nuevo valor hasta alcanzar el punto deseado.
•
Verificar que los límites de alarma están ajustados en el punto alcanzado
anteriormente. De no ser así, reajustar los límites de alarma para que los
monitores detecten alarma en el punto configurado. Hacer esto con las señales CL
y NF.
5.4.3.6 Ajuste de las alarmas de Ancho máximo y Ancho mínimo
El objetivo es verificar que cuando se produzca una desviación en la sensibilidad al
desplazamiento (DS) de determinada magnitud se produce alarma en los monitores,
apagando el equipo para evitar transmitir señales erróneas.
Ajuste en Vuelo:
Esta verificación se efectúa solo en un transmisor. Posteriormente se efectúa la misma
configuración en el otro transmisor y se verifica que también se alcanzan los puntos de
alarma. Los monitores se ponen en modo bypass (el interruptor Auto/Manual en la
posición Manual).
Se configura el equipo para que transmita en condición de Alarma Ancha o Ancho
máximo. Es necesario activar esta condición de alarma solo en el transmisor de Course ya
que el de Clearance no tiene SBO.
La aeronave hará una serie de aproximaciones por la línea de ¼ del sector de sensibilidad
a ambos lados del ángulo nominal GP. Tendrá que hacer dos aproximaciones para la
alarma de Ancho Máximo y otras dos para la de Ancho Mínimo.
Capacitación Operativa
78
•
•
Abrir la ventana Flight check – Alarm limit check y activar DS Narrow o Wide
cuando se solicite.
Si el cambio efectuado en el sector de Course no alcanza el punto de alarma
correcto incrementar/decrementar el valor de dB hasta que se alcance el punto
buscado.
5.4.3.7 Verificación de ángulo bajo en condición de alarma de ancho máximo.
El objetivo de esta verificación es chequear que el equipo apagará automáticamente los
transmisores cuando se verifique la condición de DDM = 75μA para el ángulo 0.75 θ0 .
Ajuste en Vuelo:
Esta verificación se efectúa solo en un transmisor. Posteriormente se efectúa la misma
configuración en el otro transmisor y se verifica que también se alcanzan los puntos de
alarma. Los monitores se ponen en modo bypass (el interruptor Auto/Manual en la
posición Manual).
Se configura el equipo para que transmita en condición de Alarma Ancha o Ancho
máximo y ángulo Bajo.
La aeronave hará una aproximación alineada con el eje del Localizado desde el Punto “A”
hasta el Punto “V” con un ángulo de 0.75θ0
•
Abrir la ventana Flight check – Alarm limit check y activar DS Wide y CL test signal
2 (predominancia de 90Hz/ángulo bajo).
•
Si la indicación de “fly-up” está fuera de tolerancia será necesario reajustar el
ajuste para CL test signal y para DS wide hasta cumplir el requerimientos de 75μA
para el ángulo 0.75θ0
•
Reajustar los límites de alarma de ambos parámetros para que en estas
condiciones ambos monitores detecten una situación de alarma.
Capacitación Operativa
79
5.4.3.8 Ajuste de la alarma de potencia
El objetivo es verificar que en las peores condiciones de potencia se transmite la cantidad
de señal necesaria. De no ser así es necesario apagar los transmisores.
Ajuste en Vuelo:
•
Abrir la ventana Flight check - Alarm limit check y activar Test RF attenuation de
COU y CLR
•
Para un sistema monofrecuencia el límite de alarma se fija en 3Db (50%) y para un
sistema bifrecuencia en 1dB (20%).
•
Verificar que el nivel de RF de COU/CLR indican situación de alarma. Si es
necesario cambiar los límites de alarma del parámetro COU / CLR RF para que se
dé la situación de alarma.
Capacitación Operativa