EL TRANSPONDEDOR ATC.

Introducción
Con el rápido crecimiento del transporte aéreo civil internacional y domestico desde la segunda guerra mundial, el control del trafico aéreo mediante el radar primario de vigilancia (PSR) y los procedimientos no era adecuado para mantener la seguridad en el aire.

El PSR no cuenta con la cooperación activa del objetivo. La radiación electromagnética se emite a impulsos desde una a antena direccional en tierra. Los objetos en línea con la radiación reflejaran la energía nuevamente hasta el PSR. Midiendo el tiempo transcurrido y apreciando la dirección de la radiación pueden hallarse la distancia y la marcación del objeto. Dicho sistema tiene los siguientes inconvenientes:

1. Debe radiarse suficiente energía para asegurar que se reciba el mínimo nivel detectable de energía en el PSR.
2. En la presentación aparecerán otros objetos además de aviones (ecos parásitos)
3. No puede identificar un avión individual a no ser que realice una maniobra requerida.
4. No se conoce la altitud del avión a no ser que se use un radar determinador de altitud separado.
5. No se dispone de ningún enlace de información.
Esto condujo al desarrollo de un radar secundario de vigilancia militar (SSR) denominado identificador amigoenemigo.
Con este sistema solo los objetivos especialmente equipados provocan un retorno en tierra. Desde entonces este sistema se ha desarrollado y extendido para cubrir el trafico aéreo civil además del militar; el equipo especial que lleva el avión es el transpondedor de control de trafico aéreo (ATC).

Principios básicos:

El radar de vigilancia secundario forma parte del sistema de vigilancia radar ATC; siendo el PSR la otra parte. Se montan dos antenas coaxialmente, una para PSR y la otra para SSR, y se les hace girar a la vez radiando direccionalmente. El SSR por si mismo es capaz de proporcionar información de distancia y marcación, por lo que el PSR podría parecer redundante; no obstante, debemos tener en cuenta aviones que no incorporen transpondedor ATC o posibles problemas.

El transmisor SSR radia impulsos de energía desde una antena direccional. La dirección y temporización de la transmisión SSR va sincronizada con la del PSR. Un avión equipado con un transpondedor que se halle en el camino de la energía radiada responderá con impulsos de r.f. especialmente codificados si reconoce como valida la interrogación. La antena del avión e omnidireccional. La respuesta codificada recibida en tierra es decodificada y se proporciona una indicación apropiada sobre una pantalla al controlador de tráfico aéreo. La respuesta llevara información relativa a identificación, altitud o uno ovarios mensajes de emergencia.

Interrogación:

Una interrogación esta formada por un par de impulsos de energía r.f., siendo el espaciado entre impulsos uno de entre cuatro intervalos temporales. Se codifican diferentes modos de interrogación mediante los diferentes intervalos, correspondiendo cada modo a una “pregunta “tierra-aire distinta. Por ejemplo, modo A - “¿Cuál es su identidad?”. Muchos transpondedores solo pueden manejar el modo A y C; esto es suficiente para responder a un interrogador que funcione en modo entrelazado, en que se transmiten en secuencias las interrogaciones de modo A y C, demandando así información sobre altitud e identificación. El modo D no se ha utilizado aun. El ritmo máximo de interrogación es de 450 aunque, el ritmo se mantiene tan bajo como sea posible en conjunción con que se interroguen de veinte a cuarenta veces por barrido. Los impulsos de r.f. tienen una anchura de 0,8 micro s. y una frecuencia de 1030 MHz (banda L), que es la misma para todas las interrogaciones.

Respuesta:

Un transpondedor responderá a una interrogación valida, dependiendo la forma de la respuesta del modo de interrogación. Una interrogación valida es una que se recibe del lóbulo principal del interrogador, siendo el intervalo de tiempo entre impulsos igual al espaciado del modo seleccionado por el piloto. En cada respuesta se transmiten dos impulsos de r.f. de 1090 Hz espaciados 20,3 μs estos forman el marco o impulsos de paréntesis, F1 y F2. Entre F1 Y F2 hay hasta doce impulsos codificados, puede usarse un treceavo impulso, el impulso x, en un futuro sistema expandido.
La presencia de un impulso codificado en la respuesta queda determinada por el posicionamiento de los interruptores de selección de código del panel de control del piloto cuando la respuesta corresponda a una interrogación de modo A (o B). Si la interrogación es de modo C, los impulsos codificados transmitidos quedan determinados automáticamente por un altímetro codificador.
Puede transmitirse un impulso de 4.35 μs tras el F2. Es el impulso especial de indicación de posición (SPI), o posición indicada.

Falsos objetos:

Hay diversas causas de retornos indeseados que se presentan en la pantalla del controlador de tráfico aéreo, una de las cuales es la interrogación por lóbulos laterales.
Como la antena del transpondedor es omnidireccional, los impulsos de respuesta que se envían a un Interrogador pueden ser recibidos por otro que se halle dentro del alcance y cuya antena este señalando en la dirección del avión de que se trata. Estos retornos indeseados no estarán sincronizados con la transmisión del interrogador que sufre la interferencia y aparecerían como puntos brillantes distribuidos al azar en la pantalla del controlador. Este tipo de interferencia, puede encararse asiendo uso del hecho de que distintos interrogadores trabajan a ritmos de interrogación distintos; así, con esta base puede separarse la respuesta.


