نطاق VHF متعدد الاتجاهات

في عام 1937، قدّم ديفيد جي سي لاك طلب براءة اختراع لمنارة راديو دوارة نيابةً عن شركة آر سي إيه ، والتي صدرت في عام 1940. وأتبع ذلك ببراءتي اختراع إضافيتين في نفس العام لمدى راديوي شامل الاتجاهات. كانت منارات الراديو السابقة تُقيّد الطيار بمسار محدد، دون معلومات عن مدى انحرافه عن هذا المسار. وصف لاك منارة المدى الراديوية الخاصة به بأنها منارة راديوية، قائلاً: "يعمل هذا الجهاز تمامًا مثل منارة تُرسل نوعين من الضوء، أحدهما شعاع يدور بثبات، والآخر وميض يُرسل في جميع الاتجاهات بمجرد أن يُشير الشعاع إلى الشمال. احسب الفترة الزمنية بين الوميض ومرور الشعاع فوقك، وستعرف اتجاهك بدقة من المنارة." ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

استُحدث نظام VOR من أنظمة VAR السابقة ، وكان تطويره جزءًا من برنامج أمريكي مدني/عسكري لمساعدات الملاحة الجوية. ^{[ 2 ]} في عام 1949، بدأت إدارة الطيران المدني الأمريكية (CAA) بتشغيل نظام VOR لتحديد سمت/اتجاه الطائرة من/إلى محطة VOR، بالإضافة إلى نظام UHF DME ₍₁₉₅₀₎ ^{[ 3 ]} وأول معيار لمنظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) لمعدات قياس المسافة . ^{[ 4 ]} وفي عام 1950، قامت منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) بتوحيد معايير VOR وDME ₍₁₉₅₀₎ في الملحق 10، الإصدار 1. ^{[ 4 ] [ 19 ]}

صُمم نظام VOR لتوفير 360 مسارًا من وإلى المحطة، يختارها الطيار. انتشرت أجهزة الإرسال الأنبوبية المفرغة ذات الهوائيات الدوارة ميكانيكيًا على نطاق واسع في خمسينيات القرن الماضي، وبدأ استبدالها بوحدات إلكترونية بالكامل في أوائل ستينيات القرن نفسه. تم تطبيق نظام DVOR تدريجيًا ليصبح نظام الملاحة الراديوية الرئيسي في ستينيات القرن الماضي، عندما حل محل نظام المنارات الراديوية القديم ونظام المسارات الأربعة (نطاق التردد المنخفض/المتوسط) . بقيت بعض محطات المدى القديمة، بعد إزالة ميزات التوجيه ذات المسارات الأربعة، كمنارات راديوية غير موجهة ذات تردد منخفض أو متوسط ​​( NDBs ).

تم إنشاء شبكة عالمية أرضية من "الطرق الجوية"، تُعرف في الولايات المتحدة باسم ممرات فيكتور الجوية (أقل من 18000 قدم أو 5500 متر ) و"مسارات الطائرات النفاثة" (عند 18000 قدم وما فوق)، لربط محطات VOR. يمكن للطائرة اتباع مسار محدد من محطة إلى أخرى عن طريق ضبط جهاز استقبال VOR على المحطات المتتالية، ثم إما اتباع المسار المطلوب على مؤشر مغناطيسي راديوي، أو ضبطه على مؤشر انحراف المسار (CDI) أو مؤشر الوضع الأفقي (HSI، وهو نسخة أكثر تطوراً من مؤشر VOR) مع إبقاء مؤشر المسار في منتصف الشاشة.  

اعتبارًا من عام 2005، وبسبب التقدم في التكنولوجيا، تقوم العديد من المطارات باستبدال إجراءات الاقتراب باستخدام VOR وNDB بإجراءات الاقتراب باستخدام RNAV (GNSS)؛ ومع ذلك، لا تزال تكاليف جهاز الاستقبال وتحديث البيانات ^{[ 20 ]} كبيرة بما يكفي بحيث لا يتم تجهيز العديد من طائرات الطيران العام الصغيرة بمعدات GNSS المعتمدة للملاحة الأساسية أو الاقتراب.

توفر إشارات VOR دقة وموثوقية أعلى بكثير من إشارات NDB، وذلك لعدة أسباب. أهمها أن VOR توفر اتجاهًا من المحطة إلى الطائرة لا يتغير بتغير الرياح أو اتجاه الطائرة. كما أن راديو VHF أقل عرضة للانعكاس (انحراف المسار) حول التضاريس والخطوط الساحلية. ويعاني ترميز الطور من تداخل أقل من العواصف الرعدية.

توفر إشارات VOR دقة يمكن التنبؤ بها تبلغ 90 مترًا (300 قدم) ، وانحراف معياري 2 عند مسافة 2 ميل بحري من زوج من منارات VOR؛ ^{[ 21 ]} مقارنةً بدقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) غير المعزز والتي تقل عن 13 مترًا، بنسبة 95%. ^{[ 21 ]}   

تعتمد محطات VOR، كونها تعمل بتردد VHF، على مبدأ "خط البصر". وهذا يعني أنه في يوم صافٍ تمامًا، إذا لم يكن بالإمكان رؤية جهاز الإرسال من هوائي الاستقبال، أو العكس، ستكون الإشارة إما غير مرئية أو غير قابلة للاستخدام. هذا يحد من مدى VOR (و DME ) إلى الأفق، أو أقرب إذا كانت الجبال تحجب الرؤية. على الرغم من أن أجهزة الإرسال الحديثة ذات الحالة الصلبة تتطلب صيانة أقل بكثير من الوحدات القديمة، إلا أن شبكة واسعة من المحطات، اللازمة لتوفير تغطية معقولة على طول الطرق الجوية الرئيسية، تُشكل تكلفة كبيرة في تشغيل أنظمة الملاحة الجوية الحالية.

