Aircraft Communication Topic 9 vhf omni range (vor)
1.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
The VOR System was introduce in 1945 with the introduction of VHF
OmniRange (VOR) navigation stations.
VOR stations appear on the U.S. Aeronautical Charts as a compass circle
centered over the station and oriented toward magnetic north.
Lines, known as radials, are drawn from the station out in the direction of a
magnetic heading.
A VOR station broadcasts an infinite number of radials.
If the VOR system indicates that the aircraft is on a zero radial, this means
that it is somewhere on a line drawn from the VOR station to magnetic north.
– So VOR indication is independent of aircraft heading, whereas the ADF
indication changes with the aircraft heading as the ADF points to the
station.
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Principles of VOR Navigation
Issue No : 000
2.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
VOR station shown on aeronautical chart
3.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
The principle of VOR operation is based on the generation ooff rraaddiiaallss,, oorr
mmaaggnneettiicc bbeeaarriinnggss,, bbyy aa ggrroouunndd ssttaattiioonn ttrraannssmmiitttteerr aanndd tthheeiirr rreecceeppttiioonn bbyy aann
aaiirrbboorrnnee rreecceeiivveerr..
The receiver instrumentation unit determines which radial is passing through
the aircraft position.
The determined radial is the angle between magnetic north and the aircraft
as measured from the ground station.
The magnetic course from the aircraft when flying inbound to the station is
the reciprocal of the radial
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
4.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
VOR radials and magnetic courses
5.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR stations operate in the VHF frequency range from 108.00 MHz to 117.95
MHz
– therefore limited to line-of-sight navigation
– an aircraft flying at an altitude of 20,000 feet should be able to receive
The VOR stations are identified by the transmission of a three-letter Morse
code group sent 10 times each minute.
In some cases, voice identification is added immediately following the Morse
code signal.
A pilot determines the aircraft's bearing to or from a VOR station by:
– first selecting the frequency of the desired station
– then turning the omnibearing selector (OBS) until the "left/right' needle on
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
VOR stations from as far as 200 miles away
the course deviation indicator (CDI) centers.
Issue No : 000
6.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
The reading on the OBS will indicate the radial of the aircraft iiss oonn rreeggaarrddlleessss
ooff iittss hheeaaddiinngg..
AA ""ttoo//ffrroomm"" aarrrrooww iiss pprroovviiddeedd oonn tthhee CCDDII ffoorr ddeetteerrmmiinniinngg iiff tthhee iinnddiiccaatteedd
bbeeaarriinngg iiss ttoo oorr ffrroomm tthhee ssttaattiioonn aanndd aa wwaarrnniinngg ""ffllaagg"" wwiillll aappppeeaarr iiff tthhee
iinnffoorrmmaattiioonn iiss uunnuussaabbllee..
TThhee VVOORR aanndd tthhee llooccaalliizzeerr ppoorrttiioonn ooff tthhee iinnssttrruummeenntt llaannddiinngg ssyysstteemm ooppeerraattee iinn
tthhee ssaammee ffrreeqquueennccyy rraannggee
– oonnee VVHHFF nnaavviiggaattiioonn rreecceeiivveerr iiss uusseedd ffoorr bbootthh ffuunnccttiioonnss..
UUssuuaallllyy,, tthhee VVOORR aanndd llooccaalliizzeerr cciirrccuuiittrryy wwiillll bbee ffoouunndd iinn tthhee ssaammee cchhaassssiiss aass
tthhee VVHHFF nnaavviiggaattiioonn rreecceeiivveerr..
IIff tthhee VVOORR aanndd llooccaalliizzeerr cciirrccuuiittrryy iiss ccoonnttaaiinneedd wwiitthhiinn tthhee iinnssttrruummeenntt,, tthhee
ccoommbbiinnaattiioonn iiss kknnoowwnn aass aa ccoonnvveerrtteerr--iinnddiiccaattoorr..
