全向信標(biāo)邊帶天線系統(tǒng)排故思路

趙軍翰

摘 要：本文通過(guò)全向信標(biāo)設(shè)備的一次故障為例，討論DVOR邊帶天線系統(tǒng)故障以及排故思路。

關(guān)鍵詞：全向信標(biāo)設(shè)備；邊帶天線系統(tǒng)；排故思路

中圖分類(lèi)號(hào)：TN820 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）06-0067-02

DVOR全稱(chēng)為甚高頻全向信標(biāo)，是國(guó)際民航組織標(biāo)準(zhǔn)的近程導(dǎo)航設(shè)備，通過(guò)飛機(jī)上的接收機(jī)儀表利用多普勒效應(yīng)（多普勒效應(yīng)就是由于某種輻射源，如聲源、光源或其他波源的運(yùn)動(dòng)，或觀察者的運(yùn)動(dòng)，使觀察者所接收的聲頻、光頻或其他的頻率發(fā)生改變的一種現(xiàn)象）比較兩個(gè)30Hz信號(hào)之間的相位后判斷出磁方位。兩個(gè)30Hz信號(hào)在磁北方位上相同，而在其他方位上兩個(gè)30Hz的相位差與該方位（相對(duì)與磁北順時(shí)針?lè)轿唬┦且灰粚?duì)應(yīng)的（如圖1所示）。

本文通過(guò)對(duì)DVOR設(shè)備的一次故障的分析、排除過(guò)程為例，討論DVOR天線系統(tǒng)故障的基本排故思路。

1 故障現(xiàn)象

2011年冬天發(fā)現(xiàn)全向信標(biāo)設(shè)備的Distortion on det.USB-LSB（USB為上邊帶信號(hào)、LSB為下邊帶信號(hào)）這個(gè)參數(shù)出現(xiàn)了增大的現(xiàn)象（如圖2黑框中數(shù)據(jù)所示）最大時(shí)達(dá)到75%，正常值為15%左右（如圖3黑框中數(shù)據(jù)所示）。DVOR信號(hào)輻射是由兩大部分（載波輻射和邊帶輻射）共同完成的。圓心位置的中央天線輻射載波（Fo）；位于直徑13.5m左右的圓周上的邊帶天線輻射兩個(gè)邊帶（上邊帶Fo+9960Hz、下邊帶Fo-9960Hz）。

2 故障定位

如圖4所示，該電路為混合信號(hào)發(fā)生器BSG-D中的一部分，該部分主要功能為：測(cè)量邊帶相位控制與監(jiān)視信號(hào)的相位差，產(chǎn)生天線的監(jiān)視信號(hào)。

圖3和圖4中的數(shù)據(jù)正是來(lái)自于該部分的信號(hào)，因此判斷應(yīng)該為某一個(gè)或幾個(gè)邊帶電纜和邊帶天線故障導(dǎo)致的參數(shù)異常。

THALES DVOR4000設(shè)備采用50根邊帶天線和1根中央天線輻射信號(hào)（如圖5所示），51個(gè)邊帶天線在物理構(gòu)造上是相同的；51根電纜在電氣長(zhǎng)度上是相同的，物理長(zhǎng)度基本相同。

上下邊帶信號(hào)分別分為USB SIN/USB COS和LSB SIN/LSB COS，將50根邊帶天線分為兩組，每組25根。其中USB從1#天線開(kāi)始，USB SIN依次在1#-3#-----47#-49#天線輻射，USB COS依次在2#-4#-----48#-50#天線輻射；LSB從26#天線開(kāi)始，LSB SIN依次在26#-28#--22#-24#天線輻射，LSB COS依次在27#-29#----23#-25#天線輻射。

