DVOR VRB-52D設(shè)備監(jiān)控天線故障排查的分析和研究

摘? 要：多普勒甚高頻全向信標(biāo)（DVOR）是一種得到國際公認(rèn)的高精度近程相位測(cè)角導(dǎo)航系統(tǒng)，通常與測(cè)距儀（DME）合裝在一起為民航飛機(jī)提供極坐標(biāo)定位（ρ-θ定位）。其中INDRA AWA公司生產(chǎn)的DVOR VRB-52D導(dǎo)航設(shè)備在中國民航中應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)占有率位于前列。文章針對(duì)國內(nèi)某導(dǎo)航臺(tái)的DVOR VRB-52D設(shè)備近場(chǎng)監(jiān)控天線故障導(dǎo)致雙機(jī)關(guān)機(jī)的案例，淺談DVOR VRB-52D設(shè)備在近場(chǎng)監(jiān)控天線故障的分析排查與應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)航系統(tǒng);DVOR;監(jiān)控天線;故障分析

中圖分類號(hào)：TN929.5;V351.37? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2022）01-0106-03

Abstract： Doppler Very High Frequency Omnidirectional Range （DVOR） is an internationally recognized high-precision short-range phase angle measurement navigation system. It is usually combined with Distance Measure Equipment （DME） to provide polar positioning（ρ-θ Positioning） for civil aircraft. Among them， DVOR VRB-52D navigation equipment produced by INDRA AWA company is widely used in civil aviation of China， and its market share is in the forefront. Aiming at the case that the near-field monitoring antenna failure of DVOR VRB-52D equipment in a domestic navigation station leads to the shutdown of two computers， this paper discusses the analysis， troubleshooting and countermeasures of DVOR VRB-52D equipment in the near-field monitoring antenna failure.

Keywords： guidance system; DVOR; monitoring antenna; fault analysis

0? 引? 言

湖北省境內(nèi)的某導(dǎo)航臺(tái)于2008年更新為Indra AWA公司生產(chǎn)的DVOR VRB-52D導(dǎo)航設(shè)備。該型號(hào)設(shè)備主要由主備兩部發(fā)射機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)（包括近場(chǎng)監(jiān)控天線等）、天線系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)組成。針對(duì)該型號(hào)的設(shè)備，DVOR發(fā)射信號(hào)的正常與否的判斷，主要依據(jù)安裝在距離導(dǎo)航臺(tái)80至200米左右的近場(chǎng)監(jiān)控天線的接收DVOR設(shè)備輻射的信號(hào)。該近場(chǎng)監(jiān)控天線使用偶極子天線，偶極子天線接收到的信號(hào)通過饋線傳輸至DVOR設(shè)備的監(jiān)視器，監(jiān)視器對(duì)接收到的微小信號(hào)首先通過高頻小信號(hào)放大器進(jìn)行濾波放大，再經(jīng)過解調(diào)得到兩個(gè)用于定位的30 Hz基準(zhǔn)相位信號(hào)的30 Hz可變相位信號(hào)。得到兩個(gè)30 Hz低頻正弦信號(hào)后，再轉(zhuǎn)化為直流電平值與機(jī)內(nèi)預(yù)置的電平值進(jìn)行比對(duì)，判斷被測(cè)參數(shù)是否超過門限值，進(jìn)而決定是否發(fā)出故障告警和控制設(shè)備關(guān)斷切換。

1? 設(shè)備故障現(xiàn)象

某日，該導(dǎo)航臺(tái)DVOR設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致雙機(jī)關(guān)機(jī)，雙機(jī)均出現(xiàn)30 Hz基準(zhǔn)相位告警與識(shí)別告警，如圖1所示。技術(shù)人員數(shù)次嘗試重啟均無法正常開啟該設(shè)備。

