LOC系統(tǒng)雙監(jiān)控器數(shù)據(jù)漂移故障處理與分析

馬宇申，吳麗華，蒿培培，王娜

（安徽民航機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司池州九華山機(jī)場(chǎng)分公司，安徽池州 247100）

0 引言

儀表著陸系統(tǒng)（ILS）是飛機(jī)進(jìn)近和著陸引導(dǎo)的國際標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。ILS工作在米波波段，通常ILS包括一個(gè)甚高頻（VHF）航向信標(biāo)臺(tái)（LOC）、一個(gè)超高頻（UHF）下滑信標(biāo)臺(tái)（GS）和幾個(gè)VHF指點(diǎn)信標(biāo)（MB）組成[1]。而池州九華山機(jī)場(chǎng)的ILS是挪威NORMARC公司生產(chǎn)的7000B系列第四代產(chǎn)品，包括31號(hào)LOC、13號(hào)GS、13號(hào)LOC，無MB，以測(cè)距機(jī)（DME）替代MB，與13號(hào)GS合裝，池州九華山機(jī)場(chǎng)ILS平面總體布局如圖1所示。

LOC為飛機(jī)提供對(duì)準(zhǔn)跑道的水平引導(dǎo)信號(hào)，GS為飛機(jī)提供對(duì)準(zhǔn)跑道的垂直引導(dǎo)信號(hào)，DME為飛機(jī)提供距離跑道入口端實(shí)時(shí)連續(xù)的距離信號(hào)。

圖1 池州九華山機(jī)場(chǎng)ILS平面總體布局

1 航向（LOC）系統(tǒng)

池州九華山機(jī)場(chǎng)LOC系統(tǒng)包括天線陣系統(tǒng)、天線分配（網(wǎng)絡(luò)）單元（ADU）、監(jiān)控器混合單元（MCU）、電源供給部分、ILS機(jī)柜（Cabinet）、遠(yuǎn)程控制（RC）和遙控維護(hù)監(jiān)控器(RMM)，如圖2所示。

圖2 池州九華山機(jī)場(chǎng)LOC系統(tǒng)框圖

天線陣系統(tǒng)由20根對(duì)數(shù)周期天線組成，一根對(duì)數(shù)周期天線由7個(gè)偶極子構(gòu)成。對(duì)數(shù)周期天線指的是天線特性以頻率對(duì)數(shù)為周期變化，具有寬帶特性的天線[2-3]。

ADU的作用是把來自于發(fā)射機(jī)的CSB航道（course）、SBO course、CSB 余隙（clearance）和SBO clearance等信號(hào)以一定的規(guī)則分配到20根對(duì)數(shù)周期天線上發(fā)射到空間。

MCU的功能主要是采樣從每根對(duì)數(shù)周期天線即將發(fā)射到空間的信號(hào)，混合以后經(jīng)數(shù)字處理成航道（CL）、位移靈敏度（DS）、余隙（CLR）以及從近場(chǎng)天線采樣回來的近場(chǎng)（NF）信號(hào)一同進(jìn)入監(jiān)控器[4]。

電源供給部分主要為系統(tǒng)提供24V電源以及直流/交流電源等。

ILS Cabinet包括雙發(fā)射機(jī)和雙監(jiān)控器組件。發(fā)射機(jī)組件產(chǎn)生所需的射頻功率電平和調(diào)制電平的ILS信號(hào)，在每個(gè)發(fā)射機(jī)中，射頻振蕩器都有獨(dú)立的course和clearance信號(hào)輸出端口，這兩個(gè)信道頻偏是10kHz[5]。監(jiān)控器的主要任務(wù)是當(dāng)LOC系統(tǒng)故障時(shí)產(chǎn)生告警，輸入到監(jiān)控器的信號(hào)主要是CL調(diào)制度差（DDM）、CL調(diào)制度和（SDM）、CL的射頻（RF），以及 DS（DDM、SDM、RF）、CLR（DDM、SDM、RF）與NF（DDM、SDM、RF）。監(jiān)控回路包括監(jiān)控器輸入模塊、MF1121A板和監(jiān)控器模塊，監(jiān)控器模塊圖如圖3所示。

