DVOR天線安裝調試

莫書奮 / 中國民用航空中南地區空中交通管理局

DVOR天線安裝調試

莫書奮 / 中國民用航空中南地區空中交通管理局

文章介紹了導航設備DVOR（多普勒全向信標）的工作原理，在此基礎上詳細地介紹了天津七六四廠生產的國產DVOR天線在中國民航的首次安裝和調試，包括邊帶天線與載波天線的安裝，以及設備的最終調試，講述了國產DVOR天線在民航首秀的整個過程，為我國民航DVOR的建設提供了參考。

載波；邊帶；天線

1. 引言

2014年8月，強臺風“威馬遜”重創海口美蘭機場東木蘭頭導航臺DVOR天線，共計42根天線遭到不可挽回的損壞。海南空管局決定更新安裝天津七六四廠生產的DVOR天線，這是國產DVOR天線首次在民航應用，并取得不錯的效果。本文將介紹國產DVOR天線安裝調試過程。

2.工作原理

DVOR：飛機通過測量比較地面信標發射的基準相位30Hz信號與可變相位30Hz信號的相位來確定飛機相對于DVOR臺的方位信息，因此發射基準相位信號的載波天線與發射可變相位信號的邊帶天線需保證電纜的電氣長度符合要求。其頻率范圍：108-117.95MHz。

3.邊帶天線的安裝

3.1 邊帶電纜電氣長度的檢測、修正

矢量信號通過同軸電纜傳輸將發生衰減和失真，其信號幅度、相位會有一定程度的改變，電纜長度不同，其改變程度不一樣，通常電氣長度：

由公式可見，電纜的物理長度和傳輸信號的頻率直接決定著電纜的電氣長度。

本導航臺使用的DVOR頻率為112.7MHz，廠家配送的48根邊帶電纜物理長度不一致，且，與天線尚未完成匹配，所以邊帶電纜需修剪。

邊帶電纜的相位容差為±0.5°（VM讀數為±1°），電纜用短路頭測量的反射系數為0.83∠±2.5°。

按照舊電纜的物理及電氣長度估計，制作邊帶基準電纜，接ADS平均端口測量，應為純阻。然后，邊帶電纜按照基準電纜電氣長度及物理長度進行修剪，并制作電纜頭。制作好的邊帶電纜含兩端電纜頭，短路校準，要求幅度誤差小于0.83±0.031，相位小于±2.5°。

最終進行邊帶電纜測試（終端接短路頭，在該模式下電纜的反射電氣長度誤差不大于5o，即±2.5o，實際電氣長度誤差為1.25o，一般要求±0.5o以內為好）。

3.2 邊帶天線預置

邊帶天線電容片距離預置為13+（頻率-108）*0.6=15.82mm；天線偏振片預置為cos（90*（頻率-108）/10）*7+8=13.18mm。

天線安裝應注意方向。如下圖所示。相鄰天線反相180度。統一“A”朝內為偶天線（EVEN），“B”朝內為奇天線（ODD）。

3.3 安裝邊帶天線

邊帶天線的安裝需要測量天線的輻射阻抗和相位，調整天線振子的電容片距離可以調整輻射的相位。調整是需要注意環境溫度的影響，當溫度超過±5°時，需要重新進行測量，臺站位于海邊，碰到雨季，晝夜溫差大，白天測量數據與晚上結果相差較大。

測量天線阻抗的時候使用網分連接，包括繼電器RLU跟天線分配開關ADS，在設備上的TSD選擇對應的天線開通，測量天線及電纜的輻射相位。輻射相位的絕對值不重要，關鍵看其一致性，所以，我們必須選取其中三根參數相近的天線作為基準天線。測試完畢48根天線后，需要重新測量出事測量的幾根天線，對比原始測量值，檢查基準天線是否因為溫度導致相位漂移情況。

在調整天線偏振片及電容片的時候要注意調整的程度，電容片的調整是靠近極板一圈變化為-4度，遠離極板變化為+4度。電容的4個極板需要同時均勻調節，一圈指的是4個極板同時進或出一圈。先計算出中間值，然后按照中間值確定調整的圈數，需要注意的是，調整某個天線時會明顯的影響周圍的天線。偏振片的調整影響著信號幅度，調整偏振片以實際天線的調整經驗值為準，首先按照基準天線調整，在測試具體天線的時候按需求調整天線的偏振片。每個天線都要基本調到一致，即相位差在±2度以內。

