DVOR天線模擬單元設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)方案

趙志軍

（民航山西空管分局，山西 太原 030000）

DVOR天線模擬單元設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)方案

趙志軍

（民航山西空管分局，山西 太原 030000）

設(shè)計(jì)解決了DVOR天線模擬技術(shù)難題，在不用實(shí)際天線陣的情況下，對(duì)DVOR信標(biāo)發(fā)射機(jī)分離輸出的載波和上、下邊帶在監(jiān)控器接收端完成類(lèi)似空間調(diào)制，具備多普勒效應(yīng)。發(fā)射機(jī)的載波和邊帶輸出不經(jīng)天線發(fā)射直接處理成監(jiān)控天線得到信號(hào)的過(guò)程可以分為2部分，一部分是邊帶信號(hào)送至監(jiān)控天線（接收端）的頻移模擬，另一部分是48路邊帶與載波正確合成，即空間調(diào)制的模擬。通過(guò)嚴(yán)密計(jì)算，試驗(yàn)設(shè)計(jì)一組電氣長(zhǎng)度不同的射頻電纜，可以模擬邊帶頻移的效果。完成功率合路，模擬實(shí)現(xiàn)空間調(diào)制的辦法是采用分離器件自主進(jìn)行電路的研制，得到符合要求的監(jiān)控信號(hào)送給監(jiān)控器。

DVOR；天線模擬；邊帶信號(hào)；功率合路

1 研究目的和意義

導(dǎo)航設(shè)備測(cè)試、操作培訓(xùn)設(shè)施不足，無(wú)法為設(shè)備保障人員提供充分的故障模擬測(cè)試和實(shí)踐操作培訓(xùn)機(jī)會(huì)，影響技術(shù)水平的提高。用退役舊設(shè)備通過(guò)技術(shù)改進(jìn)搭建實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)，這樣既能滿足當(dāng)前的實(shí)際需求，又讓閑置的資源發(fā)揮效用，大量減少費(fèi)用。

分局于2011年底更新了AWA-51D型DVOR設(shè)備，為搭建培訓(xùn)操作平臺(tái)提供了條件。但是，功能完備的DVOR操作平臺(tái)必須模擬出與實(shí)際天線陣輻射信號(hào)特征一致的監(jiān)控器輸入信號(hào)。本設(shè)計(jì)解決了DVOR設(shè)備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)難題——天線模擬，在不用實(shí)際天線陣的情況下，將DVOR信標(biāo)發(fā)射機(jī)分離輸出的載波和上、下邊帶在監(jiān)控器接收端完成類(lèi)似空間調(diào)制。

2 總體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 DVOR實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)構(gòu)成

天線模擬單元作為一個(gè)功能相對(duì)完整的器件，通過(guò)自主設(shè)計(jì)及制作，并與51D型DVOR舊設(shè)備結(jié)合，構(gòu)成完整的實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)。模擬單元與DVOR天線相同，使用51D型DVOR信標(biāo)的載波和48個(gè)邊帶輸出，經(jīng)2個(gè)主要部分，即邊帶相移電纜和功率合成電路處理后形成符合指標(biāo)的監(jiān)控信號(hào)送回DVOR監(jiān)控器。DVOR信標(biāo)機(jī)發(fā)射功率為100 W，用于模擬單元時(shí)，要使用適宜的功率衰減器件控制載波大小，通過(guò)測(cè)量試驗(yàn)得到符合要求的載波功率。

2.2 項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)

模擬單元的邊帶相移電纜組件和功率合成電路是項(xiàng)目的核心研制內(nèi)容，也是2種關(guān)鍵技術(shù)。DVOR信號(hào)的特殊性在于其與載波分離的上、下邊帶信號(hào)在時(shí)序開(kāi)關(guān)控制下，沿直徑一定的圓周排列天線上模擬旋轉(zhuǎn)輻射，在固定的接收點(diǎn)邊帶頻率會(huì)有多普勒頻移效應(yīng)，同時(shí)經(jīng)30 Hz調(diào)頻的上、下邊帶在接收點(diǎn)與已調(diào)幅的載波再次完成空間調(diào)制后形成完整的DVOR信號(hào)。監(jiān)控天線就是得到了這樣一個(gè)信號(hào)，并送到監(jiān)控器進(jìn)行處理。