Supresión de lóbulos laterales:

Cuando se recibe una respuesta se determina su posición angular en la pantalla del controlador mediante la dirección de la radiación del lóbulo principal del interrogador. Si la respuesta es debida a una interrogación a partir de un lóbulo lateral, la marcación indicada será incorrecta. Se han diseñado dos sistemas para suprimir las respuestas a interrogaciones desde lóbulos laterales; son los sistemas SLS OACI de 2 impulsos y FAA de 3. Algunos transpondedores antiguos tiene circuitos aplicables a ambos sistemas; no obstante el SLS de tres impulsos tiene ventaja sobre su rival, virtualmente obsoleto, y es el único sistema que se considera.

Instalación:

El diagrama muestra una típica instalación doble de un avión de transporte. Se montan dos transpondedores, uno junto a otro en el estante de radio acoplados mediante conectores de placa posteriores en la caja de conexión de la bandeja de montaje. Dos altímetros codificadores y la unidad de control mandan sus conectores a través de la placa posterior hasta los transpondedores, mientras que se realizan conexiones directas hasta el frontal de los transpondedores desde dos antenas de banda L y desde la línea de supresión que interconecta todos los equipos de banda L. Se derivan las tomas de alimentación a través de la placa posterior. Los altímetros codificadores pueden ser ciegos (sin identificación de altitud) o montados en el panel. En los grandes aviones de transporte puede derivarse la información codificada de altitud desde un mecanismo de cápsula, activado por presión estática, en un computador central de datos aéreos. Los transpondedores se montan en una bandeja a prueba de sacudidas. Se refrigera por convección y radiación. La mayoría de los transpondedores diseñados para el mercado de la aviación general combinan en la misma caja transpondedor y unidad de control. Para asegurar una refrigeración adecuada, debe disponerse de suficiente espacio en torno de cada unidad. Un cable coaxial común interconecta los transpondedores e interrogadores del DME. Una transmisión de cualquiera de las “cajas negras“provocaran que sean suprimidos los receptores de las otras tres durante un periodo de tiempo que depende de la fuente.

Controles y funcionamiento:

Conmutador de función Apagado-Reserva-A-B-C-D. El funcionamiento del funcionamiento C solo dependerá de la posición del conmutador de información de altitud; así, si el conmutador de función se encuentra en posición C, esta selección vale para desconectar los modos A, B y D pero no tiene efecto sobre la selección del modo C. Muchos transpondedores solo disponen de A y C, en cuyo caso el conmutador de función solo dispondrá de posiciones Apagado-Reserva-A.

Conmutadores de código conmutadores giratorios montados concéntricamente en parejas; una alternativa corriente son ruedecillas accionadas por el pulgar. El código seleccionado aparece en una ventana sobre los conmutadores y determinará los impulsos De codificación presentes en la respuesta a una interrogación de modo A (o B). Algunos transpondedores disponen de la posibilidad de manipulación automática a distancia para los modos A y B; puede seleccionarse esta posibilidad colocando los conmutadores de código en 8888. Conmutador I/P conmutador de resorte o de palanca para selección de impulso SPI. Puede venir rotulado como SPI o Ident.
Conmutador de baja detección Cuando se conecta reduce la sensibilidad del receptor del transpondedor en 12 dB. Esta posibilidad fue introducida como una medida provisional para reducir la respuesta a lóbulos laterales.


Funcionamiento del diagrama de bloques simplificado:

Los impulsos interrogadores de radioenergía se envían al receptor a través de un filtro pasa-banda de 1030 MHz. Los impulsos se amplifican, detectan y pasan como señales de video al eliminador reimpulsos de escarpia y a los circuitos limitadores de anchura de impulsos; estos solo permiten el paso a impulsos cuya duración es mayor de 0,2 μs y limitan los impulsos largos a menos duración de la que provocarían disparo. El decodificador examina el espaciado de los impulsos de interrogación que en caso de corresponder con el modo seleccionado hace que se proporcione una salida al decodificador.
El codificador, al ser disparado por decodificador, produce un tren de impulsos apropiados a la respuesta requerida que viene determinado por los conmutadores de código (modo A) o por altímetro codificador (modo C). La salida del codificador dispara al modulador, que manipula el transmisor de 1090 MHz. Se produce la radiación mediante una antena omnidireccional.

Los circuitos supresores de lóbulo lateral se alimentan con la salida de video del receptor. En caso de interrogación por lóbulo lateral, será suprimido el receptor durante unos 35 μS. El circuito de supresión se dispara cada vez que hay respuesta. El impulso de supresión así producido se usa para suprimir el receptor y también se conecta al resto del equipo de banda L con los mismos fines. La característica de supresión entre equipos de banda L es mutua.

Un control automático de sobre carga (A.O.C) conocido también como cuenta a tras; reduce progresivamente la sensibilidad del receptor si el ritmo de respuestas excede típicamente de 1200 grupos por segundo.
Suponiendo respuestas de 15 impulsos, anchura de impulso 0,45 μS y un ritmo máximo de respuestas de 1480 grupos por segundo. Se dispone de ayudas de autocomprobación. Al ser activadas, se inyecta una señal de prueba en el receptor y un control visual indica una transmisión adecuada.

Comprobación:

Puede comprobarse un transpondedor situando uno de los diversos equipos portátiles de comprobación. Una comprobación adecuada incluirá una prueba de radiación, será capaz de interrogar al menos en dos modos A y C, podrá simular una interrogación de lóbulo lateral, presentara la respuesta del transpondedor y suministrará un medio para medir la frecuencia de transmisión del transpondedor.





BIBLIOGRAFIA: Manual basico de sistemas de navegacion ATA 34-43-00 PAGINAS 177/193