NDB und ADF

Das NDB (Non-Directional Beacon, ungerichtetes Funkfeuer) ist das älteste noch in Betrieb befindliche Funknavigationssystem für die Luftfahrt (seit 1920er). Das Bordgerät dazu heißt ADF (Automatic Direction Finder).

Quelle: ICAO Annex 10 Volume I, Kapitel 3.4 NDB.

Funktionsprinzip

NDB-Bodenstation: sendet ein omnidirektionales Signal auf einer Frequenz. NDBs werden für Streckennavigation, Anflugverfahren und Pflicht-Meldepunkte verwendet ("NDB are used for en-route navigation, approach procedures, reporting point marking").
ADF im Flugzeug: Antenne ermittelt die Einfallsrichtung des Signals → eine Nadel im Cockpit zeigt zur Station.

ADF — der Radio-Kompass

Der Radio-Kompass (ADF) ist der Empfänger für die elektromagnetischen Wellen, die von NDB-Stationen ausgesendet werden ("the radio compass (ADF) serves to receive electromagnetic waves broadcast by NDB stations"). Auch:

Non-Directional Beacons (NDB) operieren im LF- und MF-Bereich, der Radio-Kompass (ADF) ist der Empfänger ("Non-directional beacons (NDB) operate in the LF and MF range, the radio compass (ADF) is the receiver").
Der Radio-Kompass (ADF) kann Sender im LF- und MF-Bereich empfangen ("the radio compass (ADF) can receive low and medium frequency transmitters").

Frequenzband

ADF-Empfangsbereich: typisch 190 kHz bis 1750 kHz ("the range of reception of an automatic direction finder (ADF) is normally from 190 kHz to 1750 kHz") — deckt LF und MF ab.
NDB in Deutschland: operieren im Frequenzband 200 kHz bis 526,5 kHz ("NDB in Germany operates in the frequency band of 200 kHz to 526.5 kHz").
Manche Bord-ADFs können auch kommerzielle AM-Rundfunkstationen (540–1700 kHz) zur Peilung nutzen.

Reichweite und NDB-Klassen

Eine NDB hat allgemein eine Reichweite von 25 NM bis 100 NM ("in general, a non-directional beacon (NDB) has a range of 25 NM to 100 NM"). Spezifisch nach Klasse:

Klasse	Reichweite	Anwendung
Approach NDB (Locator)	25-50 NM	Anflug-Hilfe an Flugplätzen
En-Route NDB	100-150 NM	Streckennavigation in entlegenen Gebieten
High-Power NDB	bis 200 NM	Selten, Spezial-Anwendungen

→ En-route NDB (Reichweite 100-150 NM) haben eine längere Reichweite als Approach-NDB ("en-route NDB (range 100 NM to 150 NM) have a longer range compared to approach NDB").

Anzeigen — Begriffe

Begriff	Symbol	Definition
Relative Bearing	RB	Der Winkel zwischen der Längsachse des Flugzeugs und der Spitze der Radio-Kompass-Nadel (fixed scale) zum NDB hin ("the angle between the longitudinal axis of the aircraft and the needle tip of the radio compass (fixed scale) towards the station (NDB) is called relative bearing"). Die Bezugslinie für die "RB"-Anzeige des ADF ist die Heading-Line ("the line of reference for the 'RB' indication of the ADF is the heading line").
Magnetic Bearing TO	MB	Magnetische Peilung — der Winkel zwischen MN und der Richtung zum NDB ("magnetic bearing (MB) is the angle between MN and the direction towards the NDB")
Magnetic Bearing FROM	MBF	Magnetische Richtung von der Station
MH	—	Magnetic Heading (Kompass-Kurs des Flugzeugs)
True Bearing (TB)	TB	Wahrer Peilwinkel — TB = TH + RB

Formel: MB = MH + RB (modulo 360°)

RMI (Radio Magnetic Indicator) — kombiniertes Instrument

Ein kombiniertes Anzeigegerät bestehend aus geslavtem Kreisel und Radio-Kompass wird als RMI bezeichnet ("a combined indicator composed of slaved gyro and radio compass is called RMI"):

Die Kompassrose dreht sich (vom slaved Gyro angetrieben, gegen Magnetkompass synchronisiert).
Die Nadel zeigt immer zum Sender — vermindert die Pilot-Arbeit bei NDB-Tracking.
Auf dem RMI kann der QDR direkt abgelesen werden ("QDR can directly be read off the RMI") — am Nadel-Ende (Tail), gegenüber von der Spitze.
QTE kann NICHT direkt vom RMI abgelesen werden ("QTE cannot directly be read from the RMI") — RMI zeigt nur magnetische Bearings, kein True Bearing.