圖3 監(jiān)控器模塊圖

MF1211A板對(duì)天線系統(tǒng)反饋回的ILS射頻信號(hào)解調(diào)，把基帶和射頻電平信號(hào)、CL和CLR信號(hào)的頻差數(shù)據(jù)信號(hào)送給監(jiān)控器[6-7]。

MO1212A模塊對(duì)導(dǎo)航參數(shù)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換和處理，并與已設(shè)置好的門限相比較，向集中控制室和RMS報(bào)告告警的位置。

TCA1218A為發(fā)射機(jī)控制組件，與監(jiān)控器告警總線、RMS總線和遙控總線相連接。

遙控單元用于塔臺(tái)和導(dǎo)航隊(duì)集中控制室，它提供系統(tǒng)工作狀態(tài)的指示燈，顯示預(yù)警燈、告警燈和可消除聲音告警的控制功能。RMM主要處理本地和遙控計(jì)算機(jī)的通信。

2 故障現(xiàn)象和故障處理分析

2.1 故障現(xiàn)象

2015年4月，池州九華山機(jī)場(chǎng)31號(hào)LOC出現(xiàn)CLR RF參數(shù)低于校驗(yàn)飛行所設(shè)置的預(yù)警門限2.72V，所以產(chǎn)生預(yù)警。

2.2 LOC發(fā)射機(jī)系統(tǒng)排查

根據(jù)故障現(xiàn)象，依次排查了LOC發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、電纜傳輸線路、監(jiān)控器系統(tǒng)以及外場(chǎng)環(huán)境。

（1）通過對(duì)31號(hào)LOC的course transmitter和clearance transmitter數(shù)據(jù)測(cè)量，并且在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)漂移的情況下持續(xù)觀察，數(shù)據(jù)記錄見表1。

表1 31號(hào)LOC雙發(fā)射機(jī)功率數(shù)據(jù)

利用示波器對(duì)TX toAir的兩個(gè)端口CSB COU和CSB CLR進(jìn)行了測(cè)量，波形如圖4和圖5所示。

圖4 CSB COU端口的波形輸出

（2）利用外場(chǎng)測(cè)試儀（PIR）對(duì)31號(hào)LOC天線陣外場(chǎng)左105m位置點(diǎn)在每隔1h進(jìn)行一次測(cè)試，數(shù)據(jù)如表2所示。

通過對(duì)表1、表2的測(cè)試數(shù)據(jù)和圖5波形的判斷，以及和技術(shù)保障中心所測(cè)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以判定外場(chǎng)場(chǎng)型結(jié)構(gòu)良好，排除發(fā)射機(jī)故障問題。

圖5 CSB CLR端口的波形輸出

表2 31號(hào)LOC外場(chǎng)105m處每隔1h的測(cè)試數(shù)據(jù)

2.3 傳輸線路邏輯傳輸特性的排查

（1）驗(yàn)證MCU端到機(jī)房機(jī)柜端的電纜邏輯傳輸特性是否存在問題。

表3 31號(hào)LOC的MCU與機(jī)房機(jī)柜端CLR、DS端調(diào)換前測(cè)量結(jié)果

表4 31號(hào)LOC的MCU與機(jī)房機(jī)柜端CLR、DS端調(diào)換后測(cè)量結(jié)果

通過對(duì)31號(hào)LOC的MCU端的CLR和DS端與機(jī)房機(jī)柜的CLR和DS端同步調(diào)換，CLR和DS端調(diào)換前的測(cè)量數(shù)據(jù)見表3，CLR和DS端調(diào)換后的測(cè)量數(shù)據(jù)見表4。

通過比較表3和表4的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)無明顯差異，說明從MCU端到機(jī)房機(jī)柜端的電纜邏輯傳輸特性具有良好的穩(wěn)定性能，對(duì)信號(hào)衰減無明顯影響。

（2）驗(yàn)證MCU端至20個(gè)天線陣子傳輸線纜邏輯傳輸特性是否存在問題。

通過逐一斷開MCU端至20個(gè)天線陣子傳輸線纜，20根天線陣子傳輸線纜性能良好，同時(shí)僅有A10和A11兩根線纜對(duì)CLR信號(hào)有直接影響，測(cè)量的數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 斷開MCU至A10和A11天線陣子時(shí)CLR數(shù)據(jù)記錄

