LDB-101 DME设备功率放大器故障分析

民航内蒙古空管分局 李 辉

LDB-101 DME设备功率放大器故障分析

民航内蒙古空管分局 李 辉

引言

测距机DME（Distance Measuring Equipment）是一种非自主脉冲式的近程测距导航系统，它起源第二次世界大战期间英国研制的Rebecca—Eureka系统。从1959年起，测距机已成为国际民航组织（ICAO）批准的标准测距系统，其装备在世界范围内呈上升趋势，获得广泛的应用。澳大利亚AWA公司生产的LDB-101 DME设备1995年进入中国民航，其特点是性能可靠、集成度不高，可进行元器件级别维修。

本文以AWA LDB-101测距仪设备射频通路故障为例，对故障进行详细分析，通过示波器测量关键点波形与设备维护手册给出的标准波形相比较，通过DME理论和设备原理相结合完成故障定位。通过此文对DME设备功率放大器故障分析，希望为维护同型号设备的工作人员提供一些借鉴和参考。

一、故障现象

某日，值班人员发现AWA LDB-101DME设备2号发射机出现故障，随后转换到1号发射机并工作正常。值班人员到达设备现场后，通过前面板测量发现2号发射机的输出功率为600W，正常情况达到1000W。维护人员通过功率电位器调整，设备的输出功率变化不大。因为1号发射机工作正常，2号发射机故障从而排除两部设备公共组件故障的可能。

二、DME理论介绍

DME系统由飞机上询问器和地面应答器两大部分组成，飞机上询问器的编码器产生具有固定时间间隔的脉冲对，经过对射频调制之后由无方向性天线辐射出去，这就是询问信号。该询问信号被地面应答器接收到后，经过判断如果是询问信号，则DME设备应答器的译码器输出一个译码脉冲，该译码脉冲在经过一定的延时后，产生固定时间间隔的应答脉冲对，该脉冲对经过对射频调制之后由天线发射出去，从而给出应答信号。飞机询问器接收到应答信号后再经译码，确定是否是对自己询问的应答，如果是，那询问器就用这个回答信号与它的询问信号进行时差比较，最后测出飞机到地面DME设备之间的距离。

三、故障分析和定位

AWA LDB-101DME设备的发射机结构采取的是“主振-放大”式全固态发射机。LDB-101 DME型发射机是由四个组件组成的：100W射频功率放大器、1KW射频功率放大器、100W信标电源组件和1KW功放电源。

（一）100W发射机的组成和信号流程

100W功率放大器是由调制波形产生器和射频放大链两部分组成。 8W射频功率放大器、45W射频功率放大器和功率调制放大器组成射频放大链，如图1所示。100W信标电源组件

为100W信标相应的组件提供+24V、+15V、+18V以及HT1（+42V）工作电压。

图1 100W射频功率放大器框图

DME设备接收机接收到飞机的应答信号经过处理后，送到100W设备功放器中的8W射频功率放大器，同时8W RF功率放大器还接收调制波形产生器送来的矩形调制脉冲对，输出约4W的矩形射频脉冲至45W射频放大器，经过放大后输出20W的矩形射频脉冲送到功率调制放大器经过放大后输出约50W的矩形脉冲对至1KW功放组件。

调制波形产生器的作用是接收前端送来的应答触发脉冲，经过处理产生矩形调制脉冲和准高斯脉冲分别送到8W RF放大器和1KW射频功放的功率调制放大器中。

（二）1KW发射机的组成和信号流程

1KW功放组件主要由功率调制放大器、功率合成器和10个250W的RF放大器组成，1KW功放电源为1KW射频功率放大器提供的+50V的工作电压。

图2 1KW射频功放的框图

1KW射频功率放大器中的功率调制放大器对输入的准高斯脉冲和矩形射频脉冲进行再调制，形成DME设备发射所需要的高斯射频脉冲，然后再送到后面的功放A1～A10进行功率放大。1KW功率放大器可分成两部分，这就是激励器和功率合成器。功率调制放大器输出的50W的射频功率，然后用同样的8个250W功放A3～A10完成1.25KW的功率放大与合成，得到的高斯射频应答脉冲，然后送到天线进行辐射。1KW射频功放的框图如图2。为了监视1KW功放各级的输出波形，在功率调制放大器、放大器A1-A2、以及放大器A3-A10这三级的输出端均设置了耦合检测器，为了检测输出的包络信号是否正常。