IInn lliigghhtt aaiirrccrraafftt uussiinngg ppaanneell--mmoouunntteedd eeqquuiippmmeenntt,, tthhee VVHHFF nnaavviiggaattiioonn rreecceeiivveerr
iiss ssoommeettiimmeess llooccaatteedd iinn tthhee ssaammee cchhaassssiiss aass tthhee VVHHFF ccoommmmuunniiccaattiioonnss
ttrraannsscceeiivveerr..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
7.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
The concept of VOR navigation iiss bbaasseedd oonn::
– ddeetteeccttiioonn ttwwoo ddiissttiinncctt ssiiggnnaallss ccoonnttaaiinneedd wwiitthhiinn oonnee ccaarrrriieerr ssiiggnnaall
ttrraannssmmiitttteedd ffrroomm aa VVOORR ggrroouunndd ssttaattiioonn,, aanndd
– ccoommppaarriinngg tthhee pphhaassee ddiiffffeerreennccee bbeettwweeeenn tthheemm ttoo ddeerriivvee tthhee bbeeaarriinngg ffrroomm
tthhee ssttaattiioonn
TThhiiss ccoonncceepptt iiss aannaallooggoouuss ttoo aa ttoowweerr hhaavviinngg aa sshhaarrppllyy ffooccuusseedd bbeeaaccoonn lliigghhtt
wwhhiicchh rroottaatteess aatt aa ccoonnssttaanntt ssppeeeedd,, aanndd aa sseeccoonndd lliigghhtt wwhhiicchh ffllaasshheess iinn aallll
ddiirreeccttiioonnss ((oommnnii--ddiirreeccttiioonnaall)) wwhheenn tthhee rroottaattiinngg bbeeaaccoonn ppooiinnttss ttoo mmaaggnneettiicc
nnoorrtthh..
TThhee bbeeaarriinngg ffrroomm tthhee ttoowweerr ccaann tthhuuss bbee ddeetteerrmmiinneedd bbyy mmuullttiippllyyiinngg tthhee ssppeeeedd
ooff tthhee rroottaattiinngg bbeeaaccoonn bbyy tthhee ttiimmee rreeqquuiirreedd bbeettwweeeenn wwhheenn tthhee ffiixxeedd
((rreeffeerreennccee)) lliigghhtt ffllaasshheess aanndd tthhee rroottaattiinngg ((vvaarriiaabbllee)) lliigghhtt ppaasssseess bbyy tthhee
oobbsseerrvveerr..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
VOR Navigation Concepts
Issue No : 000
8.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
A VOR station radiates a composite electromagnetic field from two
ground-based antennas on the same carrier frequency.
The first antenna is omni-directional and radiates an amplitude-modulated
reference signal.
– The modulation frequency of the reference-phase signal varies from
9,480 Hz to 10,440 Hz at a rate of 30 times per second.
– The resultant reference-phase signal then consists of a 9,960-Hz sub-carrier,
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
VOR Navigation Concepts (cont’d)
Issue No : 000
frequency-modulated at 30 Hz, that amplitude-modulates the
RF carrier.
9.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR Navigation Concepts (cont’d)
The second antenna is a horizontal dipole which rotates at tthhee rraattee ooff 11,,880000
rreevvoolluuttiioonnss ppeerr mmiinnuuttee ((3300 rreevvoolluuttiioonnss ppeerr sseeccoonndd)) aanndd pprroodduucceess aa ffiigguurree--
eeiigghhtt eelleeccttrroommaaggnneettiicc ffiieelldd ppaatttteerrnn..
– TThhee RRFF ffiieelldd wwiitthhiinn oonnee ooff tthhee lloobbeess iiss eexxaaccttllyy iinn pphhaassee wwiitthh tthhee RRFF
rraaddiiaatteedd ffrroomm tthhee oommnnii--ddiirreeccttiioonnaall ffiieelldd..
– TThhee iinn--pphhaassee lloobbee eexxtteennddss tthhee oommnnii--ddiirreeccttiioonnaall ppaatttteerrnn oonn oonnee ssiiddee tthhaatt
rreessuulltt iinn aa ccaarrddiiooiiddss ffiieelldd ppaatttteerrnn wwhhiicchh rroottaatteess aatt tthhee rraattee ooff 3300
rreevvoolluuttiioonnss ppeerr sseeccoonndd..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
10.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR Navigation Concepts (cont’d)
The airborne VOR receiver detects the RF carrier wwhhoossee aammpplliittuuddee iiss
vvaarryyiinngg aatt aa rraattee ooff 3300 HHzz dduuee ttoo tthhee rroottaattiioonn ooff tthhee ccaarrddiiooiiddss ppaatttteerrnn..
TThhee ccaarrrriieerr iiss aallssoo aammpplliittuuddee--mmoodduullaatteedd bbyy tthhee 99,,996600--HHzz rreeffeerreennccee--pphhaassee
ssiiggnnaall,, wwhhiicchh iiss ffrreeqquueennccyy--mmoodduullaatteedd aatt 3300 HHzz oonn aa ssuubbccaarrrriieerr ttoo ddiissttiinngguuiisshh
iitt ffrroomm tthhee 3300--HHzz vvaarriiaabbllee--pphhaassee ssiiggnnaall..
