AWAVRB-52DDVOR典型故障案例分析

民航山东空管分局　贾好智

引言

多普勒甚高频全向信标（DVOR）是一种得到国际公认的高精度近程相位测角导航系统，其装备在世界范围内呈上升趋势，得到了广泛的应用。我国从90年代初期开始引进澳大利亚AWA公司生产的VRB-51D型DVOR，90年代中后期开始引进VRB-52D型DVOR。虽然国际民航组织早在1988年就提出了新航行系统的概念，按照规划，新航行系统一旦建成，现有的路基导航将会全部淘汰，但这是一个漫长的渐进过程，在相当长的一个时期内VOR、DME仍是主要的航空导航系统，做好DVOR、DME的运行维护维修工作，具有很大的现实意义。

1.山东空管分局AWAVRB-52DDVOR设备运行情况

济南机场1998年引进澳大利亚AWA公司VRB-52DDVOR设备，它由载波发射机、边带发射机、监视器、控制器、电源、天线系统、遥控单元及其他组件组成。2002年空管部门成立后，这套导航设备划归山东空管分局管理，至今已经运行近18年，运行情况基本稳定，但近几年发生的几次故障，主要由元器件老化引起，若不及时发现和处理，设备将自行关机，严重影响到航路安全。现将故障现象及排除过程进行分析和总结，和同行分享，一起做好工作时间长且老化严重的导航设备的运行维护维修工作。

2.老化AWADVORVRB-52D型设备典型故障案例

2.1　监控天线故障

在VOR遥控监控器上发现VOR双机同时方位告警，自动关机，无法开机使用。技术人员立即赶赴设备现场，由于双机均无法开机，说明系统公共部分故障，根据CTU记录的故障数据反映30HzAM电平只有0.4V左右，正常值应为1.0V，同时9960Hz副载波电平也远不到1.0V。由于30HzAM作为基准相位信号由载波中央天线辐射，监控电平较低反映载波通道有问题；9960Hz副载波是由边带天线通过模拟30Hz旋转，辐射信号在空间合成调频的30Hz可变相位信号，该信号反映边带通道有问题，检查全VOR信号波形正常，也无缺口出现，通过对设备监控旁路开机实际测量载波及边带功率均正常，为了验证天线系统是否故障，经过协调区域管制部门让空中飞机接收DVOR信号，结果260KM以外信号正常，说明设备辐射信号正常，从而排除了天线系统故障。

然后又经技术分析，在排除发射部分故障后，目标转向监控系统本身可能有问题。检查监控天线信号分配器正常，去掉分配器，将监控天线送来的信号只接一部机器开机发现以上两项参数均有所提高，但仍然不足1.0V，这就说明监控天线送来的信号太弱，监控信号经过分配后更弱所致。使用FSH3频谱仪检测监控天线的确异常，从而断定监控天线故障。为锁定故障部位，考虑到VOR工作频段与ILS（仪表着路系统）较为接近，借来ILS航向台外场测试仪天线，并且制作一条90米左右RG213射频电缆由机房引到监控天线位置，将ILS天线通过新电缆接到设备监控器中，信号恢复正常，使用老电缆接ILS天线信号也正常，用老天线接新电缆故障依旧，从而排除电缆故障，确定折合阵子监控天线故障。后采用应急手段，使用VHF电台鞭装天线替代满足工作要求，恢复设备正常工作。

这个故障是一个典型的设备本身工作完全正常，而用来作为参考的由监控天线提供的监控信号的不正常而导致了监控系统做出了错误的判断，也发出了错误的指令，先导致双机频繁相互切换，最后设备被迫自动关机。当然也是设备老化的一个现象，监控天线常年遭受日晒雨淋，难免出现故障。

由于设备已经运行多年，监控天线根本就没有备件，在这种情况之下，通过兄弟单位的帮助，找到了替代品，那就是终端运行室的VHF电台的鞭状天线，此天线和监控天线的波段是一致的，可以替代使用。