為避免設(shè)備出現(xiàn)保護(hù)關(guān)機(jī)的情況，將DVOR設(shè)備開機(jī)后，即刻按下設(shè)備的告警抑制按鈕。在不出現(xiàn)關(guān)機(jī)保護(hù)的情況下對(duì)設(shè)備各參數(shù)檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備兩部發(fā)射機(jī)的參數(shù)例如：載波功率、上邊帶功率、下邊帶功率、駐波比等參數(shù)均正常（一號(hào)機(jī)及二號(hào)機(jī)發(fā)射機(jī)參數(shù)分別如圖2和圖3所示）。

通過設(shè)備的本地控制單元（CTU）面板查看DVOR設(shè)備的監(jiān)視器，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備監(jiān)視器的所有參數(shù)均偏低（一號(hào)機(jī)及二號(hào)機(jī)參數(shù)分別如圖4和圖5所示）：接收載波的電平值（Rx Carrier Level）為0.712 V，正常情況下該參數(shù)標(biāo)稱值為1 V;30 Hz基準(zhǔn)相位信號(hào)電平值（30 Hz AM Level）為0.752 V，正常情況下該參數(shù)標(biāo)稱值為1 V;副載波信號(hào)電平值（Subcarrier Level）為0.782 V，正常情況下該參數(shù)標(biāo)稱值為1 V;識(shí)別信號(hào)的電平值（Ident Level）為0.2 V，正常情況下該參數(shù)標(biāo)稱值為3.3 V。而就在設(shè)備故障的前幾天，該導(dǎo)航臺(tái)DVOR設(shè)備剛剛完成設(shè)備定期飛行校驗(yàn)的基準(zhǔn)徑向校準(zhǔn)與圓周校準(zhǔn)，飛行校驗(yàn)飛機(jī)檢查設(shè)備發(fā)射機(jī)參數(shù)均正常，技術(shù)人員查閱日常維護(hù)記錄發(fā)現(xiàn)此時(shí)的所有發(fā)射機(jī)參數(shù)均與平時(shí)巡視時(shí)所記錄的參數(shù)并無多大差別，且校飛完成后設(shè)備調(diào)試人員將監(jiān)視器所有的參數(shù)均調(diào)整到設(shè)備手冊(cè)中規(guī)定的預(yù)設(shè)標(biāo)稱值。

2? 排故思路與故障判斷

該DVOR設(shè)備的故障，由于設(shè)備出現(xiàn)雙機(jī)告警關(guān)機(jī)現(xiàn)象且雙機(jī)故障現(xiàn)象均相同，技術(shù)人員首先考慮是DVOR設(shè)備的公共部分故障，即：繼電器單元、發(fā)射天線、天線分配單元、監(jiān)控天線、監(jiān)控信號(hào)傳輸電纜等雙機(jī)公共部分。但也并不能排除出現(xiàn)設(shè)備雙機(jī)不同部件同時(shí)出現(xiàn)故障的情況。通過檢查設(shè)備發(fā)射機(jī)參數(shù)均為正常值、使用功率計(jì)測(cè)量雙機(jī)的載波功率，雙機(jī)均為100 W左右，因此可以初步排除兩部機(jī)的發(fā)射機(jī)故障可能。為了進(jìn)一步確認(rèn)DVOR設(shè)備的雙機(jī)發(fā)射機(jī)工作是正常的，技術(shù)人員使用導(dǎo)航設(shè)備配套的專用外場(chǎng)測(cè)試儀（PIR），在設(shè)備初裝時(shí)所設(shè)定的外場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)對(duì)該DVOR設(shè)備的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行檢查。通過檢查對(duì)比兩次的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該DVOR設(shè)備發(fā)射信號(hào)與臺(tái)站初裝時(shí)信號(hào)的參數(shù)一致，說明該DVOR設(shè)備的雙機(jī)發(fā)射機(jī)均工作正常。因此便將設(shè)備故障排查的重點(diǎn)放在DVOR設(shè)備雙機(jī)的監(jiān)視器或者監(jiān)控天線部分。由于設(shè)備故障前幾天才剛剛通過了校飛基本參數(shù)檢查，且校飛完成后調(diào)試人員對(duì)設(shè)備監(jiān)視器參數(shù)校準(zhǔn)至設(shè)備手冊(cè)規(guī)定的標(biāo)稱值，而故障前導(dǎo)航臺(tái)經(jīng)歷了較強(qiáng)的雨雪天氣，因此初步判定故障點(diǎn)出現(xiàn)在室外的監(jiān)控天線部分。

