Radar Beacon Transponder

Ein Radarbakentransponder, oder einfach ein Transponder, liefert eine eindeutige Identifizierung und Lokalisierung eines Flugzeugs auf den Radarschirmen von ATC. Für jedes Flugzeug, das mit einem Höhencodierer ausgestattet ist, stellt der Transponder auch die Druckhöhe des Flugzeugs bereit, die neben dem das Flugzeug repräsentierenden Leuchtpunkt auf dem Bildschirm anzuzeigen ist. 

Radarfähigkeiten an Flughäfen variieren. Im Allgemeinen werden von der Flugsicherung (ATC) zwei Arten von Radar verwendet. Das Primärradar sendet gerichtete UHF- oder SHF-Funkwellen sequentiell in alle Richtungen. Wenn die Funkwellen auf ein Flugzeug treffen, wird ein Teil dieser Wellen zu einer Bodenantenne reflektiert. In einem Empfänger werden Berechnungen durchgeführt, um die Richtung und Entfernung des Flugzeugs vom Sender zu bestimmen. Auf einem Radarschirm, der auch als Plan Position Indicator (PPI) bekannt ist, wird ein Blip oder Ziel angezeigt, das das Flugzeug darstellt. Die Azimutrichtung und der skalierte Abstand vom Turm werden dargestellt, was den Fluglotsen eine zweidimensionale Fixierung des Flugzeugs ermöglicht.

Ein sekundäres Überwachungsradar (SSR) wird von ATC verwendet, um die Position des Flugzeugs zu überprüfen und seinem Standort die dritte Dimension der Höhe hinzuzufügen. SSD-Radar sendet codierte Impulsfolgen, die vom Transponder an Bord des Flugzeugs empfangen werden.

Mode 3/A-Impulse, wie sie bekannt sind, helfen bei der Bestätigung des Standorts des Flugzeugs. Wenn eine verbale Kommunikation mit ATC hergestellt wird, wird ein Pilot angewiesen, einen von 4.096 diskreten Codes auf dem Transponder auszuwählen. Dies sind digitale Oktalcodes. Die Bodenstation sendet einen Energieimpuls bei 1030 MHz und der Transponder sendet eine Antwort mit dem zugewiesenen Code bei 1090 MHz. Dies bestätigt den Standort des Flugzeugs typischerweise durch Ändern seines Zielsymbols auf dem Radarschirm. Da der Bildschirm möglicherweise mit vielen bestätigten Flugzeugen gefüllt ist, kann ATC den Piloten auch bitten, sich zu identifizieren. Durch Drücken der IDENT-Taste auf dem Transponder sendet dieser so, dass das Zielsymbol des Luftfahrzeugs auf dem PPI zur Unterscheidung hervorgehoben wird.

Um Klarheit über die Höhe zu erhalten, muss die Transpondersteuerung in die Position ALT oder Modus C gebracht werden. Das als Antwort auf die Impulsabfrage an ATC zurückgesendete Signal wird dann mit einem Code modifiziert, der die Druckhöhe des Flugzeugs neben dem Zielsymbol auf dem Radarschirm platziert. Der Transponder erhält die Druckhöhe des Flugzeugs von einem Höhencodierer, der elektrisch mit dem Transponder verbunden ist. Typische Flugzeug-Transponderantennen sind in Abbildung dargestellt.

Das beschriebene ATC/Flugzeug-Transpondersystem ist als Air Traffic Control Radar Beacon System (ATCRBS) bekannt. Um die Sicherheit zu erhöhen, wurde die Modus-S-Höhenreaktion entwickelt. Mit Modus S wird jedem Flugzeug ein eindeutiger Identitätscode vorab zugewiesen, der zusammen mit seiner Druckhöhe auf dem ATC-Radar angezeigt wird, wenn der Transponder auf die SSR-Abfrage antwortet. 

Da kein anderes Flugzeug mit diesem Code antwortet, wird die Möglichkeit eliminiert, dass zwei Piloten denselben Antwortcode auf dem Transponder auswählen. Ein moderner Flugdatenprozessorcomputer (FDP) weist den Bakencode zu und durchsucht Flugplandaten nach nützlichen Informationen, die auf dem Bildschirm neben dem Ziel in einem Datenblock für jedes Flugzeug angezeigt werden.