Identifier — BFO / CW Mode

Um die Identifier von A0/A1-modulierten NDB-Stationen abzuhören, muss der Mode-Selector des ADF auf BFO oder CW gesetzt werden ("the selection of BFO or CW on the mode selector of an ADF makes it possible to listen to the identifier of an A0/A1 modulated broadcast of an NDB station"). Begründung:

A0/A1-modulierte NDBs senden den Identifier als reines Keying des Trägers (Morse-Code ohne Audio-Ton).
BFO (Beat Frequency Oscillator) oder CW (Continuous Wave) im ADF-Receiver erzeugt einen Beat-Ton aus dem unmodulierten Träger → Pilot hört den Morse-Code.
A2/A3-NDBs brauchen kein BFO/CW (haben bereits Audio-Ton).

Sense Antenna und Mode-Selector

Der ADF-Mode-Selector hat mehrere Stellungen:

Modus	Funktion
ADF (oder COMP)	Normaler Peilungs-Modus — Nadel zeigt zur Station
REC oder ANT	Wenn auf REC oder ANT gesetzt, erfolgt der Empfang nur über die Sense Antenna und Peilen ist nicht möglich ("if the mode selector of an ADF receiver is set to REC or ANT the reception occurs via the sense antenna and direction finding is not possible") — nur Identifier-Hören
BFO / CW	Identifier-Modus für A0/A1-NDBs (siehe oben)
TEST	Mit der TEST-Taste, die an vielen ADF-Geräten installiert ist, wird der Betrieb des Funk-Empfangsgeräts geprüft ("using the TEST button installed on many ADF devices, the operation of the radio station is checked") — typisch wird die Nadel um 90° ausgelenkt; nach Loslassen kehrt sie zur korrekten Position zurück

Genauigkeit und Fehlerquellen

Aufgrund möglicher Fehler des ADF (Receiver Error, Ground Error, Quadrant Error) muss ein Fehler von bis zu ±5° pro Peilung erwartet werden ("due to possible errors of the ADF (Receiver error, ground error, quadrant error) an error has to be expected for every bearing of up to +/-5°").

Limitationen / Fehlerquellen — Wellenausbreitung

Twilight / Nacht-Effekt

Tag: Signal als Bodenwelle (Ground Wave) — stabil.
Nacht: zusätzlich Skywave (ionosphärische Reflexion) — überlagert Bodenwelle → ungenaue oder schwankende Peilung, insbesondere bei Sonnenauf- und -untergang.
Konsequenz: ADF kann während der Dämmerung ungenau arbeiten ("an ADF can operate inaccurately during twilight").

Coast Effect / Küsten-Effekt

NDB ist am stärksten vom sogenannten Shoreline Effect betroffen ("NDB is the most affected by the so-called shoreline effect").
Beim Übergang von Wasser auf Land bricht das Signal — bis ca. ±10°.
ADF kann durch den Küsteneffekt falsche Peilungen liefern ("the ADF can deliver false bearings due to the coast effect").

Mountain Effect / Gebirgs-Effekt

Reflexionen an Bergen verursachen falsche Peilungen.

Gewitter-Effekt / Lightning

Blitze enthalten starke LF/MF-Energie → die ADF-Nadel kann auf den Blitz zeigen statt auf das NDB.
Der ADF liefert unbrauchbare Anzeigen in der Nähe von Gewittern ("the ADF delivers unusable indications in the vicinity of thunderstorms").
Blitze, Berg- und Küsteneffekt beeinflussen die Anzeige des Radio-Kompasses ("lightning, mountain and coast effect affect the indication of the radio compass").

Ionosphären-Interferenz bei Nacht

Interferenz von Funkwellen durch Reflexion an oder in der Ionosphäre kann im MF-Bereich (NDB) in der Nacht erwartet werden ("interference of radio waves due to reflection at or in the ionosphere can be expected in the medium frequency band (NDB) at night").

Einsatz

Anflug-Hilfen: einige Plätze haben NDB-Anflüge (sog. Non-Precision Approach, NPA).
Streckennavigation: in entlegenen Gebieten (Afrika, Pazifik) noch verbreitet.
Backup zum VOR.
NDB sind für Anflug- und Streckennavigations-Hilfen verwendet ("NDB are used for approach and en-route radio aids").

Aussterben

NDBs werden weltweit schrittweise abgebaut:

USA: das meiste Netz bereits abgeschaltet (FAA AIM).
Europa: viele NDBs deaktiviert, in EASA-Staaten zunehmend Ersatz durch GNSS-Anflüge.
Deutschland: nur noch wenige NDBs in Betrieb.
Aktuelles AIP / NOTAM prüfen — viele auf Karten eingezeichnete NDBs sind nicht mehr in Betrieb.

Worked Example

Flugzeug-MH = 060°.
ADF zeigt RB = 330° (also Nadel zeigt 30° nach links über die Längsachse hinaus).
MB zur Station = MH + RB = 060° + 330° = 390° → mod 360° = 030°.
→ Station liegt magnetisch nördlich-nordöstlich (030°) vom Flugzeug.