3? 故障驗(yàn)證與故障處理

在基本確定是室外近場(chǎng)監(jiān)控天線故障后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員爬至近場(chǎng)監(jiān)控天線鐵塔的頂部對(duì)設(shè)備近場(chǎng)監(jiān)控天線進(jìn)行檢查。通過檢查后發(fā)現(xiàn)，設(shè)備的近場(chǎng)監(jiān)控天線與監(jiān)控信號(hào)傳輸饋線的高頻接頭處出現(xiàn)松動(dòng)情況。該DVOR設(shè)備的監(jiān)控天線在此次故障前發(fā)生過一次故障，查閱故障處理記錄得知該信號(hào)傳輸饋線在上一次故障時(shí)已整體更換新的傳輸饋線。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)新的傳輸饋線與監(jiān)控天線存在接觸不良，松脫的情況，如圖6所示。

因此技術(shù)人員決定重新制作該N型金屬編織網(wǎng)射頻接頭。射頻接頭制作完成后，重新將近場(chǎng)監(jiān)控天線與傳輸饋線連接，設(shè)備開機(jī)，DVOR雙機(jī)設(shè)備恢復(fù)正常。但是，在設(shè)備開啟幾個(gè)小時(shí)之后，依舊繼續(xù)出現(xiàn)雙機(jī)告警關(guān)機(jī)現(xiàn)象，而且故障現(xiàn)象與之前的雙機(jī)故障現(xiàn)象完全相同。

再次出現(xiàn)該故障現(xiàn)象后，技術(shù)人員再次爬上近場(chǎng)監(jiān)控天線平臺(tái)，將監(jiān)控天線所使用的偶極子天線從固定桿子上取下，使用外場(chǎng)測(cè)試儀的信號(hào)接收天線代替該偶極子天線與傳輸饋線連接，設(shè)備恢復(fù)正常，且各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)稱值。重新將設(shè)備原有的偶極子天線接上后，微微移動(dòng)天線，設(shè)備時(shí)好時(shí)壞，且當(dāng)天線固定在某一個(gè)位置時(shí)，設(shè)備正常，但略微移動(dòng)則設(shè)備出現(xiàn)雙機(jī)告警現(xiàn)象。

查閱設(shè)備監(jiān)視器模塊圖紙，得知在設(shè)備的監(jiān)視器射頻放大與濾波單元（MRF）中，設(shè)計(jì)有自動(dòng)增益控制（AGC）電路，即：監(jiān)控天線的射頻通路所傳回的監(jiān)控信號(hào)只要在一定數(shù)值范圍內(nèi)，均可以通過該自動(dòng)增益控制（AGC）電路使得傳回的監(jiān)控信號(hào)維持在一個(gè)穩(wěn)定的電平值。技術(shù)人員用外場(chǎng)測(cè)試儀天線代替偶極子天線接入設(shè)備后，發(fā)現(xiàn)無論外場(chǎng)測(cè)試儀天線的位置如何變動(dòng)，無論外場(chǎng)測(cè)試儀天線如何抖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，設(shè)備均能夠正常工作，且查看監(jiān)視器各參數(shù)，接收載波的電平值（Rx Carrier Level）為1.05 V;30 Hz基準(zhǔn)相位信號(hào)電平值（30 Hz AM Level）為1.03 V;副載波信號(hào)電平值（Subcarrier Level）為1.03 V;識(shí)別信號(hào)的電平值（Ident Level）為3.1 V。所有監(jiān)控器的參數(shù)均能夠穩(wěn)定的保持在標(biāo)稱值上下。因此判定故障點(diǎn)出現(xiàn)在原本的偶極子天線處，具體故障原因分析可能是由于雨雪凝露導(dǎo)致了偶極子天線進(jìn)水，使得接收到的監(jiān)控信號(hào)超出MRF的自動(dòng)增益控制范圍，因此DVOR設(shè)備接收到的監(jiān)控信號(hào)的整體電平值偏低，無法進(jìn)行進(jìn)一步的解調(diào)操作，導(dǎo)致設(shè)備判斷為雙機(jī)發(fā)射機(jī)故障而告警關(guān)機(jī)。