Modus S wird manchmal als Modusauswahl bezeichnet. Es ist ein Datenpaketprotokoll, das auch in Onboard-Kollisionsvermeidungssystemen verwendet wird. Bei Verwendung durch ATC fragt Modus S jeweils ein Flugzeug ab. Die Arbeitsbelastung der Transponder wird verringert, indem nicht auf alle Abfragen in einem Luftraum geantwortet werden muss. Darüber hinaus sind Standortinformationen mit Mode S genauer. Eine einzelne Antwort, bei der die Phase der Transponderantwort zur Berechnung der Position verwendet wird, genannt Monopuls, reicht aus, um das Flugzeug zu lokalisieren. Modus S enthält auch Kapazitäten für eine breitere Vielfalt des Informationsaustauschs, die ein ungenutztes Potenzial für die Zukunft darstellen. Gleichzeitig wurde die Kompatibilität zu älterer Radar- und Transpondertechnologie beibehalten.

Transpondertests und Inspektionen 

Titel 14 des Code of Federal Regulations (CFR) Teil 91, Abschnitt 91.413 besagt, dass alle Transponder in Flugzeugen, die in kontrollierten Luftraum geflogen werden, alle 24 Kalendermonate gemäß 14 CFR Teil 43, Anhang F, inspiziert und getestet werden müssen. Eine Installation oder Wartung, die zu einem Transponderfehler führen kann, ist ebenfalls ein Grund für eine Inspektion und Prüfung gemäß Anhang F. Nur eine entsprechend eingestufte Reparaturstation, der Luftfahrzeughersteller (falls er einen Transponder installiert hat) und Inhaber eines Programms zur kontinuierlichen Lufttüchtigkeit sind zur Durchführung zugelassen die Verfahren. Wie bei vielen radioelektronischen Geräten gibt es Testgeräte, um den flugfähigen Betrieb eines Transponders zu testen.

Das Betreiben eines Transponders in einem Hangar oder auf der Rampe schützt ihn nicht vor Abfragen und Antworten. Die Übertragung bestimmter Codes, die Notfällen oder militärischen Aktivitäten vorbehalten sind, muss vermieden werden. Das Verfahren zur Auswahl eines Codes während des Bodenbetriebs erfolgt mit dem Transponder im AUS- oder STANDBY-Modus, um eine versehentliche Übertragung zu vermeiden. Code 0000 ist für militärische Zwecke reserviert und ist ein übertragbarer Code. Code 7500 wird in einer Hijack-Situation verwendet und 7600 und 7700 sind auch für Notfälle reserviert. Sogar die versehentliche Übertragung des Codes 1200, der für VFR-Flüge reserviert ist, die nicht unter ATC-Anweisung stehen, könnte zu Ausweichmaßnahmen führen. Alle von einem Radarbakentransponder empfangenen Signale werden von ATC ernst genommen.

Höhen-Encoder 

Höhencodierer wandeln die Druckhöhe des Flugzeugs in einen Code um, der vom Transponder an ATC gesendet wird. In der Regel werden Schritte von 100 Fuß angegeben. Encoder haben sich im Laufe der Jahre verändert. Einige sind in das Höhenmesser-Instrument eingebaut, das in der Instrumententafel verwendet wird, und über Drähte mit dem Transponder verbunden. Andere sind unsichtbar auf einem Avionikgestell oder einem ähnlichen abgelegenen Ort montiert. Diese werden als blinde Encoder bezeichnet. Bei Flugzeugen der Transportkategorie kann der Höhencodierer eine große Blackbox mit einer statischen Leitungsverbindung zu einem internen Aneroid sein.  

Moderne Encoder für die allgemeine Luftfahrt sind kleiner und leichter, verfügen jedoch häufig über eine interne Aneroid- und statische Leitungsverbindung. Einige Encoder verwenden Mikrotransistoren und sind vollständig Festkörper, einschließlich des Drucksensors, von dem die Höhe abgeleitet wird. Es ist keine statische Portverbindung erforderlich. Der Datenaustausch mit GPS und anderen Systemen wird üblich.

Wenn ein Transponderwähler auf ALT eingestellt ist, wird die als Antwort auf die Sekundärüberwachungsradarabfrage gesendete digitale Impulsnachricht zur digitalen Darstellung der Druckhöhe des Flugzeugs. Es gibt 1280 Höhencodes, einen für jeweils 100 Fuß Höhe zwischen 1200 Fuß mittlerer Meereshöhe (MSL) und 126.700 Fuß MSL. Jedem Höhenschritt ist ein Code zugeordnet. Während dies 1280 der gleichen Codes wären, die für Standort und IDENT verwendet werden, deaktiviert die Abfrage des Modus C (oder S) die 4096 Standortcodes und bewirkt, dass der Codierer aktiv wird. Der korrekte Höhencode wird an den Transponder gesendet, der auf die Abfrage antwortet. Der SSR-Empfänger erkennt dies als Antwort auf eine Mode C (oder S)-Abfrage und interpretiert den Code als Höhencode.