Instrumentenlandesystem / Landekurssender im Heimlabor nachbilden

Das Instrumentenlandesystem (ILS) ist aus der Luftfahrt kaum wegzudenken. Es bietet Piloten auch bei schwierigen Sichtbedingungen ein klares Bild über ihre relative Position zur gewünschten Landebahn. Dabei werden unabhängig voneinander Informationen über den richtigen Landekurs (vertikale Führung) und den Gleitweg (horizontale Führung) übermittelt. Die Art und Weise wie Informationen für den Gleitweg und den Landekurs kodiert werden, sind identisch. Vereinfacht gesagt werden so wohl für den Gleitweg als auch für den Landekurs je zwei Funksignale abgestrahlt. Diese Funksignale enthalten jeweils 2-Töne: 90 Hz und 150 Hz. Dabei ist die Intensität der empfangenen Töne von der Position relativ zum beabsichtigten Flugkurs abhängig. Ist ein AM-Empfänger beispielsweise auf die Sendefrequenz eines Landekurssenders eingestellt und befindet sich das Flugzeug auf dem korrekten Landekurs, so werden beide Töne (90 und 150 Hz) mit gleicher Amplitude empfangen. Weicht das Flugzeug von der vorgesehen Kurslinie ab, verändert sich die Intensität der Töne. Dadurch ist direkt ablesbar in welche Richtung sich das Flugzeug bewegen muss um wieder auf den korrekten Kurs zu kommen.

Klingt kompliziert? Die folgende, grafische Darstellung zeigt das Gesagte etwas eleganter:

„ILS localizer illustration“ by Fred the Oyster – . Licensed under CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons.

Im Flugzeug vergleicht ein Empfänger kontinuierlich die Intensität der empfangenen 90 Hz und 150 Hz Töne. Einige, moderne Handfunkgeräte Yaesu FTA-550 (nur Landekurs) and the FTA-750 (Landekurs und Gleitweg) haben ebenso eine derartige Funktion integriert. Da ich einen Yaesu FTA-550 in die Hand bekommen habe, habe ich die Gelegenheit einmal genutzt um mit einem Testaufbau das Signal eines Landekurssenders nachzubilden.

Tektronix AFG3102 als Generator für die 90 Hz und 150 Hz Töne

Zunächst mussten dafür offensichtlich ein 90 Hz und ein 150 Hz Ton her, deren Amplitude manuell eingestellt werden konnte. Diese Aufgabe übernimmt mein Tektronik AFG3102 Funktionsgenerator. Die generierten Signale wurden dann über ein Widerstandsnetzwerk miteinander kombiniert. Die kombinierten Signale wurden dann in den Modulationseingang meines HP8657D Signalgenerators geführt. Der HP8657D Funktionsgenerator wurde dann auf Amplitudenmodulation und eine Frequenz im Flugfunkband (110 MHz) eingestellt. Es sollte selbstverständlich sein, dass ungewollte Abstrahlungen und Interferenz im Flugfunkband auf jeden Fall ein absolutes No-Go sind! Der Yaesu FTA-550 wurde auf die Frequenz von 110 MHz eingestellt.

HP8657D als AM Sender im UKW Flugfunkband

Mit gleichen Amplituden der 90 Hz und 150 Hz Töne, zeigt sich die Kursabweichungsanzeige des FTA-550 erwartungsgemäß genau in der Mitte der Anzeige.

leiche Signalamplitude des 90 HZ und 150 Hz Ton = korrekter Anflugkurs

Mit einem stärkeren 150 Hz Signal, zeigt der FTA-550 die Kurslinie der Landebahn korrekterweise links von der Mitte:

A dominant 150 Hz signal means we are to the right of the runway centerline

Leider hat der FTA-550 keinen eingebauten Empfänger für den Gleitwegsender. Der Testaufbau wäre prinzipiell gleich, es werden lediglich Frequenzen im UHF-Bereich verwendet. Zu jedem UKF-Kanal für den Landekurssender gibt es einen passenden UHF-Kanal. [1]

Links und Quellen:

[1] „Instrument Landing System (ILS) Frequencies“, Radioreference.com: http://wiki.radioreference.com/