Transpondeur de balise radar

Un transpondeur de balise radar, ou simplement un transpondeur, fournit une identification positive et la localisation d'un aéronef sur les écrans radar de l'ATC. Pour chaque aéronef équipé d'un encodeur d'altitude, le transpondeur fournit également l'altitude pression de l'aéronef à afficher à côté du spot à l'écran qui représente l'aéronef. 

Les capacités radar des aéroports varient. Généralement, deux types de radar sont utilisés par le contrôle du trafic aérien (ATC). Le radar primaire transmet séquentiellement des ondes radio UHF ou SHF directionnelles dans toutes les directions. Lorsque les ondes radio rencontrent un avion, une partie de ces ondes est réfléchie vers une antenne au sol. Des calculs sont effectués dans un récepteur pour déterminer la direction et la distance de l'avion par rapport à l'émetteur. Un blip ou une cible représentant l'aéronef est affiché sur un écran radar également appelé indicateur de position en plan (PPI). La direction de l'azimut et la distance à l'échelle de la tour sont présentées, donnant aux contrôleurs une position bidimensionnelle sur l'avion.

Un radar de surveillance secondaire (SSR) est utilisé par l'ATC pour vérifier la position de l'avion et pour ajouter la troisième dimension d'altitude à son emplacement. Le radar SSD transmet des trains d'impulsions codées qui sont reçues par le transpondeur à bord de l'avion.

Les impulsions du mode 3/A, comme on les appelle, aident à confirmer l'emplacement de l'aéronef. Lorsque la communication verbale est établie avec l'ATC, un pilote est chargé de sélectionner l'un des 4 096 codes discrets sur le transpondeur. Ce sont des codes octaux numériques. La station au sol transmet une impulsion d'énergie à 1030 MHz et le transpondeur transmet une réponse avec le code attribué attaché à 1090 MHz. Cela confirme l'emplacement de l'avion généralement en modifiant son symbole de cible sur l'écran radar. Comme l'écran peut être rempli de nombreux aéronefs confirmés, l'ATC peut également demander au pilote de s'identifier. En appuyant sur le bouton IDENT sur le transpondeur, il transmet de telle manière que le symbole cible de l'avion est mis en surbrillance sur le PPI pour être distingué.

Pour obtenir une clarification de l'altitude, la commande du transpondeur doit être placée en position ALT ou Mode C. Le signal retransmis à l'ATC en réponse à l'interrogation par impulsion est ensuite modifié avec un code qui place l'altitude pression de l'avion à côté du symbole cible sur l'écran radar. Le transpondeur obtient l'altitude pression de l'avion à partir d'un encodeur d'altitude qui est électriquement connecté au transpondeur. Des antennes de transpondeur d'avion typiques sont illustrées sur la figure.

Le système de transpondeur ATC/avion décrit est connu sous le nom de système de balise radar de contrôle du trafic aérien (ATCRBS). Pour augmenter la sécurité, la réponse en altitude Mode S a été développée. Avec le mode S, chaque avion se voit pré-attribuer un code d'identité unique qui s'affiche avec son altitude-pression sur le radar ATC lorsque le transpondeur répond à l'interrogation SSR. 

Puisqu'aucun autre avion ne répond avec ce code, la possibilité que deux pilotes sélectionnent le même code de réponse sur le transpondeur est éliminée. Un ordinateur de processeur de données de vol (FDP) moderne attribue le code de balise et recherche dans les données du plan de vol des informations utiles à afficher à l'écran à côté de la cible dans un bloc de données pour chaque aéronef.

