塔康

塔康（TACAN：Tactical Air Navigation 戰術空中導航系統）是戰術空中導航的縮寫，由於該系統的有效作用距離在近程範圍內且只用於航空導航，所以又稱為航空近程導航系統。是由美國海軍在1956年發展的，也是世界上第一個為飛機提供方位和距離信息的系統。塔康系統能夠直觀提供方位、距離指示，並實現單台定位，能夠直接導出位置坐標。是現代軍用飛機重要的航空電子設備，作為軍用標準導航系統，其主要功能是建立航線、歸航、空中戰術機動和作為位置坐標感測器。

塔康系統是在1948至1951年間由美國研製的，1954年投入裝備，幾十年來該系統發展很快。目前全世界已經有三十多個國家大量裝備該系統，它早已成為美國和北約的軍事標準系統，是世界上普遍使用的十幾種無線電導航系統之一。1983年美國著名導航專家S.H多丁頓預計全世界裝備的塔康機載設備約有一萬七千台，80年美國《聯邦無線電導航計劃》公布，僅美國軍方擁有的塔康地面台和艦載台就有340多個。

國外塔康系統設備的發展概況如下:塔康機載設備，第一代，1958年以前，主要技術特點：全電子管、機電調諧，測量系統為模擬式；第二代，1958~1962年，主要技術特點:設備大部分晶體管化，其餘類似第一代;第三代，1962~1965年，主要技術特點:除發射機功放外全部晶體管化，機電調諧，數字化測量;第四代，1965~1975年，主要技術特點：固態、集成、數字化，固態調諧方式，x， y波道；第五代，1970年以後，主要技術特點：除採用第四代特點外，測量部分採用微處理器，有的發射極末級採用晶體管功率合成器。

地面信標台，第一代，1960年以前，主要技術特點:全電子管或部分晶體管，126個X波道，機掃天線：第二代，1960~1970年，主要技術特點:除發射極末級功放外，基本上全固態化，採用數字技術和中小規模集成電路，基本上是機掃天線，X，Y波道；第三代，1970年以後，主要技術特點：與第二代相比主要區別是採用電掃天線，且集成度高。

國內塔康系統概況如下：六十年代中期我國研製出第一批性能樣機401/402，七十年代初研製了第一代定型產品401/4架2甲，於74年通過國家級定型，83年底II型設備HJD-II，620又通過了國家定型，在多年研產過程中，不斷研製出新技術，能夠獨立設計、生產全套塔康設備，且在1GC頻率合成器，電調預選器、寬頻功放、電掃天線及數字測距等方面都接近或達到世界先進水平。

2001年1月，我國獨立自主設計研製的“北斗一號”第二顆導航衛星發射成功，一種區域性衛星導航定位系統進入試驗階段。“北斗一號”工程利用兩顆地球同步衛星為用戶提供快速定位，簡短數字報文通信和授時服務。它使我國成為世界上第三個具有衛星定位與導航系統的國家。現今已建成的“北斗一號”系統是我國獨立自主建設的衛星定位系統，能覆蓋我國整個大陸及一部分沿海區域，有相當的用戶數和定位精度，對路上和海上導航定位具有一定意義。

塔康導航系統是一種近程極坐標式無線電導航系統。由地面信標台（地面台）和機載設備組成。地面信標台可架設於機場、航路點或航空母艦上，機載塔康設備安裝在飛機上與塔康信標配合工作，其組成原理如圖1所示。它與航向系統等交聯后能夠為350千米-400千米範圍內飛機連續提供飛機相對於地面信標台以磁北為基準的全向方位角和斜距，從而確定飛機所處地理坐標即飛機位置。主要完成導航方式下測量飛機相對於地面信標台的方位和距離，在著陸狀態下與地面著陸信標台配合工作，確定至著陸點的距離及預定航向偏差、預定下滑道偏差；在空中會和方式下，確定飛機間距離和飛機相對方向，即飛機間同時測量距離和方位。測向原理與伏爾導航系統相似，測距原理與測距器相同，工作頻段為960-1215兆赫。系統測距採用詢問應答方式，測角是通過基準脈衝信號和脈衝包絡信號之間的相位關係來實現的。當飛機位於塔康地面台不同方位時，其機載塔康設備所接收到的基準信號和脈衝包絡信號之間存在著不同的相位關係，經過信號處理就可以確定出飛機相對於塔康地面台的方位角。

地面台的天線是圓筒形的，是由中心天線陣列和內外調製圓筒組成，它在水平方向輻射場形成一個心臟形圖，上附有九瓣調製，當它以15Hz勻速旋轉時，在它周圍空間的任意一點形成一個其振幅變化規律以15Hz為頻率的正弦波，這樣，將以地面台為中心的周圍空間化為一個15Hz正弦波360度的相位空間。由於又疊加了9個波瓣，即相當於將15Hz正弦波360度的相位空間分成9個40度空間，每個40度相位空間相當於一個135Hz正弦波360度的相位空間。這樣使得地面台發射的信號又增加15Hz和135Hz可變方位信息。方位測量就是機載設備接收地面台發的方位信號為主，即主、輔基準信號及15Hz和135Hz調製信號，取它們合成包絡的相位差而換算出來。

從飛機上每秒發射30對、間隔為12微秒的詢問脈衝對（成對發射的脈衝），地面台收到詢問脈衝對后發射同樣間隔的回答脈衝對。在飛機上把收到回答脈衝對的時間與詢問脈衝對的時間相比較，得出脈衝電波在空間傳播的時間，從而得到飛機到地面台的距離，並加以顯示。地面台天線發射電波的方向圖呈有 9個波瓣的心臟形，並以900轉/分轉動。飛機接收到的脈衝信號是調幅形式的，這一調幅包絡包括由旋轉心臟形方向圖產生的15Hz方位信號和由9個波瓣旋轉產生的135赫方位信號，這兩個信號的相位與地面台相對飛機的空間方位有關。為測定相位需要有基準信號，因此當心臟形方向圖轉過正東方向時，發射一組由12個脈衝對組成的基準脈衝信號，當8個波瓣(除去與心臟形最大值重合的那個波瓣)中每一個的最大值轉過正東方向時，還發射一組由6對脈衝組成的輔助基準脈衝信號。比較15Hz方位信號和基準脈衝信號的相位，得到地面台相對飛機的粗略方位，用它來消除精測方位時的多值性。比較 135Hz方位信號和輔助基準脈衝信號的相位即得到地面台相對飛機精確的方位值。

塔康定位的基礎是測距和測角。在國際民航目前採用的標準近程導航中採用兩套獨立的系統來分別完成。測距利用DME測距系統，它和塔康測距功能的信號體制相類似，設備之間可以兼容；測角採用VOR（或DVOR）系統，其測角方法與伏爾測角功能相類似，但信號體制根本不同，不能兼容。DME和VOR是兩個不同頻段，不同信號體制，相互獨立的單功能系統。而塔康測距、測角則不然，它是在統一的頻道和信號體制基礎上來實現的。

塔康系統距離測量利用二次雷達原理，機載TACAN設備發射詢問脈衝，地面台收到詢問脈衝后經固定延時再發距離回答脈衝，機上設備取詢問脈衝和回答脈衝之間的延時進行計算。