NM7000A型儀表著陸系統(tǒng)航向天線陣優(yōu)化調(diào)整

崔明旭

摘 要：本文介紹了NM7000A型儀表著陸系統(tǒng)航向天線優(yōu)化調(diào)整的主要步驟，重點(diǎn)介紹了前期儀器儀表的準(zhǔn)備工作，相關(guān)電纜和器件的測(cè)量工作，安裝調(diào)試工作和外場(chǎng)測(cè)試工作。給出了優(yōu)化調(diào)整的工作方法和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)化調(diào)整后，儀表著陸系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定，工作成效顯著。

關(guān)鍵詞：儀表著陸系統(tǒng);航向天線;優(yōu)化調(diào)整

中圖分類號(hào)：V261.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）14-0091-02

0 引言

2014年12月期間，沈陽桃仙機(jī)場(chǎng)24號(hào)航向設(shè)備多次出現(xiàn)DC-LOOP瞬時(shí)告警，隨即恢復(fù)正常的現(xiàn)象。由于故障時(shí)間特別短，并未查出直接原因，但是經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)航向天線尾板上的電路板存在銹蝕現(xiàn)象、射頻分配網(wǎng)絡(luò)箱內(nèi)鐵殼電感有裂縫、室外電纜頭也有不同程度的腐蝕生銹、在天線腔體內(nèi)找到一些昆蟲尸體等。

設(shè)備室外器件的老化、生銹，昆蟲的爬行等都有可能造成設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化，導(dǎo)致設(shè)備預(yù)警或告警關(guān)機(jī)，因此有必要對(duì)航向設(shè)備室外部分進(jìn)行維修、更換。2015年5月我們對(duì)航行天線系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

1 故障現(xiàn)象與故障定位

2014年12月期間，航向設(shè)備多次出現(xiàn)告警，很快恢復(fù)正常的現(xiàn)象。通過對(duì)告警數(shù)據(jù)的回放，發(fā)現(xiàn)是DC-LOOP0參數(shù)告警。告警時(shí)的參數(shù)大于55。

DC-LOOP的信號(hào)流程（見圖1）為：從MO1212板中產(chǎn)生一個(gè)4.77V的直流電壓，通過扁平電纜經(jīng)CI1210轉(zhuǎn)接板送至天線分配單元ADU，再由ADU通過同軸電纜送入航向天線陣子、前置板FB1526、尾板MO1525，最后送至監(jiān)控混合網(wǎng)絡(luò)MCU。當(dāng)天線陣子、天線前置板FB1526、尾板MO1525這條通路中有斷路時(shí)，天線分配單元ADU中的對(duì)應(yīng)電容數(shù)值升高，DC-LOOP參數(shù)就會(huì)告警。

通過查看告警時(shí)的監(jiān)控回放，CL，DS，CLR，NF參數(shù)均無告警，CLR數(shù)值升高。使用外場(chǎng)接收機(jī)對(duì)天線陣進(jìn)行外場(chǎng)測(cè)試，結(jié)果正常，初步判斷是監(jiān)控系統(tǒng)的問題。查看設(shè)備說明書，DC-LOOP0對(duì)應(yīng)的是A1，A2，A15，A16號(hào)天線。打開天線罩對(duì)天線本體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)天線尾板覆銅線及電阻腐蝕嚴(yán)重，初步判斷DC-LOOP告警由天線尾板MO1525腐蝕虛連造成。

2 更新改造的準(zhǔn)備工作

2.1 儀器儀表的準(zhǔn)備

首先是儀器儀表、工具的準(zhǔn)備工作。本次更新改造主要需要如下儀表：數(shù)字萬用表、網(wǎng)絡(luò)分析儀、外場(chǎng)接收機(jī)、30dB衰減器、水平觀測(cè)儀等。另需要工具與定檢時(shí)相同。

2.2 尾板對(duì)比測(cè)試

為保證尾板物理性能都是相同且完好的。使用數(shù)字萬用表電阻檔分別測(cè)量射頻電纜頭與外殼之間的電阻、MO1525尾板取樣孔之間的電阻、尾板上右側(cè)取樣孔與RF射頻電纜頭中心之間的電阻值（應(yīng)該很?。?，并進(jìn)行對(duì)比，選數(shù)值相近的尾板置于天線陣中心。

