DVOR VRB-52D設備監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（DVOR）是一種得到國際公認的高精度近程相位測角導航系統，通常與測距儀（DME）合裝在一起為民航飛機提供極坐標定位（ρ-θ定位）。其中INDRA AWA公司生產的DVOR VRB-52D導航設備在中國民航中應用廣泛，市場占有率位于前列。文章針對國內某導航臺的DVOR VRB-52D設備近場監控天線故障導致雙機關機的案例，淺談DVOR VRB-52D設備在近場監控天線故障的分析排查與應對措施。

關鍵詞：導航系統;DVOR;監控天線;故障分析

中圖分類號：TN929.5;V351.37? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：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

湖北省境內的某導航臺于2008年更新為Indra AWA公司生產的DVOR VRB-52D導航設備。該型號設備主要由主備兩部發射機、監控系統（包括近場監控天線等）、天線系統以及供電系統組成。針對該型號的設備，DVOR發射信號的正常與否的判斷，主要依據安裝在距離導航臺80至200米左右的近場監控天線的接收DVOR設備輻射的信號。該近場監控天線使用偶極子天線，偶極子天線接收到的信號通過饋線傳輸至DVOR設備的監視器，監視器對接收到的微小信號首先通過高頻小信號放大器進行濾波放大，再經過解調得到兩個用于定位的30 Hz基準相位信號的30 Hz可變相位信號。得到兩個30 Hz低頻正弦信號后，再轉化為直流電平值與機內預置的電平值進行比對，判斷被測參數是否超過門限值，進而決定是否發出故障告警和控制設備關斷切換。

1? 設備故障現象

某日，該導航臺DVOR設備出現故障導致雙機關機，雙機均出現30 Hz基準相位告警與識別告警，如圖1所示。技術人員數次嘗試重啟均無法正常開啟該設備。

為避免設備出現保護關機的情況，將DVOR設備開機后，即刻按下設備的告警抑制按鈕。在不出現關機保護的情況下對設備各參數檢查，發現設備兩部發射機的參數例如：載波功率、上邊帶功率、下邊帶功率、駐波比等參數均正常（一號機及二號機發射機參數分別如圖2和圖3所示）。

通過設備的本地控制單元（CTU）面板查看DVOR設備的監視器，發現該設備監視器的所有參數均偏低（一號機及二號機參數分別如圖4和圖5所示）：接收載波的電平值（Rx Carrier Level）為0.712 V，正常情況下該參數標稱值為1 V;30 Hz基準相位信號電平值（30 Hz AM Level）為0.752 V，正常情況下該參數標稱值為1 V;副載波信號電平值（Subcarrier Level）為0.782 V，正常情況下該參數標稱值為1 V;識別信號的電平值（Ident Level）為0.2 V，正常情況下該參數標稱值為3.3 V。而就在設備故障的前幾天，該導航臺DVOR設備剛剛完成設備定期飛行校驗的基準徑向校準與圓周校準，飛行校驗飛機檢查設備發射機參數均正常，技術人員查閱日常維護記錄發現此時的所有發射機參數均與平時巡視時所記錄的參數并無多大差別，且校飛完成后設備調試人員將監視器所有的參數均調整到設備手冊中規定的預設標稱值。

2? 排故思路與故障判斷

該DVOR設備的故障，由于設備出現雙機告警關機現象且雙機故障現象均相同，技術人員首先考慮是DVOR設備的公共部分故障，即：繼電器單元、發射天線、天線分配單元、監控天線、監控信號傳輸電纜等雙機公共部分。但也并不能排除出現設備雙機不同部件同時出現故障的情況。通過檢查設備發射機參數均為正常值、使用功率計測量雙機的載波功率，雙機均為100 W左右，因此可以初步排除兩部機的發射機故障可能。為了進一步確認DVOR設備的雙機發射機工作是正常的，技術人員使用導航設備配套的專用外場測試儀（PIR），在設備初裝時所設定的外場測試點對該DVOR設備的發射信號進行檢查。通過檢查對比兩次的數據發現，該DVOR設備發射信號與臺站初裝時信號的參數一致，說明該DVOR設備的雙機發射機均工作正常。因此便將設備故障排查的重點放在DVOR設備雙機的監視器或者監控天線部分。由于設備故障前幾天才剛剛通過了校飛基本參數檢查，且校飛完成后調試人員對設備監視器參數校準至設備手冊規定的標稱值，而故障前導航臺經歷了較強的雨雪天氣，因此初步判定故障點出現在室外的監控天線部分。

