Le DME est un ensemble comprenant un élément interrogateur embarqué et, au sol, un élément répondeur généralement associé à un VOR ou à un ILS. Il donne une information de distance oblique (et non pas de distance réelle) en milles nautiques (NM) par rapport à la balise au sol grâce à la mesure du temps de réponse. Un calculateur intégré au DME embarqué permet également d'obtenir la vitesse sol de l'avion en noeuds (kt) et le temps en minutes pour rejoindre la station. En passant à la verticale d'une station DME, l'instrument indique une hauteur au-dessus de la station. Le DME est un dérivé de l'équipement militaire TACAN (TACtical Air Navigation). Le TACAN est un système militaire identique au VOR-DME mais grâce auquel seule l'information de distance est utilisable par les aéronefs civils.
Schéma de principe du DME
Récepteur DME où sont affichées la distance oblique à la balise et la vitesse sol de l'avion
Fonctionnement :
Le DME fonctionne dans la gamme des ultra hautes fréquences (UHF de 962 MHz à 1213 MHz) et sa portée correspond à la portée optique, soit 200 NM (370 km) sur la plupart des appareils embarqués. La précision est de l'ordre de 0.2 NM (± 0.25% de la distance). Le DME possède donc une bonne précision.
Le principe du DME consiste à mesurer le temps qui s'écoule entre l'émission d'un signal radioélectrique codé en provenance de l'avion et la réponse émise par la balise au sol. Ces deux signaux utilisent un couple de fréquences différentes appelé canal. Le canal utilisable correspond à des fréquences UHF couplées selon les normes OACI (Organisation de l'Aviation Civile Internationale) à des fréquences VHF (108 MHz à 117.95 MHz) correspondant aux fréquences des balises VOR ou ILS affichables sur l'appareil. La fréquence du DME est appariée de façon automatique à la fréquence VHF du VOR ou de l'ILS auquel il est associé.
L'avion émet des paires d'impulsions (12 µs pour le mode X ou 36 µs pour le mode Y) d'interrogation espacées de manière aléatoire sur une fréquence donnée. La balise au sol va renvoyer le signal sur une fréquence décalée de ± 63 MHz (selon la fréquence d'interrogation) ce qui permet d'éliminer les échos sol, les interrogations des autres avions et de régénérer le signal. Le récepteur de bord capte les impulsions de réponse (le temps écoulé entre l'envoi de l'impulsion d'interrogation et la réception de l'impulsion réponse est transformé en distance). A la réception, il existe deux phases consécutives :
La phase « recherche » durant laquelle l'avion émet environ 150 interrogations par seconde afin de déterminer rapidement un intervalle constant de temps entre l'émission et le retour du signal (temps aller-retour + temps de traitement de l'information par la balise au sol égal à 50 µs). Lorsque le récepteur de bord reconnaît en réponse 50% des paires d'impulsions qu'il a émis, il calcule la distance et passe en phase « poursuite » .
La phase « poursuite » durant laquelle l'avion émet 10 à 30 interrogations par seconde pour actualiser le résultat de ses calculs.
Le DME est quasi insensible aux perturbations atmosphériques. Il se sature aux environs d'une centaine d'avions. En cas de saturation, le DME répondra aux avions ayant les émissions les plus fortes. Les avions en surplus ne reçoivent pas d'information.