如果天線振子沒問題，當輻射相位調整至合格時，阻抗測量的相位跨度也會隨之減少。

邊帶阻抗測量—最終（相位跨度在:20o以內，一般小于12o）（含ADS，不含RLU，即單機系統，雙機系統含RLU，表格在后），最終測得的邊帶阻抗如下：

如果輻射相位與阻抗相位不能同時滿足，則應檢查天線振子尾板是否正確設置，邊帶電纜或載波電纜的相位不正確，即為未按要求達到ADS平均阻抗為純阻或半波長的整數倍，或者是ADS出現故障。

3.4 邊帶匹配

邊帶匹配主要包括SMA和SCU之間的匹配，以及邊帶假負載匹配。

SMA和SCU之間的匹配的主要目的是：1.是SMA工作于50Ω阻抗；2.是邊帶天線驅動阻抗盡可能低，尤其是剛開始打開“ON”并輻射小信號時，目的是減少相鄰天線輻射時間內引起的雜散電流。

SMA和SCU之間的匹配頭需要確定三根電纜的長度，如下圖所示，其中兩根用于將SCU的輸入阻抗轉換為50Ω，第三根用于調整ADSON/OFF的阻抗，兩者應一致。

在測量匹配阻抗的時候，用網分測量SCU的輸入阻抗。分別測試兩部機的輸入阻抗，要求幅度波動在平均值附近不得超過0.05，相位不得超過15°，否則會影響到匹配的效果。最后檢查SMA輸出電纜阻抗，最終達到邊帶匹配。

4.載波天線安裝

載波天線是與邊帶天線不一樣的標準，載波天線電纜要求長度為半波長的整數倍，當頻率為112.7MHz時，λ/2=V*Vr/ f/2=300*0.666/112.7/2=886mm，5倍半波長為5*0.886=4.432米，該長度包括兩端的電纜頭。

修剪后安裝好的載波電纜，使用網分從載波定向耦合器處開路測量載波電纜阻抗，測量顯示兩部機的結果接近，符合預期。

載波天線的安裝非常嚴格，必須保證載波天線、磁北N、天線陣圓心三種嚴格在一直線上。安裝載波天線后，從定向耦合器處測量載波天線阻抗，調節載波天線諧振。并根據所測阻抗做載波天線匹配頭，載波天線匹配頭接在載波天線與天線電纜之間。為了使載波匹配，需要根據測試數據重復調節匹配頭的長度。最終測得載波阻抗為一號機-41.08 ∠0.5，二號機為-41.25 ∠-31.3。

5.設備調試

設備調試總共有九個階段：（1）對設備進行預先檢查，使設備滿足開機條件，正常設置設備的工作狀態；（2）由于設備的開啟會由于功率過高產生不可估計的后果，因此還需對發射機進行保護設置；（3）載波調制度的設置，調節正常的調制狀態；（4）邊帶相位的設置，目的是確保載波和兩個邊帶信號能在空間產生一個正確的調制信號，相位設置不正確，空間調制信號將嚴重失真或者調制幅度較低；（5）設置正確的副載波調制度；（6）調整邊帶輸出平衡；（7）檢查副載波調幅；（8）設置監控器，在開機后能完全監控設備的工作狀態，以便調整設備參數；九、調節設備的方位角，是監控器顯示的方位角與監控天線的方位一致，方能給飛機提供正確的方位引導。

6.結束語

本文介紹了天津七六四廠生產的DVOR天線在民航的首次安裝，包括邊帶天線與載波天線的安裝，以及設備的最終調試，歷經一個月，完成了國產DVOR天線在民航的首秀。由于國內產品在工藝上與國外有一定的差異，在安裝的過程中，屢屢出現由于天氣變化導致的相關參數出現偏差。在已運行了兩年中，新安裝的天線表現平穩，如果國產DVOR天線能經得住時間的考驗，這將預示著導航設備開始打破國外的壟斷，走向國產進程。

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