Comment fonctionne un VOR ? ( Vhf Omnidirectional Range)

photo d'une station VOR / DME

voici une aide pour ceux qui veulent savoir comment fonctionne un VOR.

Il faut d'abord savoir que les VOR fonctionnent dans la gamme de fréquence VHF de 108 Mhz à 117.95 Mhz. Par conséquent, ils ont une portée "optique". Cela signifie que l'on doit voir le VOR de l'endroit où on est, car les ondes VHF ne passent pas à travers des obstacles ( les montagnes par exemple).

En réalitécette bande de fréquence est divisée en deux:

- Les T VOR (Terminal VOR, pour les approches aéroport), qui utilisent les fréquences de 108 MHz à 112 MHz par pas de 10 Khz.
- Les VOR ( utilisés en navigation) qui utilisent la gamme 112 MHz à 117.95 MHz.

Les T VOR ont une puissance d'émission plus faible (en général 50 watts) et servent pour les procédures d'approches des aéroports. Leurs portées sont de l'ordre de 25NM. Par contre les VORs de navigation ont une puissance plus élevée ( 200 Watts) et donc une portée plus grande, de l'ordre de 200NM.

Dans le détail technique:

l'émetteur au sol émet une porteuse qui est modulée par deux signaux :

- La première modulation est une porteuse de 9960 Hertz, modulée par un signal de 30 Hertz, synchrone par rapport au nord ( modulée à 30%, faisant varier le signal de 10440 Hertz à 9480 Hertz).

- L'émetteur possède une antenne directive qui tourne a 1800 tours minute ( ce qui correspond également à 30 hertz, (je ne parle pas ici des VOR Doppler, mais des VOR "classiques" sachant que le principe est le même). Par conséquent, le récepteur VOR qui reçoit le signal de la station VOR va en réalité recevoir une modulation d'amplitude du signal précédent.

Mais alors, comment ça marche ??

La est l'astuce : l'émetteur utilise une antenne directionnelle qui tourne à1800 tours minute ( donc 30 hertz, tiens tiens....). Donc le récepteur reçoit parfois un signal fort et parfois un signal faible : du 9960 hertz, d'où l'apparition d'une autre modulation d'amplitude !!

Et oui le 9960 Hertz reçu est donc modulé en amplitude par un signal de 30 hertz qui est dépendant de votre position par rapport à la balise. On compare ce signal de 30 hertz à celui de la référence qui modulait le 9960 Hertz et on obtient le degré de décalage par rapport a la balise. Simple non !!!!

Un ami me disait : " il faut mieux un petit schéma qu'un grand chez les autres...", alors voilà:

Par exemple, si nous sommes entre le VOR et le nord (donc 0 degré par rapport au au nord magnétique) le signal de référence de 30 hertz et le signal AM de 30 hertz également sont en phase.

Si nous étions au sud du VOR, (donc à 180 degrés), le signal de référence de 30 hertz et le signal AM seraient en opposition de phase, ( par conséquent déphasées de 180 degré).

Bon ce n'est pas assez simple comme explication ????

alors nous allons utiliser une analogie:

Imaginons que la balise VOR au sol soit un phare qui tourne 30 fois par secondes. Nous allons donc apercevoir un faisceau lumineux toutes les 33,3 millisecondes.

Imaginons qu'en plus, cette balise VOR crie ( très fort) "TOP" lorsque le faisceau lumineux pointe vers le nord. Nous allons donc entendre ce "TOP" 30 fois par seconde. En conséquence, si je suis entre le nord et la balise VOR je vais entendre "TOP" ET au même moment voir le faisceau lumineux.

Maintenant si je suis au sud du VOR, je vais entendre "TOP" et un peu plus tard (33.3/2=16.65 ms) voir le faisceau lumineux, je saurais donc que je suis au sud de la balise.

Idem si je suis àl'ouest de la balise: j'entendrai"TOP" et 24.97 ms plus tard je verrai le faisceau lumineux !!

mon cap par rapport au VOR = temps entre le signal lumineux et le "TOP" / 33.3 x 360°

Simple non !

Ce que voit le pilote: il regarde un indicateur de ce type:

Pour commencer, précisons que le centre de cet indicateur est l'aéronef lui-même.

A : Le pilote sélectionne la radiale de référence désirée par l'OBS (Omni Bearing Selector) ce qui fait tourner la rosace autour du cadran graduée de 0 à 360 degré.
B : Le bouton sélecteur de direction, OBS, utilisé pour sélectionner la radiale que l'on veux intercepter et qui fait tourner la couronne "A".
C : Indicateur "TO-FROM". Le triangle blanc pointe vers le bas pour indiquer "FROM" ( venant de), il pointe vers le haut pour indiquer "TO" ( aller vers).

Si aucune information valide n'est disponible, en général un "flag" rouge remplace ces informations pour indiquer au pilote que le VOR est hors fonction ( hors de portée par exemple).
D : Le CDI (Course Deviation Indicator). C'est la barre verticale qui se déplace vers la gauche ou vers la droite, et qui indiquer au pilote quelle direction il faut suivre pour rejoindre la radiale choisie avec l'OBS.
La série de points horizontaux au milieu de l'écran, représente la déviation de l'avion par rapport à la course sélectionnée. Chaque point représente 2 degrés de déviation par rapport à la course désirée.

Dans l'exemple ci-dessus, le pilote a décidé de prendre la radiale 345 et on constate qu'il est parfaitement dans l'axe. S' il était allé à gauche de cette radiale, l'aiguille centrale aurait été légèrement sur la droite pour lui indiquer qu'il fallait tourner...... à droite !

Un internaute a trouvé sur le net un petit programme sympa qui simule l'utilisation des V.O.R.s. Vous le trouverez ici.

Liste des fréquences utilisées pour les V.O.R

VHF omni-range (VOR) stations are to be assigned frequencies in
the 112.050-117.950 MHz band (50 kHz channel spacing) and the following
frequencies in the 108-112 MHz band:

108.200
108.250
108.400
108.450
108.600
108.650
108.800
108.850
109.000
109.050
109.200
109.250
109.400
109.450
109.600
109.650
109.800
109.850
110.000
110.050
110.200
110.250
110.400
110.450
110.600
110.650
110.800
110.850
111.000
111.050
111.200
111.250
111.400
111.450
111.600
111.650
111.800
111.850
112.000

Mail recu d'un internaute:

Bonjour, j'ai lu avec intérêt vos pages sur le fonctionnement des systèmes de radionavigation et je me permet juste de vous préciser que le principe de l'antenne tournante a complètement disparu depuis longtemps.  Aujourd'hui les VOR classiques utilisent en fait quatre antennes directionnelles fixes avec des diagrammes d'émission déphasés de 90 °. Le principe est le même ( la modulation de 30 hz intervient de façon cyclique sur les signaux émis par les 4 antennes en étant toujours réferencé par rapport au nord.) mais il n'y a plus les contraintes mécaniques liées à une antenne tournante.

Mon commentaire est qu'éffectivement, je suis d'accord avec ceci, mais je ne voulais pas aborter le sujet de comment génèrer ce signal électroniquement parlant.

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serge.laforest