圖1 監(jiān)控信號(hào)行程變化示意圖

天線模擬將載波和邊帶輸出處理成監(jiān)控天線得到的信號(hào)。此過(guò)程分2個(gè)部分，上述已提到，在此不再贅述。第一個(gè)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)用圖1說(shuō)明。圖1中，L是中央天線，也是1，25號(hào)天線與接收點(diǎn)的行程。由此可見(jiàn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)上、下邊帶時(shí)，相對(duì)于L，2號(hào)天線減少的行程等于26號(hào)增加的行程，以此類(lèi)推，L3、L4分別與L27、L28產(chǎn)生相對(duì)減、增變化，這些行程可以經(jīng)計(jì)算得到。通過(guò)嚴(yán)密計(jì)算，設(shè)計(jì)一組電氣長(zhǎng)度不同的射頻電纜，可以模擬出邊帶頻移。第二個(gè)問(wèn)題是功率合路，模擬空間調(diào)制。功率合成器件可以向?qū)I(yè)射頻器件廠商提供設(shè)計(jì)方案和指標(biāo)后定制，但是由于器件的特殊性，成本會(huì)很高，因此本設(shè)計(jì)參考相關(guān)的射頻功率合成電路設(shè)計(jì)，采用分離器件進(jìn)行該電路的研制試驗(yàn)，得到合適的監(jiān)控信號(hào)送給監(jiān)控器，完成天線模擬任務(wù)。

為便于測(cè)量，設(shè)計(jì)一個(gè)耦合輸出檢測(cè)電路。作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的器件，天線模擬單元的幾個(gè)組成部分安裝在封閉不銹鋼材質(zhì)箱體中。完整的天線模擬單元包括載波、48路邊帶輸入口與監(jiān)控射頻輸出和一個(gè)檢波輸出口。采用檢波輸出設(shè)計(jì)時(shí)，電路需要用直流電源供電。

3 主要技術(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 一組（48路）不同長(zhǎng)度的邊帶信號(hào)電纜

根據(jù)DVOR天線陣的排列形式和設(shè)備技術(shù)原理，由于天線陣尺寸較大，且近場(chǎng)監(jiān)控天線必須在天線陣一定距離以外，方可實(shí)現(xiàn)可靠的信號(hào)監(jiān)控并送回給設(shè)備。由于確定頻率下天線尺寸（半徑）是固定的，這樣就可以通過(guò)計(jì)算得出邊帶天線的長(zhǎng)度及電氣指標(biāo)，通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)量和控制，并制作相應(yīng)的射頻接頭，即可完成邊帶天線的設(shè)計(jì)研制。

3.2 邊帶及載波功率合路電路

邊帶及載波功率合路實(shí)際上是將實(shí)際的監(jiān)控天線通過(guò)空間通路接收改為直接在功率合成板上進(jìn)行功率合成，通過(guò)參考相應(yīng)的射頻合成電路設(shè)計(jì)并制作電路板，最終可以實(shí)現(xiàn)合成模擬的DVOR51D監(jiān)控器輸入信號(hào)（數(shù)據(jù)指標(biāo)參照DVOR-51D手冊(cè)監(jiān)控器輸入信號(hào)相關(guān)指標(biāo)）。

4 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)可替代同型進(jìn)口裝置，節(jié)省經(jīng)費(fèi)，為導(dǎo)航設(shè)備維護(hù)單位提供實(shí)踐技能培訓(xùn)、測(cè)試設(shè)施，為人員技能提高和運(yùn)行水平提升發(fā)揮作用。

V241.6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.159

2095－6835（2017）21－0159－02

〔編輯：劉曉芳〕