عادةً، يُمثل مُعرّف محطة VOR بلدةً أو مدينةً أو مطاراً مجاوراً. على سبيل المثال، محطة VOR الموجودة في مطار جون إف كينيدي الدولي تحمل المُعرّف JFK.

تُخصص لمحطات VOR قنوات راديوية بين 108.0 ميجاهرتز و117.95 ميجاهرتز (بفاصل 50 كيلوهرتز)؛ وهذا يقع ضمن نطاق الترددات العالية جدًا (VHF). وتُستخدم أول 4 ميجاهرتز منها بالتزامن مع نطاق نظام الهبوط الآلي (ILS). في الولايات المتحدة، تُخصص الترددات ضمن نطاق تمرير الترددات من 108.00 إلى 111.95 ميجاهرتز، والتي يكون أول رقم فيها بعد الفاصلة العشرية زوجيًا (108.00، 108.05، 108.20، 108.25، وهكذا)، لترددات نظام VOR، بينما تُخصص الترددات ضمن نطاق تمرير الترددات من 108.00 إلى 111.95 ميجاهرتز، والتي يكون أول رقم فيها بعد الفاصلة العشرية فرديًا (108.10، 108.15، 108.30، 108.35، وهكذا)، لترددات نظام الهبوط الآلي (ILS). ^{[ 22 ]}        

يُشفّر نظام VOR السمت (الاتجاه من المحطة) كعلاقة طور بين إشارة مرجعية وإشارة متغيرة. إحداهما مُعدّلة السعة، والأخرى مُعدّلة التردد. في أنظمة VOR التقليدية (CVOR)، تُعدّل  تردد الإشارة المرجعية بتردد 30 هرتز على موجة حاملة فرعية بتردد 9960 هرتز . في هذه الأنظمة، يُحقق تعديل السعة بتدوير هوائي ذي اتجاهية طفيفة ، متوافق تمامًا في الطور مع الإشارة المرجعية، بسرعة 30 دورة في الثانية. أما الأنظمة الحديثة فهي أنظمة VOR دوبلر (DVOR)، التي تستخدم مصفوفة دائرية تتكون عادةً من 48 هوائيًا متعدد الاتجاهات، دون أجزاء متحركة. يُحرّك الهوائي النشط إلكترونيًا حول المصفوفة الدائرية لإحداث تأثير دوبلر، مما ينتج عنه تعديل التردد. تُرسل الإشارة المُعدّلة السعة من هوائي متعدد الاتجاهات منفصل . وبذلك، يتبادل هذا النوع من أنظمة VOR أدوار تعديل السعة والتردد. تتم عملية فك التشفير في الطائرة المستقبلة بنفس الطريقة لكلا نوعي أجهزة VOR: يتم اكتشاف مكونات AM و FM بتردد 30 هرتز ثم مقارنتها لتحديد زاوية الطور بينهما.  

تحتوي إشارة VOR أيضًا على معرف محطة شفرة مورس بموجة مستمرة معدلة (MCW) بسرعة 7  كلمات في الدقيقة، وتحتوي عادةً على قناة صوتية معدلة السعة (AM).

ثم يتم تغذية هذه المعلومات عبر واجهة تناظرية أو رقمية إلى أحد الأنواع الأربعة الشائعة من المؤشرات:

1. يُظهر الرسم التوضيحي في أعلى هذه الفقرة مؤشر VOR نموذجي للطائرات الخفيفة، يُسمى أحيانًا "مؤشر الاتجاه الشامل" أو OBI ^{[ 23 ]} . يتكون هذا المؤشر من مقبض لتدوير "محدد الاتجاه الشامل" (OBS)، ومقياس OBS المحيط بالجهاز، ومؤشر انحراف المسار الرأسي (CDI). يُستخدم OBS لتحديد المسار المطلوب، ويتم توسيط CDI عندما تكون الطائرة على المسار المحدد، أو يُعطي أوامر توجيه يمين/يسار للعودة إلى المسار. يُشير مؤشر "الغموض" (من/إلى) إلى ما إذا كان اتباع المسار المحدد سيأخذ الطائرة إلى المحطة أو بعيدًا عنها. قد يتضمن المؤشر أيضًا مؤشرًا لمنحدر الانزلاق لاستخدامه عند استقبال إشارات ILS كاملة.
2. يتميز مؤشر الراديو المغناطيسي (RMI) بسهم اتجاه مُركّب على بطاقة دوارة تُظهر اتجاه الطائرة الحالي في أعلى القرص . يشير "ذيل" سهم الاتجاه إلى المسار الشعاعي الحالي من المحطة، بينما يشير "رأس" السهم إلى المسار المعاكس (المختلف بمقدار 180 درجة) إلى المحطة. قد يعرض مؤشر الراديو المغناطيسي معلومات من أكثر من جهاز استقبال VOR أو ADF في آنٍ واحد.
3. يُعد مؤشر الوضع الأفقي (HSI)، الذي تم تطويره لاحقًا لمؤشر RMI، أكثر تكلفة وتعقيدًا بكثير من مؤشر VOR القياسي، ولكنه يجمع معلومات الاتجاه مع شاشة الملاحة بتنسيق أكثر سهولة في الاستخدام، مما يجعله أقرب إلى خريطة متحركة مبسطة.
4. نظام الملاحة المساحية ( RNAV) عبارة عن حاسوب مُدمج مزود بشاشة عرض، وقد يتضمن قاعدة بيانات ملاحة مُحدثة. يتطلب هذا النظام محطة VOR/DME واحدة على الأقل لكي يتمكن الحاسوب من تحديد موقع الطائرة على خريطة متحركة أو لعرض انحراف المسار والمسافة بالنسبة إلى نقطة مسار (محطة VOR افتراضية). كما صُممت أنظمة RNAV لاستخدام محطتي VOR أو محطتي DME لتحديد نقطة مسار؛ ويُشار إليها عادةً بأسماء أخرى مثل "معدات حساب المسافة" للنوع ثنائي VOR أو "DME-DME" للنوع الذي يستخدم أكثر من إشارة DME واحدة.