TThhee VVOORR aaiirrbboorrnnee rreecceeiivveerr ddeetteeccttss tthhee vvaarriiaabbllee aanndd rreeffeerreennccee--pphhaassee ssiiggnnaallss
aanndd ccoommppaarreess tthheeiirr pphhaassee ddiiffffeerreennccee ttoo ddeetteerrmmiinnee tthhee aaiirrccrraafftt''ss bbeeaarriinngg..
AAtt mmaaggnneettiicc nnoorrtthh,, bbootthh ssiiggnnaallss aappppeeaarr iinn pphhaassee..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
11.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
The VOR station produces the radial pattern by transmitting 3300--HHzz rreeffeerreennccee
ssiiggnnaallss aanndd 3300--HHzz vvaarriiaabbllee--pphhaassee ssiiggnnaallss ffoorr ccoommppaarriissoonn bbyy tthhee aaiirrbboorrnnee
rreecceeiivveerr..
TThhee 3300--HHzz vvaarriiaabbllee--pphhaassee ssiiggnnaall iiss aann aammpplliittuuddee--mmoodduullaatteedd ccoommppoonneenntt ooff
tthhee VVOORR ssttaattiioonn RRFF ssiiggnnaall..
– TThhiiss ssiiggnnaall iiss ggeenneerraatteedd bbyy rroottaattiinngg tthhee ttrraannssmmiittttiinngg aanntteennnnaa ppaatttteerrnn,,
eeiitthheerr mmeecchhaanniiccaallllyy oorr eelleeccttrroonniiccaallllyy,, aatt 3300 rreevvoolluuttiioonnss ppeerr sseeccoonndd..
TThhee ssttaattiioonn iiddeennttiiffiiccaattiioonn ccooddee aanndd vvooiiccee ttrraannssmmiissssiioonnss aarree aallssoo aammpplliittuuddee--
mmoodduullaatteedd ccoommppoonneennttss ooff tthhee ssiiggnnaall..
TThhee ssuumm ooff aallll mmoodduullaattiioonn ccoommppoonneennttss ffrroomm tthhee ssttaattiioonn rreessuullttss iinn aa
mmaaxxiimmuumm ooff 9900%% mmoodduullaattiioonn eeqquuaallllyy ddiivviiddeedd bbeettwweeeenn tthhee rreeffeerreennccee--pphhaassee
ccoommppoonneenntt,, vvaarriiaabbllee--pphhaassee ccoommppoonneenntt,, aanndd tthhee rreemmaaiinniinngg vvooiiccee oorr ccooddee
iiddeennttiiffiiccaattiioonn ccoommppoonneenntt..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
VOR System Operation
Issue No : 000
12.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
VOR System Operation (cont’d)
Magnetic north is tthhee rreeffeerreennccee ffoorr
aallll VVOORR mmeeaassuurreemmeennttss..
– AAtt mmaaggnneettiicc nnoorrtthh,, tthhee 3300--HHzz
vvaarriiaabbllee ssiiggnnaall iiss iinn pphhaassee wwiitthh
tthhee 3300--HHzz rreeffeerreennccee ssiiggnnaall..
AAtt aallll ootthheerr rraaddiiaallss,, tthhee 3300--HHzz
vvaarriiaabbllee ssiiggnnaall lleeaadd oorr llaagg tthhee 3300--
HHzz rreeffeerreennccee ssiiggnnaall bbyy tthhee nnuummbbeerr
ooff ddeeggrreeeess ffrroomm mmaaggnneettiicc nnoorrtthh ttoo
tthhee rraaddiiaall..
FFoorr eexxaammppllee,, aatt 118800oo ffrroomm mmaaggnneettiicc
nnoorrtthh,, tthhee vvaarriiaabbllee ssiiggnnaall iiss 118800oo
oouutt--ooff--pphhaassee wwiitthh tthhee rreeffeerreennccee
ssiiggnnaall..
Issue No : 000
VOR phase relationships
13.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR System Operation (cont’d)
ffrreeqquueennccyy iiss hhiigghh ((1100,,444400
HHzz))
– nneeggaattiivvee wwhheenn tthhee ffrreeqquueennccyy
iiss llooww ((99,,448800 HHzz)) Phase relationships of a 260o VOR radial
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Figure oonn tthhee rriigghhtt--ssiiddee
iilllluussttrraatteess tthhee pphhaassee rreellaattiioonnsshhiipp
ooff tthhee 3300--HHzz rreeffeerreennccee aanndd
vvaarriiaabbllee ssiiggnnaallss ffoorr aann aaiirrccrraafftt
ffllyyiinngg ttoo aa VVOORR ssttaattiioonn oonn tthhee
226600oo rraaddiiaall..