Le mode S est parfois appelé sélection de mode. Il s'agit d'un protocole de paquets de données également utilisé dans les systèmes anticollision embarqués. Lorsqu'il est utilisé par l'ATC, le mode S interroge un avion à la fois. La charge de travail du transpondeur est réduite en n'ayant pas à répondre à toutes les interrogations dans un espace aérien. De plus, les informations de localisation sont plus précises avec le mode S. Une seule réponse dans laquelle la phase de la réponse du transpondeur est utilisée pour calculer la position, appelée monopulse, est suffisante pour localiser l'aéronef. Le mode S contient également une capacité pour une plus grande variété d'échanges d'informations qui constituent un potentiel inexploité pour l'avenir. Dans le même temps, la compatibilité avec les anciennes technologies de radar et de transpondeur a été maintenue.

Tests et inspections des transpondeurs 

Le titre 14 de la partie 91, section 91.413 du Code of Federal Regulations (CFR) stipule que tous les transpondeurs des aéronefs volant dans l'espace aérien contrôlé doivent être inspectés et testés conformément à la partie 43 du 14 CFR, annexe F, tous les 24 mois civils. L'installation ou la maintenance susceptible d'introduire une erreur de transpondeur est également un motif d'inspection et d'essai conformément à l'appendice F. les procédures. Comme pour de nombreux appareils radioélectroniques, un équipement de test existe pour tester le fonctionnement en état de navigabilité d'un transpondeur.

Faire fonctionner un transpondeur dans un hangar ou sur la rampe ne l'immunise pas contre l'interrogation et la réponse. La transmission de certains codes réservés aux urgences ou à l'activité militaire doit être évitée. La procédure pour sélectionner un code pendant le fonctionnement au sol est de le faire avec le transpondeur en mode OFF ou STANDBY pour éviter une transmission par inadvertance. Le code 0000 est réservé à un usage militaire et est un code transmissible. Le code 7500 est utilisé dans une situation de détournement et 7600 et 7700 sont également réservés à une utilisation d'urgence. Même la transmission par inadvertance du code 1200 réservé au vol VFR non sous la direction de l'ATC pourrait entraîner une action d'évitement. Tous les signaux reçus d'un transpondeur de balise radar sont pris au sérieux par l'ATC.

Encodeurs d'altitude 

Les encodeurs d'altitude convertissent l'altitude pression de l'avion en un code envoyé par le transpondeur à l'ATC. Des incréments de 100 pieds sont généralement signalés. Les encodeurs ont varié au fil des ans. Certains sont intégrés à l'instrument altimètre utilisé dans le tableau de bord et reliés par des fils au transpondeur. D'autres sont montés à l'abri des regards sur un rack avionique ou un endroit similaire à l'écart. Ceux-ci sont connus sous le nom d'encodeurs aveugles. Sur les aéronefs de la catégorie transport, l'encodeur d'altitude peut être une grande boîte noire avec une connexion de ligne statique à un anéroïde interne.  

Les encodeurs modernes pour l'aviation générale sont plus petits et plus légers, mais disposent encore souvent d'une connexion de ligne anéroïde et statique interne. Certains codeurs utilisent des microtransistors et sont entièrement à semi-conducteurs, y compris le dispositif de détection de pression à partir duquel l'altitude est dérivée. Aucune connexion de port statique n'est requise. L'échange de données avec le GPS et d'autres systèmes devient courant.

Lorsqu'un sélecteur de transpondeur est réglé sur ALT, le message d'impulsion numérique envoyé en réponse à l'interrogation du radar de surveillance secondaire devient la représentation numérique de l'altitude pression de l'aéronef. Il existe 1280 codes d'altitude, un pour chaque tranche de 100 pieds d'altitude entre 1200 pieds au niveau moyen de la mer (MSL) et 126 700 pieds MSL. Chaque incrément d'altitude se voit attribuer un code. Alors qu'il s'agirait de 1280 des mêmes codes utilisés pour la localisation et l'IDENT, l'interrogation Mode C (ou S) désactive les 4096 codes de localisation et active l'encodeur. Le code d'altitude correct est envoyé au transpondeur qui répond à l'interrogation. Le récepteur SSR reconnaît cela comme une réponse à une interrogation Mode C (ou S) et interprète le code comme un code d'altitude.