2.3 射頻電纜測(cè)試

為保證新電纜的電氣長(zhǎng)度一致，保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，最大限度減少發(fā)射信號(hào)相位差，要求ADU至天線振子的發(fā)射電纜的電氣長(zhǎng)度相等，電氣傳輸相位誤差不大于±2°。

設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀中心頻率并單端口校準(zhǔn);將電纜在天線陣附近找一平坦處打開包裝，按標(biāo)簽分出發(fā)射電纜和監(jiān)控電纜，自然平放在室外，用肉眼觀察兩組電纜的物理長(zhǎng)度是否一致;使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量電纜的電氣度數(shù)，記錄到表中，比較相對(duì)值;如有異常做好標(biāo)記，當(dāng)全部測(cè)量完成后，再做適當(dāng)修剪。

檢查電纜無明顯損傷，電纜標(biāo)志清楚正確，電纜頭安裝牢固，無松動(dòng);測(cè)試時(shí)注意電纜彎折角度不宜過大，彎曲半徑不能小于電纜直徑的15倍或小于15cm;室外溫度會(huì)對(duì)電纜的電氣長(zhǎng)度造成影響，所以測(cè)量時(shí)，要選擇相對(duì)溫度恒定時(shí)間段進(jìn)行測(cè)量，并且測(cè)量的速度要快。

2.4 ADU單元測(cè)試

為保證航道/余隙CSB或SBO信號(hào)輸入端與各個(gè)天線輸出端之間的傳輸特性。測(cè)量時(shí)，除被測(cè)端口外的其余端口均應(yīng)接匹配負(fù)載。實(shí)際測(cè)量值與標(biāo)稱值的相對(duì)誤差幅度不大于0.5dB，相位不大于5°。

設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀雙端口校準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)單元上每個(gè)輸入口和輸出口進(jìn)行雙端口測(cè)量相對(duì)幅度和相對(duì)相位，和說明書上要求的標(biāo)稱值進(jìn)行比較，如誤差較小則做適當(dāng)調(diào)整;如誤差較大，則不能使用。

3 改造工作的實(shí)施

首先拆卸天線尾板、發(fā)射電纜、監(jiān)控電纜、ADU、MCU等，注意保持拆卸下來的器件要完整，不要損傷。然后安裝新ADU、天線尾板、發(fā)射電纜、監(jiān)控電纜等。

安裝前，先清潔安裝位置的灰塵;監(jiān)控信號(hào)采樣點(diǎn)的兩個(gè)螺栓盡量用原廠螺栓，其他用于固定的螺栓可以選擇購(gòu)買的螺栓。

機(jī)柜到ADU射頻電纜須進(jìn)行電氣長(zhǎng)度測(cè)量，可通過修剪電纜實(shí)現(xiàn)航道CSB、航道SBO之間，以及余隙CSB、余隙SBO之間電纜電氣等長(zhǎng)，傳輸相位誤差小于±1°，幅度誤差小于±0.5db。航道及余隙兩組電纜之間也建議做到上述要求。

在更換電纜的同時(shí)，使用吹風(fēng)機(jī)，抹布清潔天線腔體內(nèi)的灰塵及昆蟲尸體。在尾板的下端放入鋼絲球，防止昆蟲的進(jìn)入。

更換完成后，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試所有天線振子從發(fā)射到監(jiān)控耦合回路的傳輸增益，傳輸增益的相位偏差應(yīng)小于±3°，幅值偏差應(yīng)小于±1.5dB。網(wǎng)絡(luò)分析儀需雙端口校準(zhǔn)，1端口接ADU，2端口接MCU，形成回路，記錄數(shù)值。

為了確保天線振子具有良好的匹配性，需使用網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)每一個(gè)天線振子的回波損耗進(jìn)行測(cè)試。一般要求回波損耗優(yōu)于-20dB。

最后調(diào)整發(fā)射機(jī)、監(jiān)控器等設(shè)備參數(shù)，按說明書要求，預(yù)先設(shè)置發(fā)射機(jī)、監(jiān)控器的各項(xiàng)參數(shù)。