TThhee 3300--HHzz rreeffeerreennccee ccoommppoonneenntt
iiss aapppplliieedd ttoo aann FFMM ddeetteeccttoorr tthhaatt
pprroodduucceess aa 3300--HHzz rreeffeerreennccee
ssiiggnnaall::
– ppoossiittiivvee wwhheenn tthhee ssuubbccaarrrriieerr
Issue No : 000
14.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
15.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
The 30-Hz variable
component is applied to an
AM detector that produces
a 30-Hz variable-phase
signal:
– positive when the major
lobe of the radiated
signal is toward the
aircraft
When the 30-Hz variable
and reference phases are
compared, the difference is
a direct measure of bearing
from the VOR station to the
aircraft (in this case, 260o).
Issue No : 000
Phase relationships of a 260o VOR radial
VOR System Operation (cont’d)
16.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
The VOR cciirrccuuiittrryy ddeerriivveess
ttoo//ffrroomm bbeeaarriinngg iinnffoorrmmaattiioonn
aanndd lleefftt//rriigghhtt ddeevviiaattiioonn
ffrroomm tthhee sseelleecctteedd ccoouurrssee::
– bbyy ccoommppaarriinngg tthhee
rreecceeiivveedd bbeeaarriinngg wwiitthh
tthhee sseettttiinngg ooff tthhee
oommnniibbeeaarriinngg sseelleeccttoorr..
AAnn aaiirrccrraafftt ffllyyiinngg iinnbboouunndd
ttoo aa VVOORR ssttaattiioonn oonn tthhee
226600oo rraaddiiaall rreeqquuiirreess tthhee
ppiilloott ttoo sslleeww tthhee OOBBSS ttoo
tthhee 8800oo mmaaggnneettiicc ccoouurrssee
sseettttiinngg..
Issue No : 000
Flying a VOR radial
VOR System Operation (cont’d)
17.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR System Operation (cont’d)
Since the 80o selected magnetic course is displaced by more than 90o from
either side of the VOR radial, the to/from arrow points upwards indicating
the aircraft is flying to the station.
The VOR circuitry produces left/right course deviation information in a
manner similar to to/from deviation.
When the OBS is set at 80o, a deviation window of approx. plus or minus
10o (full scale on the left/right deviation bar on the CDI) is formed
symmetrically around the 260o VOR radial.
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
18.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR System Operation (cont’d)
The VOR circuitry compares the selected OBS magnetic ccoouurrssee wwiitthh tthhee
rreecceeiivveedd VVOORR rraaddiiaall aanndd ppoossiittiioonnss tthhee ccoouurrssee ddeevviiaattiioonn iinnddiiccaattoorr bbaarr ttoo
iinnddiiccaattee tthhee ddiirreeccttiioonn,,
– tthhee ppiilloott mmuusstt ttuurrnn tthhee aaiirrccrraafftt ttoo iinntteerrcceepptt tthhee ddeessiirreedd rraaddiiaall
TThhuuss,, tthhee ddeevviiaattiioonn bbaarr iinnddiiccaatteess wwhheerree tthhee sseelleecctteedd VVOORR rraaddiiaall iiss llooccaatteedd
wwiitthh rreessppeecctt ttoo tthhee aaiirrccrraafftt''ss ppoossiittiioonn..
TThhee ppiilloott kkeeeeppss ffrroomm ddeevviiaattiinngg ffrroomm tthhee sseelleecctteedd ccoouurrssee bbyy ffoolllloowwiinngg tthhee
ccoommmmaanndd ooff tthhee lleefftt//rriigghhtt ddeevviiaattiioonn bbaarr ttoo mmaaiinnttaaiinn tthhee bbaarr iinn tthhee cceenntteerr
ppoossiittiioonn..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
19.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR Transceiver System
VHF omnirange (VOR) is an electronic navigation system that eennaabblleess aa ppiilloott
ttoo ddeetteerrmmiinnee tthhee bbeeaarriinnggss ooff tthhee VVOORR ttrraannssmmiitttteerr ffrroomm aannyy ppoossiittiioonn iinn iittss
sseerrvviiccee aarreeaa..
