Uncertainty contribution of a wind turbine to the electric field of a DVOR antenna as a function of wind direction and rotor position

The presence of a wind turbine (WT) has the potential to distort electromagnetic fields emitted by terrestrial radio navigation aids. In this paper especially the field distortion of a Doppler Very High Frequency Omnidirectional Radio Range (DVOR) surveillance navigation system is investigated as a function of wind direction and rotor position. Therefor, the field distribution of a DVOR is simulated in the surrounding of a WT for 104 combinations of the angles of wind direction and rotor position. Furthermore, these calculations are executed for two different rotor diameters and 10 steps of distance between DVOR and WT in the range of 10 km. Based on the calculated data a method to estimate the maximum field distortion is developed. It is shown that the presented method allows to approximate the worst case field distortion with the results of two general simulation setups. Eliminating the need of simulating all possible geometric constellations of the WT this method hereby offers the benefit of significantly reduced simulation effort.DFGBMBF/FKZ/0325644A-

Disturbing impact of multiple wind turbines on the indicated DVOR bearing

Radio navigation aids, like the Doppler Very High Frequency Omnidirectional Radio Range (DVOR), provide their navigation service by specific radiation of electromagnetic waves depending on the direction in space and according to their specific antenna characteristics. Therefore, these navigation aids are reliant on undisturbed wave propagation in their operation range. Certainly, a propagation disturbance can be implicated by the presence of scattering objects like large buildings or wind turbines (WT) in the surrounding area of the DVOR, which potentially leads to deviations of the transmitted navigation content. In order to comply with the specified flight safety limits, especially respecting WTs, there is a necessity to predict the prospective bearing error due to installations not only of individual WTs but also of additional ones in a present wind farm or repowering projects. Accordingly, this paper is aimed at ascertaining the bearing deviations' dependency on the quantity of WTs in a realistic wind farm close to a DVOR, calculated in space areas of practical relevance

Einfluss der unerwünschten Polarisationsanteile auf die empfangene Zielgröße einer DVOR-Antenne

Die Funktionsweise eines Doppler-Drehfunkfeuers (engl. Doppler Very High Frequency Omnidirectional Radio Range (DVOR)) beruht darauf, dem Luftfahrzeug (LFZ) den azimutalen Winkel ϕ zur Verfügung zu stellen, der sich aus der Perspektive der DVOR zwischen magnetisch Nord und der Standlinie zum LFZ ergibt. Wie in Kap. 2 genauer erläutert, ist die DVOR-Anlage dabei auf eine möglichst ungestörte Feldausbreitung im Raum angewiesen, um eine hohe Genauigkeit der Zielgröße zu erreichen. Neben einer gestörten Feldausbreitung im Raum existieren jedoch weitere Störmechanismen, die bei der Untersuchung der Zielgrößengenauigkeit berücksichtigt werden müssen. So ist der Gegenstand der vorliegenden Arbeit die Untersuchung des Einflusses der unerwünschten Polarisationsanteile auf die empfangene Zielgröße ϕ. Während die DVOR-Anlage ihre Zielgröße in der orbitalen Polarisation abstrahlt [1], empfängt die Antenne des FLZ auch Anteile aus der radialen und vertikalen Polarisation. Das Verhältnis dieser Polarisationsanteile variiert dabei in Abhängigkeit von der Lage des LFZ im Raum. Um die entsprechenden Einflüsse zu untersuchen, wurde auf einer zylindrischen, repräsentativ angeordneten Analysefläche im Raum die Zielgröße ϕ eines im Ursprung befindlichen DVOR für ein LFZ berechnet, während dessen Schräglage in allen drei Achsen variiert wurde. Zusätzlich wurden Windenergieanlagen (WEA) zwischen DVOR und Analysefläche eingefügt, sodass die Störeinflüsse auch in Gegenwart von Streukörpern untersucht werden konnten

High-resolution signal-in-space measurements of VHF omnidirectional ranges using UAS

In this paper, we describe measurement results of the signal-in-space of very high frequency (VHF) omnidirectional range (VOR) facilities. In aviation VOR are used to display the current course of the aircraft in the cockpit. To understand the influence of wind turbines (WT) on the signal integrity of terrestrial navigation and radar signals, the signal content and its changes, respectively, must be investigated. So far, only numerical simulations have been carried out on the frequency-modulation (FM) part of the Doppler-VOR (DVOR) signal to estimate the influence of WT on DVOR. Up to now, the amplitude-modulated (AM) part of the DVOR was not assessed at all. In 2016, we presented an unmanned aerial system (UAS) as a carrier for state-of-the-art radio-frequency (RF) measurement instrumentation (Schrader et al., 2016a, c; Bredemeyer et al., 2016), to measure and to record the true signal-in-space (both FM and AM signal) during the flight. The signal-in-space (which refers to time-resolved signal content and field strength, respectively) is measured and sampled without loss of information and, furthermore, synchronously stored with time stamp and with precise position in space, where the measurements were taken

Bestimmung der Fernfeldregion von Windkraftanlagen

Derzeit existiert noch keine eigene Produktnorm für Störaussendungen von Windkraftanlagen (WKAs), sodass WKAs die Anforderungen der Fachgrundnorm IEC/CISPR11 für sogenannte ISM-Geräte erfüllen müssen. Gemäß dieser Norm sind WKAs der Gruppe 1 und Klasse A zuzuordnen, welche somit auch In Situ gemessen werden können. Im Hinblick auf die heute üblichen Turmhöhen von mehr als 150 m ist dieses auch sinnvoll, da Messungen im Labor oder einer anderen definierten Testumgebung nicht realisierbar sind. Im Hinblick auf die Reproduzierbarkeit sollte dabei immer angestrebt werden, die Emissionsmessungen unter Fernfeldbedingungen durchzuführen, was letztendlich bedeutet, dass ein transversal-elektromagnetisches (TEM) Feld vorliegen muss. Aufgrund der immensen Höhe einer WKA, die um ein Vielfaches größer ist als die normativ geforderte Messentfernung von 30 m, stellt sich die Frage, ob die Messungen überhaupt unter Fernfeldbedingungen durchgeführt werden können. In diesem Beitrag wird daher die reale Messsituation numerisch untersucht und analysiert. Gemäß IEC/CISPR 16 ist das Magnetfeld im Frequenzbereich von 150 kHz bis 30 MHz mit einer Rahmenantenne zu messen, hingegen das elektrische Feld im Frequenzbereich von 30 MHz bis 1 GHz mit einer bikonischen oder logarithmisch-periodischen Antenne. Die Fußpunktspannungen der o.g. Antennen werden numerisch berechnet. Neben den normativ geforderten Messpunkten im Abstand von 30 m werden auch Messpunkte bis hin zu mehreren Kilometern Entfernung untersucht, um den Abstand der Fernfeldregion zu bestimmen. Der Einfluss der Bodenbeschaffenheiten auf die Fernfeldregion wird ebenfalls untersucht