في كثير من الحالات، تحتوي محطات VOR على أجهزة قياس المسافة (DME) أو نظام الملاحة الجوية التكتيكية العسكرية ( TACAN )  - ويشمل الأخير كلاً من خاصية قياس المسافة DME وخاصية السمت TACAN المنفصلة التي توفر للطيارين العسكريين بيانات مشابهة لبيانات VOR المدنية. يُطلق على منارة VOR وTACAN الموجودة في نفس الموقع اسم VORTAC . أما منارة VOR الموجودة في نفس الموقع مع DME فتُسمى VOR-DME. يسمح شعاع VOR المزود بقياس المسافة DME بتحديد الموقع من محطة واحدة. تشترك كل من VOR-DME وTACAN في نفس نظام DME.

تستخدم أنظمة VORTAC وVOR-DME نظامًا موحدًا لربط تردد VOR بقناة TACAN/DME ^{[ 22 ]} ، بحيث يقترن تردد VOR محدد دائمًا بقناة TACAN أو DME محددة موجودة في نفس الموقع. أما في الأجهزة المدنية، فيتم ضبط تردد VHF واختيار قناة TACAN/DME المناسبة تلقائيًا.

على الرغم من اختلاف مبادئ التشغيل، تشترك أجهزة VOR في بعض الخصائص مع جزء تحديد الموقع في نظام ILS ، حيث يُستخدم نفس الهوائي وجهاز الاستقبال والمؤشر في قمرة القيادة لكلا النظامين. عند اختيار محطة VOR، يصبح نظام OBS فعالاً، مما يسمح للطيار باختيار الشعاع المطلوب للملاحة. أما عند اختيار تردد تحديد الموقع، فيصبح نظام OBS غير فعال، ويتم تشغيل المؤشر بواسطة محول تحديد الموقع، والذي يكون عادةً مدمجًا في جهاز الاستقبال أو المؤشر نفسه.

تخدم محطة VOR نطاقًا جويًا يُسمى نطاق الخدمة. تتميز بعض محطات VOR بمنطقة جغرافية صغيرة نسبيًا محمية من التداخل مع المحطات الأخرى التي تعمل على نفس التردد، وتُسمى هذه المحطات "محطات VOR الطرفية" أو T-VOR. بينما قد تمتد الحماية في محطات أخرى إلى 130 ميلًا بحريًا (240 كيلومترًا) أو أكثر. ويُعتقد على نطاق واسع أن هناك فرقًا معياريًا في قدرة خرج الطاقة بين محطات T-VOR والمحطات الأخرى، ولكن في الواقع، يتم ضبط قدرة خرج الطاقة في المحطات لتوفير قوة إشارة كافية في نطاق الخدمة الخاص بكل محطة.

في الولايات المتحدة، توجد ثلاثة أحجام خدمة قياسية (SSV): الطرفية، والمنخفضة، والعالية (لا تنطبق أحجام الخدمة القياسية على مسارات قواعد الطيران الآلي المنشورة (IFR)). ^{[ 24 ]}

بالإضافة إلى ذلك، أُضيفت فئتان جديدتان من خدمات VOR في عام 2021،  وهما "VOR منخفض" و"VOR مرتفع"  ، مما وفر تغطية موسعة فوق ارتفاع 5000 قدم فوق سطح الأرض. وهذا يسمح للطائرات بمواصلة استقبال إشارات VOR خارج مسارها على الرغم من انخفاض عدد محطات VOR الأرضية التي توفرها شبكة VOR التشغيلية الدنيا. ^{[ 25 ]}

كانت محطات VOR ومحطات NDB القديمة تُستخدم تقليديًا كنقاط تقاطع على طول الممرات الجوية . عادةً ما ينتقل الممر الجوي من محطة إلى أخرى في خطوط مستقيمة. عند الطيران بطائرة تجارية ، يلاحظ المراقب أن الطائرة تحلق في خطوط مستقيمة، تتخللها أحيانًا منعطفات لتغيير المسار. غالبًا ما تحدث هذه المنعطفات عندما تمر الطائرة فوق محطة VOR أو عند نقطة تقاطع في الجو تحددها محطة VOR واحدة أو أكثر. يمكن أيضًا تحديد نقاط مرجعية للملاحة من خلال نقطة تقاطع شعاعين من محطتي VOR مختلفتين، أو من خلال شعاع VOR ومسافة DME. هذا هو الشكل الأساسي لنظام RNAV ، ويسمح بالملاحة إلى نقاط تقع بعيدًا عن محطات VOR. مع ازدياد شيوع أنظمة RNAV، وخاصة تلك القائمة على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، تم تحديد المزيد من الممرات الجوية بهذه النقاط، مما أدى إلى الاستغناء عن بعض محطات VOR الأرضية باهظة الثمن.