– TThhiiss iiss ppoossssiibbllee bbeeccaauussee tthhee VVOORR ggrroouunndd ssttaattiioonn,, oorr ttrraannssmmiitttteerr,,
ccoonnttiinnuuaallllyy bbrrooaaddccaassttss aann iinnffiinniittee nnuummbbeerr ooff ddiirreeccttiioonnaall rraaddiioo bbeeaammss oorr
rraaddiiaallss..
TThhee VVOORR ssiiggnnaall rreecceeiivveedd iinn aann aaiirrppllaannee iiss uusseedd ttoo ooppeerraattee aa vviissuuaall iinnddiiccaattoorr
ffrroomm wwhhiicchh tthhee ppiilloott ddeetteerrmmiinneess tthhee bbeeaarriinnggss ooff tthhee VVOORR ssttaattiioonn wwiitthh rreessppeecctt
ttoo tthhee aaiirrppllaannee..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
20.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000
Omni bbeeaarriinngg iinnddiiccaattoorr
21.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000 Block diagrams of VOR transmitter and receiver systems
22.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR Transceiver System (cont’d)
The diagram for the VOR ground station, or transmitter, sshhoowwss aa ffiivvee--uunniitt
aanntteennnnaa aarrrraayy..
TThhee cceenntteerr lloooopp ooff tthhee aanntteennnnaa aarrrraayy ccoonnttiinnuuoouussllyy bbrrooaaddccaassttss tthhee rreeffeerreennccee
pphhaassee ssiiggnnaall,, wwhhiicchh iiss mmoodduullaatteedd aatt 3300 HHzz..
TTwwoo oouuttppuuttss aarree rraaddiiaatteedd bbyy tthhee ddiiaaggoonnaall ppaaiirrss ooff ccoommeerr aanntteennnnaass,,
– tthhee ssiiggnnaallss rraaddiiaatteedd ffrroomm tthheessee ppaaiirrss aarree mmoodduullaatteedd bbyy 3300 HHzz aanndd ddiiffffeerr iinn
EEaacchh ppaaiirr ooff aanntteennnnaass rraaddiiaatteess aa ffiigguurree--eeiigghhtt ppaatttteerrnn,, eeaacchh ppaatttteerrnn bbeeiinngg
ddiissppllaacceedd ffrroomm tthhee ootthheerr bbyy 9900oo bbootthh iinn ssppaaccee aanndd iinn ttiimmee pphhaassee..
TThhee rreessuullttiinngg ppaatttteerrnn iiss tthhee ssuumm ooff tthhee ttwwoo ffiigguurree eeiigghhtt ppaatttteerrnnss aanndd ccoonnssiissttss ooff
aa rroottaattiinngg ffiieelldd ttuurrnniinngg aatt 11880000 rrppmm,, oorr 3300 HHzz..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
pphhaassee bbyy 9900oo
Issue No : 000
23.
FOR TRAINING PURPOSEONLY
VOR Transceiver System (cont’d)
The total effect of the radiation from the VOR transmitter iiss ttoo pprroodduuccee ttwwoo
ssiiggnnaallss wwhhoossee pphhaassee cchhaarraacctteerriissttiiccss vvaarryy iinn aaccccoorrddaannccee wwiitthh tthhee ddiirreeccttiioonn
((bbeeaarriinngg)) ooff tthhee ttrraannssmmiitttteerr ffrroomm tthhee rreecceeiivveerr..
TThhee ttwwoo ssiiggnnaallss rraaddiiaatteedd dduuee ssoouutthh ((mmaaggnneettiicc)) ooff tthhee ttrraannssmmiitttteerr aarree eexxaaccttllyy iinn
pphhaassee;;
– hheennccee aann aaiirrppllaannee ffllyyiinngg mmaaggnneettiicc nnoorrtthh ddiirreeccttllyy ttoowwaarrdd tthhee VVOORR
ttrraannssmmiitttteerr wwiillll sshhooww aann iinnddiiccaatteedd bbeeaarriinngg ooff 00oo ttoo tthhee VVOORR ssttaattiioonn..
TThhee TTOO--FFRROOMM iinnddiiccaattoorr wwiillll sshhooww tthhaatt tthhee aaiirrppllaannee iiss ffllyyiinngg ttoo tthhee ssttaattiioonn..
IInn aa cclloocckkwwiissee ddiirreeccttiioonn aarroouunndd tthhee VVOORR ssttaattiioonn,, tthhee rraaddiiaatteedd ssiiggnnaallss bbeeccoommee
iinnccrreeaassiinnggllyy oouutt ooff pphhaassee..
Subject Code: AFD31202
Malaysian Institute of Aviation Technology
Issue No : 000