四、故障分析和定位

根据故障现象DME 2号发射机故障，输出功率最大只能上调到600W，而设备正常时最大可以调到1.25KW。由于设备仅2号发射机机故障告警，1号发射机工作正常，可以判断设备的公共组件正常。在设备控制面板上，把开关置于本地控制状态位置，开启2号发射机前将设备控制选择开关SD置于“HOLD”（保持）位，这样即使2号发射机有告警该发射机仍然保持工作状态设备也不会转到1号发射机工作。

（一）对100W和1KW各组件供电电压检查

100W和1KW 组件供电正常与否，将决定两组件是否能正常工作，因此首先对两组件的供电情况进行检查。两个组件的工作电压均可以通过相应前面板的测试孔进行测量。100W射频功率放大器各模块所需要的电压可以通过POWER SOPPLY和100W RF AMPLIFIER组件前面板提供的测试孔进行测量。维护人员使用万用表对100W功放组件逐一进行测量，发现各模块所需要的+24V、+15V、+18V以及HT1（+42V）各项指标均正常。然后对1KW射频功率放大器1KW RF POWER AMPLIFIER组件提供的+50V的工作电压检查电压正常，通过以上步骤排除了这两个组件所需电压故障的可能。

（二）对100W功放进行检查

100W功率放大器是由调制波形产生器和射频放大链两部分组成，维护人员分别对这两部分进行检查测量。维护人员可以在100W RF AMPLIFIER前面板对调制波形产生器产生的矩形调制脉冲和准高斯脉冲分别进行测量。当使用示波器在第一测试孔测量时，能测量到矩形调制脉冲，而在第三测试孔没有测量到准高斯脉冲波形的输出。在1KW RFPOWEER AMPLIFIER组件前面板的测试孔的同样测不到准高斯脉冲波形。打开100W功放组件进行仔细检查后发现功率调制放大器的信号输出线有开焊现象，接触不好。重新焊接后上机测量，准高斯脉冲波形输出正常。在1KW RFPOWEER AMPLIFIER组件也能测到准高斯波形。

因为2号机正常工作时输出功率为1KW而现在发射机的输出功率仅为600W，根据设备原理，在排除供电电源故障和100W调制波形产生器故障外，那么100W功放和1KE功放中的部分组件肯定出现了故障。下面逐步对100W和1KW功放内的模块逐步进行检查测量。根据100W射频功率放大器框图，对射频放大链路中各个模块进行测量。测量的方法是利用厂家所提供的电流卡表分别对8W射频放大器、45W射频放大器和180W功率调制放大器进行测量。8W、45W、180W功率调制放大器所测值分别于《DME LDB-101系统维护手册》所规定值相符。因此，100W射频功率放大器各个组件已经处于正常工作状态。

（三）对1KW功放组件进行检查

在排除100W功放各个模块故障的可能，那么故障点一定位于1KW射频功率放大器部分模块中，维护人员逐一对10个放大器进行检测。将1KW功放后盖打开，露出10根红色电流测试线，用电流卡表一头接示波器，另一头接在第一个250W功率放大器驱动级的红色线上。把示波器的触发信号接在DME测试询问器面板上的+VE CRO TRIGGER上，示波器的测量档置于0.1AV。此时，示波器测量所显示的波形的峰值为7格，通过电流卡表的换算关系10mA=1mV，换算电流为7A。根据《DME LDB-101系统维护手册》提供的数值范围为8A—15A，测量所得到的7A属于正常，因此排除了功放器A1故障的可能。继续用电流卡表接在第二个250W驱动放大器的电流测试线上，所测信号在示波器上同样占7格，所以前两级驱动放大器正常。

维护人员用同样的方法，逐步测量250W功放A3-A10，除A6所测值为零，其余250W功放所测值波形与《DME LDB-101系统维护手册》提供的参考波形图形均相同。证明第六个250W功率放大器故障，将该功放模块打开检查发现部分元器件已经烧焦。将第六个功率放大器A6更换备件后，微调功率电位器设备的输出功率已经达到1KW。

因此，发生此次故障点位于100W功率放大器中调制波形产生器和1KW射频功率放大器A6两个模块。

五、总结

当设备出现故障时，维护人员一定要保持清醒的头脑，分清是否是公共部分故障，还是单机故障。DME设备原理复杂，产生信号较多，LDB-101型DME设备集成度不高，没有相应软件提供故障分析和判断，这对维护人员在故障判断和分析时增加了难度。因此，维护人员一定要熟练掌握各种测量仪器的使用方法，根据设备原理以及信号流程进行分析，还要参考《DME LDB-101系统维护手册》，结合各个组件前面板提供的耦合信号，综合分析判断才能在故障排除时得心应手，起到事半功倍的效果。

[1]倪育德,杜文一.DME LDB-101测距机信标.

[2]AWA公司.DME LDB-101系统维护手册.