يوجد في العديد من البلدان نظامان منفصلان للممرات الهوائية على المستويين الأدنى والأعلى: الممرات الهوائية السفلية (المعروفة في الولايات المتحدة باسم ممرات فيكتور الهوائية ) والممرات الهوائية العلوية (المعروفة في الولايات المتحدة باسم ممرات الطائرات النفاثة ).

تحتوي معظم الطائرات المجهزة للطيران الآلي (IFR) على جهازي استقبال VOR على الأقل. فضلًا عن توفير جهاز احتياطي للجهاز الأساسي، يُمكّن الجهاز الثاني الطيار من تتبع مسار شعاعي بسهولة من وإلى محطة VOR، مع مراقبة الجهاز الثاني لمعرفة متى يتم عبور مسار شعاعي معين من محطة VOR أخرى، مما يسمح بتحديد الموقع الدقيق للطائرة في تلك اللحظة، ويمنح الطيار خيار الانتقال إلى المسار الشعاعي الجديد إذا رغب في ذلك.

اعتبارًا من عام 2008تحلّ أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية (GNSS) الفضائية، مثل نظام تحديد المواقع العالمي ( GPS )، محلّ أنظمة VOR وغيرها من الأنظمة الأرضية بشكل متزايد. ^{[ 27 ]} وفي عام 2016، أصبح استخدام أنظمة GNSS إلزاميًا لتلبية الاحتياجات الأساسية للملاحة للطائرات التي تعمل وفق قواعد الطيران الآلي (IFR) في أستراليا. ^{[ 8 ]}

تتميز أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS) بانخفاض تكلفة أجهزة الإرسال لكل مستخدم، وتوفر بيانات المسافة والارتفاع. وتعمل أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية المستقبلية، مثل نظام غاليليو التابع للاتحاد الأوروبي ، وأنظمة تعزيز نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، على تطوير تقنيات تهدف في نهاية المطاف إلى معادلة أو تجاوز دقة نظام VOR. ومع ذلك، من المرجح أن يؤدي انخفاض تكلفة أجهزة استقبال VOR، وانتشارها الواسع، وتوافق معدات الاستقبال مع نظام الهبوط الآلي (ILS) إلى استمرار هيمنة VOR في الطائرات حتى تنخفض تكلفة أجهزة الاستقبال الفضائية إلى مستوى مماثل. وفي عام 2008، في الولايات المتحدة، فاق عدد عمليات الهبوط القائمة على نظام GPS عدد عمليات الهبوط القائمة على نظام VOR، بينما فاق عدد الطائرات المجهزة بنظام VOR والمخصصة للهبوط الآلي (IFR) عدد الطائرات المجهزة بنظام GPS والمخصصة للهبوط الآلي (IFR).

هناك بعض المخاوف من تعرض أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS) للتشويش أو التخريب، مما يدفع العديد من الدول إلى الإبقاء على محطات VOR لاستخدامها كنظام احتياطي. وتتميز إشارة VOR بقدرتها على رسم خرائط ثابتة للتضاريس المحلية.

تخطط إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية ^{[ 28 ]} بحلول عام 2020 لإيقاف تشغيل ما يقارب نصف محطات VOR البالغ عددها 967 محطة ^{[ 29 ]} في الولايات المتحدة، مع الإبقاء على "شبكة تشغيلية دنيا" لتوفير التغطية لجميع الطائرات التي تحلق على ارتفاع يزيد عن 5000 قدم فوق سطح الأرض. وستقع معظم المحطات التي سيتم إيقاف تشغيلها شرق جبال روكي ، حيث يوجد تداخل أكبر في التغطية بينها. في 27 يوليو 2016، صدر بيان سياسة نهائي ^{[ 30 ]} يحدد المحطات التي سيتم إيقاف تشغيلها بحلول عام 2025. وسيتم إيقاف تشغيل 74 محطة في المرحلة الأولى (2016-2020)، ومن المقرر إيقاف تشغيل 234 محطة أخرى في المرحلة الثانية (2021-2025).

في المملكة المتحدة، سيتم إبقاء 19 جهاز إرسال VOR قيد التشغيل حتى عام 2020 على الأقل. تم إيقاف تشغيل تلك الموجودة في كرانفيلد ودين كروس في عام 2014، وسيتم تقييم الأجهزة الـ 25 المتبقية بين عامي 2015 و2020. ^{[ 31 ] [ 32 ]} وتجري جهود مماثلة في أستراليا، ^{[ 33 ]} وفي أماكن أخرى.

في المملكة المتحدة والولايات المتحدة، من المخطط الإبقاء على أجهزة إرسال DME في المستقبل القريب حتى بعد إيقاف تشغيل أجهزة VOR الموجودة في نفس الموقع. ^{[ 7 ] [ 10 ]} ومع ذلك، توجد خطط طويلة الأجل لإيقاف تشغيل أجهزة DME وTACAN وNDB.

