THALES DVOR临界监控（Nextfield Monitoring）原理分析

王韬

摘 要：随着民航的发展，DVOR常规的监控器无法满足目前设备需要，因此临界监控（Nextfield Monitoring）的方式被逐步应用。本文对DVOR临界监控组成、原理、信号处理，处理路径模式进行了深入研究，为DVOR设备维修、维护提供了理论依据。

关键词：临界监控；MDS-D；原理分析

中图分类号：V351.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）18-0017-02

传统的DVOR设备均采用常規Field监控方式，即监控天线置于距中央天线60-200米处，但随着城市建设的发展和目前大量新建机场均处于山区，为了不影响设备覆盖距离，DVOR台均采用了架高的方式，那么常规的监控方式在施工、维护、经济方面都不能满足要求，于是THALES厂家采用了临界监控（Nextfield Monitoring）的方式来实现设备监控。

1 临界天线的安装与新的组件

（1）临界天线一般安装在靠近地网边缘位置（最好安装在距离中央天线11.5米之外），最多可安装4个。（2）临界天线新增加了监控分配开关（MDS-D）和射频双工器（位于载波通道的RFD1-C和位于边带通道的RFD2-SB）。（3）视频信号处理器（MSP-CD）与常规监控处理器相同。

2 临界监控原理

由于DVOR设备采用了空间调制的方式，那么只有两个边带信号的幅度、相位相同在空间才可以合成一个标准的调幅波。而临界天线位于地网边缘，那么一对发射的边带天线与接收天线之间有距离差，天线接收到的9960Hz边带信号场强有很大的不同，而且上下边带信号的9960Hz副载波有较大的相位延迟误差，无法获得正常的调幅信号和调频信号。当通过DVOR的单边带操作，30Hz调频能通过临界监控被准确地评估。因此临界监控的原理是，一方面把接收到的临界监控信号转换为单边带信号去评估30Hz FM；另一方面，通过载波天线接收叠加的上边带和下边带信号（USB+LSB）去评估9960Hz调制度（9960Hz AM）。

3 信号处理（DVOR-Nextfield）

临界监控信号处理通过了MDS-D板件（监控分配开关）实现。MDS-D板一方面获取两个临界监控偶极子天线信号（可扩展为四个天线），另一方面获取ASU组件PMC-D中的插入到CSB，LSB和USB的路径中耦合器的耦合输出信号。在每一个耦合器的正向耦合通道中有一个功分器，将部分信号送入MDS-D。通常用假负载短接的CSB耦合器反向耦合的载波信号也馈给MDS-D。MSP-CD1与MSP-CD2从MDS-D获得RF输入信号和3个AF信号进行处理。在MDS-D上的3dB定向耦合器均分这些信号用于两部MSP，使其处理的信号完全相同。多工器允许选择多达六路监控信号。

在30Hz FM和9960Hz调制度被评估前，临界监控偶极子天线信号需要采取一种特殊方式进行处理。为了选择必要的射频信号，一个射频开关组件的三个输入信号被依次连接到MSP-CD的输入端。这些射频信号电平值通过MSP上可控衰减器（内置可控衰减的放大器）进行匹配。这三路射频信号为：监控偶极子信号，USB+LSB和内部耦合的CSB信号。一个含3dB定向耦合器的输出线——用作电平归一化的传感器信号A也加装至MSP-CD上。给DFT1评估的信号（9960Hz信号包络）从中央天线接收的边带信号中被提取，该信号的格式为：

[USB]+[LSB]-[载波天线反射信号]

用载波频率（被限幅的CSB）与这些信号混频，获取包含上下边带信号的载波。混频器1（M1）的9960Hz信号馈入多路复用器1，进行评估。需要注意，载波信号和USB+LSB信号矢量和应该有正确的射频相位关系（机内定相），这个固定的相位关系用MDS-D上的一个用于移相的电位器进行调整。除边带信号USB+LSB外，中央天线返回的载波信号由来自载波通路上定向耦合器提取，作为干扰信号。该干扰信号比需要的USB+LSB信号最少大20dB。因此，中央天线的匹配大于20dB（最好不小于26dB，回波损耗值）。DFT2a/b（USB和LSB的30Hz FM）的评估信号从混频器2（M2）获取。

这些信号被混频到2*9960Hz=19920Hz频率，通过调频检波后提供给MSP-CD的多路复用器2。微处理器用控制信号“SB Select”选择期望处理的边带信号。除此之外，混频器2的输出信号以9960Hz振幅的形式提供载波信号电平。该信号也馈入由10KHz高通滤波器和峰值检波器组成的包络评估电路。用DFT分析直流成分以测量射频电平。

DFT3（30Hz AM）的评估信号由载波正向耦合信号提供。DFT的直流成分不作进一步处理作为射频电平值，因为该信号通路只是处理发射机内部信号的通路。对来自临界偶极子的信号作为的发射功率评估。DFT4（近场射频电平值）信号从临界偶极子信号包络被取出，通过包络检波进行评估。边带天线故障监视功能评估从边带天线接收的载波信号。检测到的边带信号DFT直流成分相当于载波信号电平。仅有两路边带信号中的一路由ASU供给MSP-CD。临界信号处理和MSP-CD，如图1所示。

4 信号处理途径和模式

下列评估由临界监控提供：

计算/评估 信号源

30Hz AM CSB耦合器的正向信号

30Hz FM LSB近场 临界天线偶极子

30Hz FM USB近场 临界天线偶极子

10KHz 调制度 CSB耦合器反向信号

CSB射频电平值 近场 临界天线偶极子

射频电平值 近场：用CSB混合LSB 临界天线偶极子

射频电平值 近场：用CSB混合USB 临界天线偶极子

由于要兼容四个临界偶极子天线，使用新的分组模式，每组五个通道（每个通道有64个中断），共包含四个组。这四个偶极子的四个评估组以1.33秒周期进行重复。如果少于四个偶极子，对现有的偶极子信号的评估将更加频繁。四个偶极子的信号测试刷新率是1.33秒（当测量30Hz AM时更频繁），对于30Hz AM评估每隔一个通道出现一次。这就意味着每666ms被计算出来的真实方位只使用两个临界监控偶极子的信号。9960Hz AM，测试产生器信号和ASU组件的信号每1.33s被评估一次。BIT测量在前向信号中被评估。评估分组在理论上是相等的构建形式，按如下的时间序列分梯度：

组1从0s到1.33s；组2从1.33s到2.66s；组3从2.66s到4.0s。

表1显示评估序列。

5 结语

通过原理分析，我们知道THALES DVOR临界监控可以满足设备运行，由于监控天线位于地网上方大大降低设备建设成本和运行维护成本。需要注意的是载波信号和USB+LSB信号的固定相位关系需要MDS-D上的电位器进行调整，应尽量保证监控天线与中央天线距离大于11.5米，减小天线阵影响，确保定相的准确性。

参考文献

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