3? 故障驗證與故障處理

在基本確定是室外近場監控天線故障后，現場技術人員爬至近場監控天線鐵塔的頂部對設備近場監控天線進行檢查。通過檢查后發現，設備的近場監控天線與監控信號傳輸饋線的高頻接頭處出現松動情況。該DVOR設備的監控天線在此次故障前發生過一次故障，查閱故障處理記錄得知該信號傳輸饋線在上一次故障時已整體更換新的傳輸饋線。經過現場檢查發現新的傳輸饋線與監控天線存在接觸不良，松脫的情況，如圖6所示。

因此技術人員決定重新制作該N型金屬編織網射頻接頭。射頻接頭制作完成后，重新將近場監控天線與傳輸饋線連接，設備開機，DVOR雙機設備恢復正常。但是，在設備開啟幾個小時之后，依舊繼續出現雙機告警關機現象，而且故障現象與之前的雙機故障現象完全相同。

再次出現該故障現象后，技術人員再次爬上近場監控天線平臺，將監控天線所使用的偶極子天線從固定桿子上取下，使用外場測試儀的信號接收天線代替該偶極子天線與傳輸饋線連接，設備恢復正常，且各項參數指標均達到標稱值。重新將設備原有的偶極子天線接上后，微微移動天線，設備時好時壞，且當天線固定在某一個位置時，設備正常，但略微移動則設備出現雙機告警現象。

查閱設備監視器模塊圖紙，得知在設備的監視器射頻放大與濾波單元（MRF）中，設計有自動增益控制（AGC）電路，即：監控天線的射頻通路所傳回的監控信號只要在一定數值范圍內，均可以通過該自動增益控制（AGC）電路使得傳回的監控信號維持在一個穩定的電平值。技術人員用外場測試儀天線代替偶極子天線接入設備后，發現無論外場測試儀天線的位置如何變動，無論外場測試儀天線如何抖動旋轉，設備均能夠正常工作，且查看監視器各參數，接收載波的電平值（Rx Carrier Level）為1.05 V;30 Hz基準相位信號電平值（30 Hz AM Level）為1.03 V;副載波信號電平值（Subcarrier Level）為1.03 V;識別信號的電平值（Ident Level）為3.1 V。所有監控器的參數均能夠穩定的保持在標稱值上下。因此判定故障點出現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致了偶極子天線進水，使得接收到的監控信號超出MRF的自動增益控制范圍，因此DVOR設備接收到的監控信號的整體電平值偏低，無法進行進一步的解調操作，導致設備判斷為雙機發射機故障而告警關機。

鎖定設備故障后，將該設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端點應該分別連接饋線的芯線與屏蔽層，但用使用萬用表測量偶極子的一個天線線圈端點與饋線芯線之間的通路時，發現兩點之間呈高電阻狀態（基本處于開路狀態）。進一步逐級排查發現該偶極子天線的連接饋線處于斷線狀態。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控天線平臺，監控器的接收載波的電平值（Rx Carrier Level）為1.08 V;30 Hz基準相位信號電平值（30 Hz AM Level）為0.996 V;副載波信號電平值（Subcarrier Level）為1.06 V;識別信號的電平值（Ident Level）為3.2 V，設備恢復正常。沒有再出現告警關機現象。

4? 結? 論

DVOR監控系統（包括監控天線，監控電纜，設備監控器等）對設備的正常運行有著非常大的影響，DVOR設備對自身工作的正常與故障的判斷，很大部分來自對監控天線接收回來的信號的檢測。對于DVOR設備而言，如果監控系統不能提供正確的DVOR設備監控信號，那么設備將認定發射機發出的信號不正確進而導致設備出現雙機關機的情況。同時，不同于DVOR設備的發射機的雙機備份機制，監視器部分特別是室外的監控天線以及監控信號傳輸電纜，設備廠家設計為雙機共用一套。而且監控天線與監控電纜均處在室外，監控天線平時日曬雨淋，監控電纜一般從監控天線引出，通過埋地約0.8 m左右的深度接入導航臺的設備機房，當導航臺站周邊施工時，電纜被挖斷的情況時有發生。而在DVOR設備的日常維護中，設備維護人員往往只是對設備發射部分的關注較多，卻忽視了設備監控部分特別是室外的監控電纜與監控天線部分。因此，在今后的設備巡視維護過程中，導航設備維護人員對于監控天線等室外單元的巡視檢查應該引起的足夠的重視。

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作者簡介：郭衛明（1966.09—），男，漢族，湖北浠水人，助理工程師，研究方向：民航通信、導航、監視技術。