تُشفّر الإشارة التقليدية مُعرّف المحطة i ( t ) ، والصوت الاختياري a ( t ) ، وإشارة الملاحة المرجعية c ( t ) ، والمُكوّن المتساوي الخواص (أي متعدد الاتجاهات). تُشفّر الإشارة المرجعية على حاملة فرعية F3 (لونية). تُشفّر إشارة الملاحة المتغيرة بتدوير هوائي اتجاهي g ( A , t ) ميكانيكيًا أو كهربائيًا لإنتاج تعديل A3 (تدرج رمادي). تُرسم أجهزة الاستقبال (ذات المسارين اللوني والرمادي) في اتجاهات مختلفة من المحطة محاذاة مختلفة لإشارتي F3 وA3 المُعدّلة.

$${\displaystyle {\begin{array}{rcl}e(A,t)&=&\cos(2\pi F_{c}t)(1+c(t)+g(A,t))\\c(t)&=&M_{i}\cos(2\pi F_{i}t)~i(t)\\&+&M_{a}~a(t)\\&+&M_{d}\cos(2\pi \int _{0}^{t}(F_{s}+F_{d}\cos(2\pi F_{n}t))dt)\\g(A,t)&=&M_{n}\cos(2\pi F_{n}t-A)\\\end{array}}}$$

تقوم إشارة دوبلر بتشفير مُعرّف المحطة،${\displaystyle \ i(t)\ ,}$صوت اختياري،${\displaystyle \ a(t)\ ,}$إشارة متغير الملاحة في${\displaystyle \ c(t)\ ,}$والمكون المتساوي الخواص (أي متعدد الاتجاهات). إشارة متغير الملاحة مُعدَّلة A3 (تدرج رمادي). إشارة مرجع الملاحة متأخرة.${\displaystyle \ t_{+}\ ,t_{-}\ ,\ }$عن طريق تدوير زوج من أجهزة الإرسال كهربائيًا. ينتج عن انزياح دوبلر الدوري نحو الأزرق، وما يقابله من انزياح دوبلر نحو الأحمر، عند اقتراب جهاز الإرسال من جهاز الاستقبال وابتعاده عنه، تعديل F3 (اللون). ينتج عن اقتران أجهزة الإرسال بإزاحة متساوية في الارتفاع والانخفاض لتردد الموجة الحاملة المتناحية النطاقين الجانبيين العلوي والسفلي. ينتج عن الاقتراب والابتعاد بالتساوي على جانبين متقابلين من نفس الدائرة حول جهاز الإرسال المتناحي تعديل الموجة الحاملة الفرعية F3.${\displaystyle \ g(A,t)~.}$

$${\displaystyle {\begin{array}{rcl}t&=&t_{+}(A,t)-{\frac {\ R\ }{C}}\ \sin \!\left(\ 2\pi \ F_{n}\ t_{+}(A,t)+A\ \right)\\t&=&t_{-}(A,t)+{\frac {\ R\ }{C}}\ \sin \!\left(\ 2\pi \ F_{n}\ t_{-}(A,t)+A\ \right)\\\\e(A,t)&=&\left(\ 1+c(t)\ \right)\ \cos \!\left(\ 2\pi \ F_{c}\ t\ \right)~+~g(A,t)\\\\c(t)&=&M_{i}\cos \!\left(\ 2\pi \ F_{i}\ t\ \right)\ i(t)~+~M_{a}\ a(t)~+~M_{n}\cos \!\left(\ 2\pi \ F_{n}\ t\ \right)\\\\g(A,t)&=&{\tfrac {1}{2}}\ M_{d}\ \cos \!\left(\ 2\pi \left(F_{c}+F_{s}\right)\ t_{+}(A,t)\ \right)\\&+&{\tfrac {1}{2}}\ M_{d}\ \cos \!\left(\ 2\pi \left(F_{c}-F_{s}\right)\ t_{-}(A,t)\ \right)\\\end{array}}}$$

حيث نصف قطر الدوران${\displaystyle \ R={\frac {\ F_{d}\ C\ }{\ 2\pi \ F_{n}\ F_{c}\ }}\ }$يبلغ 6.76 ± 0.3 متر.

تسارع جهاز الإرسال${\displaystyle \ 4\pi ^{2}\ F_{n}^{2}\ R\ }$(24000  جم) يجعل الثورة الميكانيكية غير عملية، ويقلل ( الانزياح الأحمر الجاذبي ) نسبة تغير التردد إلى النصف مقارنة بأجهزة الإرسال في حالة السقوط الحر.

إنّ الرياضيات المستخدمة لوصف عمل جهاز DVOR أكثر تعقيدًا بكثير مما ذُكر أعلاه. والإشارة إلى "الدوران الإلكتروني" تبسيطٌ كبير. يكمن التعقيد الأساسي في عملية تُسمى "المزج".

من التعقيدات الأخرى ضرورة تزامن طور إشارتي النطاق الجانبي العلوي والسفلي. يستقبل جهاز الاستقبال الإشارة المركبة. تعمل عملية الكشف الإلكترونية على خفض تردد الموجة الحاملة إلى الصفر  هرتز، مما يؤدي إلى دمج الإشارات ذات الترددات الأقل من تردد الموجة الحاملة مع الإشارات ذات الترددات الأعلى منه. وبذلك، يتم جمع النطاقين الجانبيين العلوي والسفلي. إذا كان هناك فرق في الطور بين هذين النطاقين، فإن السعة النسبية للإشارة المركبة ستكون 1 + cos φ . إذا كانت φ تساوي 180° ، فلن يستقبل جهاز استقبال الطائرة أي موجة حاملة فرعية (الإشارة A3).

يصف مصطلح "المزج" عملية تحويل إشارة النطاق الجانبي من هوائي إلى آخر. ولا يتم هذا التحويل بشكل متقطع، حيث يرتفع مستوى إشارة الهوائي التالي بينما ينخفض ​​مستوى إشارة الهوائي الحالي. وعندما يصل مستوى إشارة أحد الهوائيات إلى ذروته، يصبح مستوى إشارة الهوائيين التالي والسابق صفراً.