上下邊帶與載波信號(hào)在空間合成，進(jìn)行調(diào)幅，因此全信號(hào)表達(dá)式為：

由公式可以看到，影響DVOR全信號(hào)合成比較大的兩個(gè)因素分別是上下邊帶的相位和幅值，如果上下邊帶幅值不一致，則在上下邊帶合成的載波相位就會(huì)出現(xiàn)很大的諧波成分，因此在DVOR設(shè)備正常發(fā)射過(guò)程中，我們必須保證邊帶合成相位與載波相位同相。利用設(shè)備自帶的監(jiān)控軟件控制設(shè)備50根邊帶天線單獨(dú)輻射信號(hào)，發(fā)現(xiàn)32號(hào)天線與其它天線的參數(shù)存在很大差異。經(jīng)過(guò)與31號(hào)和33號(hào)電纜、天線分別對(duì)調(diào)測(cè)試，排除32號(hào)天線陣子的故障，確定32號(hào)電纜故障。擰下31號(hào)、32號(hào)和33號(hào)電纜，使用射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)三根電纜的損耗和相位進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，發(fā)現(xiàn)三根電纜的損耗相差不大，但31號(hào)和33號(hào)電纜的相位是74°，而32號(hào)電纜的相位是-123°，造成這種現(xiàn)象主要原因應(yīng)該是邊帶電纜兩端的電纜頭虛接或射頻電纜主體受損。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢查，邊帶電纜兩端的電纜頭連接良好，且密封無(wú)損壞；退掉電纜外的不銹鋼保護(hù)管，發(fā)現(xiàn)不銹鋼保護(hù)管保護(hù)的電纜有一段變形，大概1米多長(zhǎng)（如圖6所示），這就是造成電纜相位變化的原因。

3 引起故障的主要原因

在退掉32號(hào)電纜外的不銹鋼保護(hù)管時(shí)，里面流出大量的水。經(jīng)分析電纜變形的原因應(yīng)該是由于不銹鋼保護(hù)管兩端沒(méi)有封閉，懸掛在地網(wǎng)下邊（如圖7所示）。秋冬季節(jié)，懸掛在地網(wǎng)上方或天線下發(fā)的雨雪和冰面融化沿著電纜頂端流入保護(hù)管內(nèi)，晚上結(jié)冰，循環(huán)往復(fù)，導(dǎo)致不銹鋼保護(hù)管內(nèi)不斷結(jié)冰。結(jié)冰處隨時(shí)間的變化，冰體越積越大，由于外部保護(hù)管的硬度較強(qiáng)，所以結(jié)冰處向內(nèi)擠壓，將電纜擠壓變形。

4 故障的解決方法

為了排查故障，只能將這段變形的電纜剪掉，并修剪未變形電纜的電氣長(zhǎng)度與其它電纜的電氣長(zhǎng)度一致（74°）。由于剪掉這一段變形的電纜后，電纜物理長(zhǎng)度不夠，所以只能將32號(hào)電纜與中央天線電纜對(duì)調(diào)（中央天線在設(shè)備機(jī)房屋頂?shù)恼戏剑厧炀€距離設(shè)備機(jī)房有6.75米的距離），將32號(hào)電纜變形的一段剪掉，修剪其電氣長(zhǎng)度與中央天線一致，作為中央天線的發(fā)射電纜，將原中央天線的電纜作為邊帶電纜使用（51根天線電纜在物理長(zhǎng)度不同，電氣長(zhǎng)度上相同時(shí)，對(duì)設(shè)備信號(hào)的發(fā)射并不造成影響）。連接好電纜，重新開(kāi)機(jī)后，Distortion on det.USB-LSB參數(shù)恢復(fù)了正常。經(jīng)校飛后，確認(rèn)設(shè)備工作正常，該設(shè)備提供使用。

此時(shí)，設(shè)備的故障問(wèn)題已經(jīng)解決了，但如何解決日后電纜不銹鋼保護(hù)管不再進(jìn)水問(wèn)題呢？在此我們做了以下一套方案：

首先將不銹鋼保護(hù)管的中心位置用鋼絲（1）吊起，使其與機(jī)房頂部保持良好的距離。然后將不銹鋼保護(hù)管的兩端用較粗的鋼絲（2、3）支撐住，在水平位置上低于中心位置（如圖8所示）。這樣雪水只能沿著電纜底部流出，以免流入管中，造成擠壓電纜的現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)全向信標(biāo)設(shè)備的一次故障分析和解決方法進(jìn)行了分析和討論。

在這次故障的分析、討論及解決的過(guò)程中，希望大家可以對(duì)DVOR設(shè)備邊帶天線系統(tǒng)的故障與如何解決該方面問(wèn)題提供一些幫助。由于水平有限，文中難免出現(xiàn)不足之處，希望各位領(lǐng)導(dǎo)和同事給予批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)

[1]《DVOR 4000 VHF Omnidirectional Radio Range Technical Manual》設(shè)備說(shuō)明書(shū).

[2]DVOR4000 Part 2 Operation and Maintenance.

[3]DVOR4000 Part 1 Equipment Description.