4 改造后的外場(chǎng)測(cè)試

4.1 航道及余隙發(fā)射機(jī)CSB/SBO初步定相

航道定相一般選擇在跑道中心線及兩側(cè)距離航向天線陣600-1000米處選取三個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，余隙定相一般選擇距航向天線陣300-500米，偏離航道中心線10-20度的坐標(biāo)點(diǎn)。

進(jìn)行航道CSB/SBO定相時(shí)，須關(guān)閉余隙發(fā)射機(jī)，在上述三個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)利用外場(chǎng)接收機(jī)測(cè)試DDM值，通過調(diào)整航道發(fā)射機(jī)SBO相位，使DDM值均最接近0，一般不超過10μA;之后將航道SBO相位增加或減少90°，設(shè)置SBO相位，使得跑道中心線兩側(cè)150Hz和90Hz占優(yōu)方向正確。

進(jìn)行余隙CSB/SBO定相時(shí)，須關(guān)閉航道發(fā)射機(jī)，在上述余隙測(cè)量位置，利用外場(chǎng)接收機(jī)測(cè)試DDM值，通過調(diào)整余隙發(fā)射機(jī)SBO相位設(shè)置，使DDM值接近于0，一般不超過10μA;之后將余隙SBO相位增加或減少90°，設(shè)置SBO相位，使得跑道中心線兩側(cè)150Hz和90Hz占優(yōu)方向正確。

4.2 天線配對(duì)測(cè)試

為了確保在跑道中心線上得到正確的航道位置，應(yīng)分別對(duì)每一對(duì)天線對(duì)進(jìn)行配對(duì)測(cè)試。在距天線陣300米至1500米的跑道中心線上，選擇一個(gè)前后移動(dòng)時(shí)測(cè)得DDM值變化較小的點(diǎn)為測(cè)試點(diǎn)。

在中間第一對(duì)天線配對(duì)時(shí)，只開啟開余隙發(fā)射機(jī)，其它天線配對(duì)時(shí)，單開航道發(fā)射機(jī)。天線分配單元的其它輸出端全都接假負(fù)載，通過修剪天線分配單元輸出至第一對(duì)天線振子的發(fā)射電纜，使跑道中心線上測(cè)試點(diǎn)測(cè)得的DDM 值最接近0，一般不大于±3μA，之后單開啟航道發(fā)射機(jī)，檢查此時(shí)的DDM值，一般不大于±1μA。

對(duì)于某對(duì)沒有饋送CSB信號(hào)的天線振子，測(cè)試時(shí)需保持相鄰一對(duì)有CSB信號(hào)的天線振子連接并工作，為目標(biāo)測(cè)試振子提供空間調(diào)制所需的載波。在跑道中心線上測(cè)試點(diǎn)測(cè)試合成信號(hào)的DDM值，應(yīng)不大于±1μA。

4.3 CSB/SBO最終定相

CSB/SBO最終定相是在天線對(duì)配相測(cè)試完成后進(jìn)行，操作方法和初始定相一致。

至此地面測(cè)試結(jié)束，等待飛行校驗(yàn)。

5 改造后效果

在優(yōu)化調(diào)整以前，見圖2，航道、余隙、寬度的DDM曲線數(shù)值非常不穩(wěn)定，每天有3微安的變化。優(yōu)化調(diào)整后，見圖3，曲線變得非常平整，效果明顯。建議各運(yùn)營(yíng)機(jī)場(chǎng)積極實(shí)施航向天線陣的優(yōu)化調(diào)整工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 《民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行保障與維護(hù)維修規(guī)程（AP-115-TM-2016-01）》[S].

[2] 《航空無線電導(dǎo)航設(shè)備測(cè)試要求第一部分：儀表著陸系統(tǒng)（AC-115-TM-2013-01）》[S].

[3] 《民航空管系統(tǒng)通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備巡檢、優(yōu)化統(tǒng)調(diào)與大修管理規(guī)定》[S].

[4] 《儀表著陸系統(tǒng)安裝調(diào)試及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（AC-85-TM-2015-01）》[S].