من خلال الإشعاع من هوائيين، يصبح مركز الطور الفعال نقطة بينهما. وبالتالي، يتم مسح مرجع الطور بشكل مستمر حول الحلقة - وليس بشكل متقطع كما هو الحال مع التبديل المتقطع بين الهوائيين.

في أنظمة تبديل الهوائيات الكهروميكانيكية المستخدمة قبل ظهور أنظمة تبديل الهوائيات ذات الحالة الصلبة، كان المزج ناتجًا ثانويًا لطريقة عمل المفاتيح الآلية. كانت هذه المفاتيح تمرر كابلًا محوريًا عبر 48 أو 50  مغذيًا للهوائي. وعندما يتحرك الكابل بين مغذيين للهوائي، فإنه يدمج الإشارة في كليهما.

لكن المزج يبرز تعقيداً آخر في نظام DVOR.

يستخدم كل هوائي في نظام DVOR هوائيًا متعدد الاتجاهات. عادةً ما تكون هذه الهوائيات من نوع Alford Loop (انظر أندرو ألفورد ). لسوء الحظ، تكون هوائيات النطاق الجانبي متقاربة جدًا، مما يؤدي إلى امتصاص حوالي 55% من الطاقة المُشعّة بواسطة الهوائيات المجاورة . يُعاد إشعاع نصف هذه الطاقة، بينما يُعاد النصف الآخر عبر خطوط تغذية الهوائيات المجاورة . والنتيجة هي نمط إشعاع هوائي غير متعدد الاتجاهات. يتسبب هذا في تعديل سعة إشارة النطاق الجانبي الفعالة بتردد 60 هرتز بالنسبة لجهاز استقبال الطائرة. يمكن أن تؤثر مرحلة هذا التعديل على المرحلة المُكتشفة للحاملة الفرعية. يُطلق على هذا التأثير اسم "الاقتران". 

يؤدي المزج إلى تعقيد هذا التأثير. ويحدث ذلك لأنه عندما يبث هوائيان متجاوران إشارة، فإنهما يشكلان هوائيًا مركبًا.

تخيل هوائيين يفصل بينهما نصف طول موجتهما. في الاتجاه العرضي، تتجمع الإشارتان، بينما في الاتجاه المماسي، تتلاشى إشارتاهما. وهكذا، مع انتقال الإشارة من هوائي إلى آخر، يزداد التشوه في نمط الهوائي ثم يتناقص. ويبلغ التشوه ذروته عند نقطة المنتصف. ينتج عن ذلك تشوه في  السعة بتردد 1500 هرتز، وهو نصف موجة جيبية، في حالة  نظام هوائي مكون من 50 هوائيًا (1440  هرتز في  نظام مكون من 48 هوائيًا). هذا التشوه نفسه مُعدَّل السعة بتردد 60  هرتز (وأيضًا بتردد 30  هرتز تقريبًا). يمكن لهذا التشوه أن يُضاف أو يُطرح من التشوه المذكور أعلاه بتردد 60  هرتز، وذلك حسب طور الموجة الحاملة. في الواقع، يمكن إضافة إزاحة إلى طور الموجة الحاملة (بالنسبة لأطوار النطاق الجانبي) بحيث  تميل مكونات 60 هرتز إلى إلغاء بعضها البعض. مع ذلك، يوجد  مكون بتردد 30 هرتز، وله بعض الآثار السلبية.

تستخدم تصميمات DVOR آليات متنوعة لمحاولة تعويض هذه التأثيرات. وتُعدّ الطرق المختارة نقاط بيع رئيسية لكل مصنّع، حيث يُشيد كل منهم بمزايا تقنيته مقارنةً بمنافسيه.

تجدر الإشارة إلى أن الملحق  10 لمنظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) يحدد أسوأ حالات تعديل سعة الموجة الحاملة الفرعية بنسبة 40%. وبالتالي، فإن جهاز DVOR الذي لا يستخدم تقنية ما للتعويض عن تأثيرات الاقتران والمزج لن يفي بهذا الشرط.

تبلغ دقة نظام VOR المتوقعة ±1.4 درجة. ومع ذلك، تشير بيانات الاختبار إلى أن نظام VOR يكون لديه خطأ أقل من ±0.35 درجة في 99.94% من الحالات . يؤدي الرصد الداخلي لمحطة VOR إلى إيقافها أو تحويلها إلى نظام احتياطي إذا تجاوز خطأ المحطة حدًا معينًا. عادةً ما يتم تحويل منارة دوبلر VOR أو إيقافها عندما يتجاوز خطأ الاتجاه 1.0 درجة. ^{[ 21 ]} قد تضع سلطات المجال الجوي الوطنية حدودًا أكثر صرامة. على سبيل المثال، في أستراليا، قد يتم ضبط حد الإنذار الأساسي على ±0.5 درجة في بعض منارات دوبلر VOR.

ينص معيار ARINC 711 – 10 الصادر في 30 يناير 2002 على أن دقة جهاز الاستقبال يجب أن تكون في حدود 0.4 درجة باحتمالية إحصائية تبلغ 95% في ظل ظروف مختلفة. ومن المتوقع أن يعمل أي جهاز استقبال متوافق مع هذا المعيار ضمن هذه الحدود المسموح بها.

يُشترط على جميع أجهزة إرسال إشارات الملاحة اللاسلكية مراقبة مخرجاتها. وتحتوي معظمها على أنظمة احتياطية، بحيث يؤدي تعطل أحد الأنظمة إلى التحويل التلقائي إلى نظام احتياطي واحد أو أكثر. وقد تكون متطلبات المراقبة والأنظمة الاحتياطية في بعض أنظمة الهبوط الآلي (ILS) صارمة للغاية.