2.4 監(jiān)控器系統(tǒng)的排查

技術(shù)人員利用萬用表對(duì)31號(hào)航向臺(tái)MF1211A板的各測(cè)試點(diǎn)電壓進(jìn)行了測(cè)量，MF1211A板射頻部分電路如圖6所示。

各測(cè)試點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)結(jié)果如表6所示。

圖6 MF1211A板射頻部分電路圖

表6 31號(hào)航向臺(tái)MF1211A板各測(cè)試點(diǎn)電壓值

根據(jù)表6的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這些測(cè)試點(diǎn)的電壓都比較明顯的低于標(biāo)準(zhǔn)電壓240mV，特別是CLR：TP1023測(cè)試點(diǎn)的電壓，相對(duì)于其它測(cè)試點(diǎn)電壓來說更加偏低。繼而技術(shù)人員對(duì)13號(hào)航向臺(tái)的MF1211A板電壓測(cè)量數(shù)據(jù)如表7所示。

把13號(hào)的這塊監(jiān)控板MF1211A板插入31號(hào)的機(jī)柜，發(fā)現(xiàn)13號(hào)的這塊MF1211A板的各測(cè)試點(diǎn)電壓變化了，測(cè)量數(shù)據(jù)如表8所示。

表7 13號(hào)航向臺(tái)MF1211A板各測(cè)試點(diǎn)電壓值

表8 13號(hào)航向臺(tái)MF1211A板插入31號(hào)機(jī)柜時(shí)的各測(cè)試點(diǎn)電壓值

根據(jù)表6、表7和表8的數(shù)據(jù)推斷，31號(hào)航向臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)是正常的，判斷外場(chǎng)環(huán)境對(duì)監(jiān)控板產(chǎn)生了直接影響，并且結(jié)合2.3節(jié)的實(shí)驗(yàn)證明，外場(chǎng)環(huán)境尤其對(duì)A10和A11兩個(gè)天線陣子影響最大。根據(jù)這一重要判斷，技術(shù)人員趕往天線陣位置查看外場(chǎng)環(huán)境，發(fā)現(xiàn)天線陣上方的避雷電纜稍微下垂，而A10和A11兩個(gè)天線陣子處于天線陣的正中間，下垂的避雷電纜與這兩根天線陣子距離最短，于是技術(shù)人員趕緊把避雷電纜的兩邊拉錨擰緊，使避雷電纜盡可能的處于水平，結(jié)果顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)立即恢復(fù)了正常，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常后數(shù)據(jù)監(jiān)控界面和工作狀態(tài)監(jiān)控界面分別如圖7和圖8所示。

圖7 31號(hào)LOC恢復(fù)正常時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控界面

圖8 31號(hào)LOC數(shù)據(jù)恢復(fù)正常時(shí)的工作狀態(tài)監(jiān)控界面

由圖8可以看出，此時(shí)設(shè)備1號(hào)發(fā)射機(jī)工作，NORMAL狀態(tài)燈為淺色。

3 結(jié)語

本文主要針對(duì)九華山機(jī)場(chǎng)31號(hào)LOC雙監(jiān)控器數(shù)據(jù)漂移故障問題，分別從發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、電纜傳輸線路、監(jiān)控器系統(tǒng)以及外場(chǎng)環(huán)境逐一排查，為故障排除提供了一種詳細(xì)的思路和步驟。同時(shí)，NORMARC7000系列儀表著陸系統(tǒng)對(duì)外場(chǎng)環(huán)境反應(yīng)靈敏，電磁和場(chǎng)地環(huán)境都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)誤差，因此，對(duì)于本次九華山機(jī)場(chǎng)的故障案例來說，對(duì)天線陣的避雷設(shè)施的安裝是極為重要的，同時(shí)技術(shù)保障中心等機(jī)場(chǎng)所屬的保障單位的對(duì)外場(chǎng)壞境的精心維護(hù)和巡視檢查亦同等重要。

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