儀表著陸系統(tǒng)信號頻域測試與分析

王韜

摘 要：儀表著陸系統(tǒng)是民用航空導(dǎo)航系統(tǒng)重要組成部分，目前各保障單位對于設(shè)備的基礎(chǔ)維護(hù)與測試通常從時域出發(fā)，然而對于強(qiáng)度較小的信號，測試結(jié)果往往無法精準(zhǔn)。從頻域角度，可以實現(xiàn)對信號各頻點的強(qiáng)度精準(zhǔn)測量，基于頻譜儀的測量，可以實現(xiàn)單天線的信號成分測量及計算，確定單天線DDM的準(zhǔn)確性以及調(diào)整發(fā)射機(jī)SBO輸出信號，實現(xiàn)反饋OFFSET的精確調(diào)整。

關(guān)鍵詞：儀表著陸系統(tǒng);頻譜儀;頻域

0 引言

儀表著陸系統(tǒng)信號主要采用調(diào)幅波，通過CSB信號和SBO信號的空間合成，來實現(xiàn)空中導(dǎo)航作用。我們大多數(shù)情況下對設(shè)備的測試測量都采用功率計、示波器、外場測試儀等儀器儀表，均是在時域下的測量。頻域分析是在頻域內(nèi)對信號的各頻率分量進(jìn)行單獨分析，以獲得信號的多種參數(shù)。通過頻譜分析儀可對信號的頻譜進(jìn)行分析，顯示信號的頻譜分布圖，從而很容易測量一個信號的頻率、功率，諧波分量，調(diào)制假信號和噪聲等。通過各頻點信號強(qiáng)度的精準(zhǔn)測量可以幫助我們對設(shè)備信號進(jìn)行更直觀的分析、更精準(zhǔn)的調(diào)試，以實現(xiàn)單天線DDM測試以及SBO通道的OFFSET精確校準(zhǔn)。

1 單天線DDM測試

以航向信標(biāo)為例，航向信標(biāo)通過天線陣向空中輻射CSB信號和SBO信號。CSB信號是150Hz和90Hz調(diào)制的兩個調(diào)幅信號的和信號，其時域表達(dá)式為

根據(jù)和差化積公式：

因此在頻譜分析儀上，可以在中心頻率ω、ω±150、ω±90的頻點上得到相應(yīng)強(qiáng)度的信號。同理SBO信號為抑制載波的邊帶信號，在頻譜分析儀上的ω±150、ω±90的位置上看到相應(yīng)的信號。根據(jù)儀表著陸信號合成原理，天線同時輻射CSB和SBO信號，因此在同一天線中兩個信號進(jìn)行疊加，根據(jù)DDM的計算公式：

即可以計算出各個天線的DDM值。DDM為90Hz和150Hz信號的調(diào)制度差，即，這樣我們就可以根據(jù)頻譜儀中各個邊帶分量與載波分量的幅度比，計算出DDM并與DDM公式計算的理論值比較，來準(zhǔn)確的判斷天線中輻射的信號是否正確。以NORMARC 7220A的7號天線為例，圖1是該天線的余隙信號波形。

2 發(fā)射機(jī)SBO OFFSET通道調(diào)整

由于在頻譜儀上載波信號和邊帶信號可以直觀的顯示，那么我們可以直接通過分析載波和邊帶信號對設(shè)備產(chǎn)生的CSB信號和SBO信號進(jìn)行分析。在NORMARC 7000B設(shè)備中，信號采用IQ調(diào)制的方式生成。其中每一路I（或Q信號）均由本身信號和其通過解調(diào)的反饋信號即I*（或Q*）通過誤差放大器控制，保證信號的穩(wěn)定。反饋信號在解調(diào)過程中會引入直流分量，導(dǎo)致合成的信號波形變化。NORMARC 7000B設(shè)備可以通過軟件分別調(diào)整IQ信號的OFFSET值來消除直流分量。以SBO信號為例，當(dāng)I通路選定進(jìn)入測試模式時，系統(tǒng)將切斷Q信號通路，使得SBO輸出僅為I通路信號，這時我們將頻譜儀通過耦合接入SBO信號輸出端，由于SBO信號為抑制載波的邊帶信號，如果信號中摻雜直流信號，那么在頻譜儀上可以看到明顯的載波分量（如圖4所示），我們可以通過調(diào)整相應(yīng)的OFFSET值使得載波分量最小，即使得頻譜分析儀上載波頻率處的信號值最小，這樣就可以消除解調(diào)過程中引入的直流分量。

同理我們還可以根據(jù)邊帶信號和載波信號的比值來計算得出SBO信號的載波與調(diào)制信號的抑制比。同樣以圖4為例，載波抑制比為68-36=32db。

3 結(jié)語

綜上所述，我們可以通過頻域?qū)x表著陸信號進(jìn)行直觀分析，通過天線耦合信號測量天線中合成信號是否正常，加深對設(shè)備信號合成的理解，并且通過信號波形對設(shè)備進(jìn)行檢測、調(diào)試、維護(hù)，從而提高設(shè)備維護(hù)人員的日常維護(hù)排故水平。