الفلسفة العامة المتبعة هي أن عدم وجود إشارة أفضل من وجود إشارة ضعيفة.

تراقب منارات VOR نفسها من خلال هوائي استقبال واحد أو أكثر، موضوعة بعيدًا عن المنارة. تُعالج الإشارات الواردة من هذه الهوائيات لرصد جوانب متعددة منها. وتُحدد هذه الإشارات في معايير أمريكية وأوروبية مختلفة. المعيار الرئيسي هو معيار المنظمة الأوروبية لمعدات الطيران المدني (EuroCAE) رقم ED-52. وتشمل المعايير الخمسة الرئيسية التي تُرصد: دقة الاتجاه، ومؤشرات تعديل الإشارة المرجعية والمتغيرة ، ومستوى الإشارة، ووجود فجوات (ناتجة عن أعطال في بعض الهوائيات).

لاحظ أن الإشارات التي تستقبلها هذه الهوائيات، في منارة دوبلر VOR، تختلف عن الإشارات التي تستقبلها الطائرة. ويعود ذلك إلى قرب الهوائيات من جهاز الإرسال وتأثرها بتأثيرات القرب. فعلى سبيل المثال، يختلف فقد الإشارة في الفضاء الحر من هوائيات النطاق الجانبي القريبة بمقدار 1.5  ديسيبل (عند تردد 113  ميجاهرتز وعلى مسافة 80  مترًا) عن الإشارات المستلمة من هوائيات النطاق الجانبي البعيدة. أما بالنسبة للطائرة البعيدة، فلن يكون هناك فرق ملحوظ. وبالمثل، فإن ذروة معدل تغير الطور التي يرصدها جهاز الاستقبال تأتي من الهوائيات المماسية. وبالنسبة للطائرة، تكون هذه المسارات المماسية متوازية تقريبًا، ولكن هذا لا ينطبق على الهوائي القريب من منارة دوبلر VOR.

تم تحديد مواصفات دقة الاتجاه لجميع منارات VOR في اتفاقية منظمة الطيران المدني الدولي بشأن الطيران المدني الدولي ، الملحق 10، المجلد 1.

تحدد هذه الوثيقة أسوأ أداء لدقة تحديد الاتجاه في نظام VOR التقليدي (CVOR) عند ±4°. أما نظام VOR بتقنية دوبلر (DVOR) فيتطلب دقة ±1°.

تُفحص جميع أجهزة الملاحة اللاسلكية دوريًا للتأكد من أدائها وفقًا للمعايير الدولية والوطنية المناسبة. ويشمل ذلك أجهزة VOR، وأجهزة قياس المسافة (DME)، وأنظمة الهبوط الآلي (ILS)، وأجهزة الملاحة غير الاتجاهية (NDB).

يُقاس أداء هذه الأنظمة بواسطة طائرات مُجهزة بأجهزة اختبار. يتضمن إجراء اختبار VOR التحليق حول المنارة في دوائر على مسافات وارتفاعات محددة، وكذلك على طول عدة مسارات شعاعية. تقيس هذه الطائرات قوة الإشارة، ومؤشرات تعديل الإشارات المرجعية والمتغيرة، وخطأ الاتجاه. كما تقيس معايير أخرى مُختارة، بناءً على طلب سلطات المجال الجوي المحلية/الوطنية. تجدر الإشارة إلى أنه يُستخدم الإجراء نفسه (غالبًا في اختبار الطيران نفسه ) للتحقق من أجهزة قياس المسافة (DME).

عمليًا، قد تتجاوز أخطاء تحديد الاتجاه في بعض الاتجاهات القيم المحددة في الملحق 10. ويعود ذلك عادةً إلى تأثيرات التضاريس، أو المباني القريبة من جهاز VOR، أو في حالة جهاز DVOR، إلى بعض تأثيرات التوازن. تجدر الإشارة إلى أن منارات دوبلر VOR تستخدم سطحًا أرضيًا مرتفعًا لرفع نمط الهوائي الفعال. يُنشئ هذا السطح فصًا قويًا بزاوية ارتفاع 30 درجة، يُكمل فص الهوائيات نفسه عند زاوية 0 درجة. يُسمى هذا السطح الأرضي بالتوازن. مع ذلك، نادرًا ما يعمل التوازن كما هو متوقع تمامًا. على سبيل المثال، قد تمتص حافة التوازن إشارات من الهوائيات وتعيد بثها، وقد يختلف هذا السلوك من اتجاه لآخر.

تقبل سلطات المجال الجوي الوطنية أخطاء تحديد الاتجاه هذه عندما تحدث على امتداد مسارات غير مسارات الحركة الجوية المحددة. على سبيل المثال، في المناطق الجبلية، قد لا يوفر جهاز VOR قوة إشارة كافية ودقة تحديد اتجاه مناسبة إلا على طول مسار اقتراب واحد من المدرج.