鎖定設(shè)備故障后，將該設(shè)備的偶極子天線取下，拆解打開。在正常情況下，偶極子天線線圈的兩個(gè)端點(diǎn)應(yīng)該分別連接饋線的芯線與屏蔽層，但用使用萬用表測(cè)量偶極子的一個(gè)天線線圈端點(diǎn)與饋線芯線之間的通路時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩點(diǎn)之間呈高電阻狀態(tài)（基本處于開路狀態(tài)）。進(jìn)一步逐級(jí)排查發(fā)現(xiàn)該偶極子天線的連接饋線處于斷線狀態(tài)。因此，將該段饋線剪下，重新焊接一段新的饋線至偶極子天線的線圈，封裝完成后將該偶極子天線安裝至監(jiān)控天線平臺(tái)，監(jiān)控器的接收載波的電平值（Rx Carrier Level）為1.08 V;30 Hz基準(zhǔn)相位信號(hào)電平值（30 Hz AM Level）為0.996 V;副載波信號(hào)電平值（Subcarrier Level）為1.06 V;識(shí)別信號(hào)的電平值（Ident Level）為3.2 V，設(shè)備恢復(fù)正常。沒有再出現(xiàn)告警關(guān)機(jī)現(xiàn)象。

4? 結(jié)? 論

DVOR監(jiān)控系統(tǒng)（包括監(jiān)控天線，監(jiān)控電纜，設(shè)備監(jiān)控器等）對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行有著非常大的影響，DVOR設(shè)備對(duì)自身工作的正常與故障的判斷，很大部分來自對(duì)監(jiān)控天線接收回來的信號(hào)的檢測(cè)。對(duì)于DVOR設(shè)備而言，如果監(jiān)控系統(tǒng)不能提供正確的DVOR設(shè)備監(jiān)控信號(hào)，那么設(shè)備將認(rèn)定發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)不正確進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)雙機(jī)關(guān)機(jī)的情況。同時(shí)，不同于DVOR設(shè)備的發(fā)射機(jī)的雙機(jī)備份機(jī)制，監(jiān)視器部分特別是室外的監(jiān)控天線以及監(jiān)控信號(hào)傳輸電纜，設(shè)備廠家設(shè)計(jì)為雙機(jī)共用一套。而且監(jiān)控天線與監(jiān)控電纜均處在室外，監(jiān)控天線平時(shí)日曬雨淋，監(jiān)控電纜一般從監(jiān)控天線引出，通過埋地約0.8 m左右的深度接入導(dǎo)航臺(tái)的設(shè)備機(jī)房，當(dāng)導(dǎo)航臺(tái)站周邊施工時(shí)，電纜被挖斷的情況時(shí)有發(fā)生。而在DVOR設(shè)備的日常維護(hù)中，設(shè)備維護(hù)人員往往只是對(duì)設(shè)備發(fā)射部分的關(guān)注較多，卻忽視了設(shè)備監(jiān)控部分特別是室外的監(jiān)控電纜與監(jiān)控天線部分。因此，在今后的設(shè)備巡視維護(hù)過程中，導(dǎo)航設(shè)備維護(hù)人員對(duì)于監(jiān)控天線等室外單元的巡視檢查應(yīng)該引起的足夠的重視。

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作者簡介：郭衛(wèi)明（1966.09—），男，漢族，湖北浠水人，助理工程師，研究方向：民航通信、導(dǎo)航、監(jiān)視技術(shù)。