THALES DVOR臨界監控（Nextfield Monitoring）原理分析

王韜

摘 要：隨著民航的發展，DVOR常規的監控器無法滿足目前設備需要，因此臨界監控（Nextfield Monitoring）的方式被逐步應用。本文對DVOR臨界監控組成、原理、信號處理，處理路徑模式進行了深入研究，為DVOR設備維修、維護提供了理論依據。

關鍵詞：臨界監控；MDS-D；原理分析

中圖分類號：V351.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0017-02

傳統的DVOR設備均采用常規Field監控方式，即監控天線置于距中央天線60-200米處，但隨著城市建設的發展和目前大量新建機場均處于山區，為了不影響設備覆蓋距離，DVOR臺均采用了架高的方式，那么常規的監控方式在施工、維護、經濟方面都不能滿足要求，于是THALES廠家采用了臨界監控（Nextfield Monitoring）的方式來實現設備監控。

1 臨界天線的安裝與新的組件

（1）臨界天線一般安裝在靠近地網邊緣位置（最好安裝在距離中央天線11.5米之外），最多可安裝4個。（2）臨界天線新增加了監控分配開關（MDS-D）和射頻雙工器（位于載波通道的RFD1-C和位于邊帶通道的RFD2-SB）。（3）視頻信號處理器（MSP-CD）與常規監控處理器相同。

2 臨界監控原理

由于DVOR設備采用了空間調制的方式，那么只有兩個邊帶信號的幅度、相位相同在空間才可以合成一個標準的調幅波。而臨界天線位于地網邊緣，那么一對發射的邊帶天線與接收天線之間有距離差，天線接收到的9960Hz邊帶信號場強有很大的不同，而且上下邊帶信號的9960Hz副載波有較大的相位延遲誤差，無法獲得正常的調幅信號和調頻信號。當通過DVOR的單邊帶操作，30Hz調頻能通過臨界監控被準確地評估。因此臨界監控的原理是，一方面把接收到的臨界監控信號轉換為單邊帶信號去評估30Hz FM；另一方面，通過載波天線接收疊加的上邊帶和下邊帶信號（USB+LSB）去評估9960Hz調制度（9960Hz AM）。

3 信號處理（DVOR-Nextfield）

臨界監控信號處理通過了MDS-D板件（監控分配開關）實現。MDS-D板一方面獲取兩個臨界監控偶極子天線信號（可擴展為四個天線），另一方面獲取ASU組件PMC-D中的插入到CSB，LSB和USB的路徑中耦合器的耦合輸出信號。在每一個耦合器的正向耦合通道中有一個功分器，將部分信號送入MDS-D。通常用假負載短接的CSB耦合器反向耦合的載波信號也饋給MDS-D。MSP-CD1與MSP-CD2從MDS-D獲得RF輸入信號和3個AF信號進行處理。在MDS-D上的3dB定向耦合器均分這些信號用于兩部MSP，使其處理的信號完全相同。多工器允許選擇多達六路監控信號。

在30Hz FM和9960Hz調制度被評估前，臨界監控偶極子天線信號需要采取一種特殊方式進行處理。為了選擇必要的射頻信號，一個射頻開關組件的三個輸入信號被依次連接到MSP-CD的輸入端。這些射頻信號電平值通過MSP上可控衰減器（內置可控衰減的放大器）進行匹配。這三路射頻信號為：監控偶極子信號，USB+LSB和內部耦合的CSB信號。一個含3dB定向耦合器的輸出線——用作電平歸一化的傳感器信號A也加裝至MSP-CD上。給DFT1評估的信號（9960Hz信號包絡）從中央天線接收的邊帶信號中被提取，該信號的格式為：

[USB]+[LSB]-[載波天線反射信號]

用載波頻率（被限幅的CSB）與這些信號混頻，獲取包含上下邊帶信號的載波。混頻器1（M1）的9960Hz信號饋入多路復用器1，進行評估。需要注意，載波信號和USB+LSB信號矢量和應該有正確的射頻相位關系（機內定相），這個固定的相位關系用MDS-D上的一個用于移相的電位器進行調整。除邊帶信號USB+LSB外，中央天線返回的載波信號由來自載波通路上定向耦合器提取，作為干擾信號。該干擾信號比需要的USB+LSB信號最少大20dB。因此，中央天線的匹配大于20dB（最好不小于26dB，回波損耗值）。DFT2a/b（USB和LSB的30Hz FM）的評估信號從混頻器2（M2）獲取。

這些信號被混頻到2*9960Hz=19920Hz頻率，通過調頻檢波后提供給MSP-CD的多路復用器2。微處理器用控制信號“SB Select”選擇期望處理的邊帶信號。除此之外，混頻器2的輸出信號以9960Hz振幅的形式提供載波信號電平。該信號也饋入由10KHz高通濾波器和峰值檢波器組成的包絡評估電路。用DFT分析直流成分以測量射頻電平。

DFT3（30Hz AM）的評估信號由載波正向耦合信號提供。DFT的直流成分不作進一步處理作為射頻電平值，因為該信號通路只是處理發射機內部信號的通路。對來自臨界偶極子的信號作為的發射功率評估。DFT4（近場射頻電平值）信號從臨界偶極子信號包絡被取出，通過包絡檢波進行評估。邊帶天線故障監視功能評估從邊帶天線接收的載波信號。檢測到的邊帶信號DFT直流成分相當于載波信號電平。僅有兩路邊帶信號中的一路由ASU供給MSP-CD。臨界信號處理和MSP-CD，如圖1所示。

4 信號處理途徑和模式

下列評估由臨界監控提供：

計算/評估 信號源

30Hz AM CSB耦合器的正向信號

30Hz FM LSB近場 臨界天線偶極子

30Hz FM USB近場 臨界天線偶極子

10KHz 調制度 CSB耦合器反向信號

CSB射頻電平值 近場 臨界天線偶極子

射頻電平值 近場：用CSB混合LSB 臨界天線偶極子

射頻電平值 近場：用CSB混合USB 臨界天線偶極子

由于要兼容四個臨界偶極子天線，使用新的分組模式，每組五個通道（每個通道有64個中斷），共包含四個組。這四個偶極子的四個評估組以1.33秒周期進行重復。如果少于四個偶極子，對現有的偶極子信號的評估將更加頻繁。四個偶極子的信號測試刷新率是1.33秒（當測量30Hz AM時更頻繁），對于30Hz AM評估每隔一個通道出現一次。這就意味著每666ms被計算出來的真實方位只使用兩個臨界監控偶極子的信號。9960Hz AM，測試產生器信號和ASU組件的信號每1.33s被評估一次。BIT測量在前向信號中被評估。評估分組在理論上是相等的構建形式，按如下的時間序列分梯度：

組1從0s到1.33s；組2從1.33s到2.66s；組3從2.66s到4.0s。

表1顯示評估序列。

5 結語

通過原理分析，我們知道THALES DVOR臨界監控可以滿足設備運行，由于監控天線位于地網上方大大降低設備建設成本和運行維護成本。需要注意的是載波信號和USB+LSB信號的固定相位關系需要MDS-D上的電位器進行調整，應盡量保證監控天線與中央天線距離大于11.5米，減小天線陣影響，確保定相的準確性。

參考文獻

[1]DVOR 432 Technical manuals[Z].THALES.Milano.2011.endprint