تتميز منارات دوبلر VOR بدقة أعلى بطبيعتها من منارات VOR التقليدية، لأنها أقل تأثراً بانعكاسات التلال والمباني. الإشارة المتغيرة في منارة دوبلر VOR هي  إشارة FM بتردد 30 هرتز، بينما في منارة CVOR هي  إشارة AM بتردد 30 هرتز. إذا ارتدت إشارة AM من منارة CVOR عن مبنى أو تل، فسترى الطائرة طوراً يبدو وكأنه يقع في مركز طور الإشارة الرئيسية والإشارة المنعكسة، وسيتحرك مركز الطور هذا مع دوران الشعاع. أما في منارة دوبلر VOR، فستبدو الإشارة المتغيرة، عند انعكاسها، وكأنها إشارتان FM مختلفتان في الشدة والطور. مرتين في كل  دورة 30 هرتز، سيكون الانحراف اللحظي للإشارتين متساوياً، مما يُسبب تشويشاً مؤقتاً في حلقة قفل الطور. وعندما يتباعد الانحرافان اللحظيان مجدداً، ستتبع حلقة قفل الطور الإشارة الأقوى، وهي إشارة خط البصر. إذا كان الفرق الطوري بين الانحرافين صغيرًا، فإن احتمالية تثبيت حلقة الطور على الإشارة الحقيقية تقلّ خلال نسبة أكبر من  دورة 30 هرتز (يعتمد ذلك على عرض نطاق خرج مقارن الطور في الطائرة). عمومًا، قد تُسبب بعض الانعكاسات مشاكل طفيفة، لكنها عادةً ما تكون أقلّ بنحو عشرة أضعاف مما هي عليه في منارة CVOR.

قبل استخدام مؤشر VOR لأول مرة، يمكن اختباره ومعايرته في مطار مزود بمرفق اختبار VOR ، أو ما يُعرف بـ VOT. يختلف VOT عن VOR في أنه يستبدل الإشارة الاتجاهية المتغيرة بإشارة شاملة الاتجاهات، بمعنى أنه يبث إشارة شعاعية بزاوية 360 درجة في جميع الاتجاهات. يتم ضبط مستقبل NAV على تردد VOT، ثم يُدار مؤشر OBS حتى يتمركز المؤشر. إذا كانت قراءة المؤشر ضمن أربع درجات من 000 مع ظهور علامة FROM، أو 180 مع ظهور علامة TO، يُعتبر المؤشر صالحًا للاستخدام في الملاحة. تشترط إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) اختبار ومعايرة مؤشر VOR قبل 30 يومًا على الأكثر من أي رحلة جوية وفقًا لقواعد الطيران الآلي (IFR). ^{[ 34 ]}

يمكن التحقق من أجهزة VOR باستخدام طرق أخرى، مثل استخدام نقاط التفتيش الجوية المعتمدة والممرات الجوية، ونقاط التفتيش المعتمدة على سطح المطار، وعمليات التحقق المتبادل لأجهزة استقبال VOR المزدوجة. ^{[ 36 ]}

تتوفر طرق عديدة لتحديد الاتجاه الأمثل للطيران عند محاولة اعتراض مسار شعاعي من المحطة أو مسار إليها. الطريقة الأكثر شيوعًا هي استخدام اختصار TITPIT، الذي يرمز إلى: الضبط - التحديد - التدوير - التوازي - الاعتراض - التتبع. كل خطوة من هذه الخطوات بالغة الأهمية لضمان توجيه الطائرة نحو الوجهة المطلوبة. أولًا، اضبط تردد VOR المطلوب على جهاز الملاحة اللاسلكي. ثانيًا، والأهم، حدد محطة VOR الصحيحة من خلال مطابقة شفرة مورس المسموعة مع الخريطة الجوية. ثالثًا، أدر مقبض VOR OBS إلى المسار الشعاعي (من) أو المسار المطلوب (إلى) المحطة. رابعًا، قم بإمالة الطائرة حتى يشير مؤشر الاتجاه إلى المسار الشعاعي أو المسار المحدد في VOR. خامسًا، حلق باتجاه المؤشر. إذا كان المؤشر إلى اليسار، انعطف يسارًا بزاوية 30-45 درجة، والعكس صحيح. أخيرًا، بمجرد أن يصبح مؤشر VOR في المنتصف، أعد توجيه الطائرة إلى المسار الشعاعي أو المسار الذي سلكته لتتبعه. في حالة وجود رياح، ستكون زاوية تصحيح الرياح ضرورية للحفاظ على إبرة جهاز VOR في المنتصف.

توجد طريقة أخرى لاعتراض إشارة VOR الشعاعية، وهي أقرب إلى آلية عمل مؤشر الوضع الأفقي (HSI ). الخطوات الثلاث الأولى المذكورة أعلاه هي نفسها: الضبط، والتحديد، والتدوير. عند هذه النقطة، يجب تحريك مؤشر VOR إما إلى اليسار أو اليمين. بالنظر إلى مؤشر VOR، ستكون الأرقام الموجودة على نفس جانب المؤشر هي الاتجاهات المطلوبة لإعادة المؤشر إلى المنتصف. بعد ذلك، يجب تدوير اتجاه الطائرة ليتوافق مع أحد هذه الاتجاهات المظللة. إذا تم تنفيذ هذه الطريقة بشكل صحيح، فلن ينتج عنها أي استشعار عكسي. يضمن استخدام هذه الطريقة فهمًا سريعًا لكيفية عمل مؤشر الوضع الأفقي (HSI)، حيث يُظهر المؤشر بصريًا ما نحاول القيام به.

في الرسم التوضيحي المجاور، تحلق طائرة باتجاه 180° بينما تقع على بعد 315° من جهاز VOR. بعد تدوير مقبض OBS إلى 360°، ينحرف المؤشر إلى اليمين، مظللاً الأرقام بين 360 و90. إذا اتجهت الطائرة إلى أي اتجاه ضمن هذا النطاق، فسوف تتقاطع مع الشعاع. على الرغم من انحراف المؤشر إلى اليمين، فإن أقصر طريق للانعطاف إلى النطاق المظلل هو الانعطاف إلى اليسار.