2.2　载波功率假负载损坏

当双机系统工作时，1、2号机分别作为主机时工作都正常，分别作备机时备机CTU面板出现TXVSWR（载波发射电压驻波比）告警关机。

由故障现象可知，1、2号机均能正常工作，但作备机时载波反射功率告警，说明反射功率超过设置门限，由原理方框图可知：载波产生和驱动器CGD组件产生16W调幅载波信号后，经载波功率放大器CPA组件放大至108W调幅载波，通过低通滤波器后送至载波定向耦合器CDC，1、2号机分别产生的108W调幅载波通过各自的载波定向耦合器CDC送入RLU继电器单元1A71697中的K5继电器C端和A端，当CTU送到RLU继电器单元的控制信号为高电平时，继电器单元的XMG：1端为高电平，K5继电器常开接点合上，1号机载波从K5继电器D端送入中央天线，同时2号机载波从K5继电器B端送入假负载。当CTU送到继电器单元的控制信号为低电平时，继电器单元的XMG：1端为低电平，K5继电器接点断开，2号机载波从K5继电器D端送入中央天线，同时1号机载波从K5继电器B端送入假负载。由原理图知，CDC载波定向耦合器的XFE端为反向耦合端口，对由于天线匹配不好或天线损坏而造成的反射波进行取样监视，当反射功率超过设置门限时将载波振荡器1A71155切断，无载波输出从而设备关机。所以根据上述原理,1、2号机分别作为主机时正常、分别作备机反射功率告警关机，即1、2号机分别作为主机时载波送入中央天线工作都正常，1、2号机分别作备机时载波送入假负载都出现反射功率告警关机，初步判断故障应在RLU继电器单元中的K5继电器至假负载之间。

通过分析，卸下RLU继电器单元进行检查，首先发现K5继电器B端所接假负载（匹配阻抗为50Ω）很烫手，并且内部的液体油已经外漏，测量其阻抗变为58Ω，已经损坏，再拆开K5继电器检查接点良好，无碳化现象，连接假负载的载波电缆检查也正常，更换新的假负载后，故障消失。由于假负载老化漏油，阻抗发生变化，致使散热效能下降，造成载波电缆与假负载匹配不好，从而取样监视的反射功率超过预置门限引起设备故障并关机。

2.3　CTU显示载波功率与实际功率不符

副载波调制深度作为一个重要的性能参数，直接影响到DVOR台工作的稳定，正确分析影响副载波调制深度的有关参数有助于我们对DVOR台的精确调整，我们在一次DVOR设备校飞中，遇到的关于调整副载波调制深度的一种情况，给大家做一下介绍。

DVOR2#机，在保证载波功率正常输出的情况下，将边带功率都调整到9W以上才能使副载波调制深度达到要求，这样的话，边带功率过高容易造成边带功放故障，缩短寿命。在实际工作中，两部机器应定期互换为主备机，出现这种情况只能以1#机为主用，2#机为主用的时间很少，时间长了容易导致双机老化程度不一致，自动切换时带来参数波动。设备最初安装时，调整各项参数都以1#机为主（1#机上、下边带功率都在5W多，6W之内），2#机可能会产生一定的误差，两部机器不可能完全一致，忽略了对2#机载波功率的实际测量。

正确调整副载波调制深度的步骤：1）调整边带平衡，通过调整两个边带功率相等，以达到两个边带的幅度相等；2）调整边带相位，在两边带幅度相等的情况之下，尽量使其相位也相等；3）再通过调整载波功率和边带功率来实现我们实际所需要的副载波调制深度。如果情况不理想，可以重复以上步骤。

在一次校飞中，根据校验机组要求，调整边带功率，以达到理想的副载波调制深度，此时载波功率已经调到近100W，如果降低载波功率势必对作用距离产生影响，只能增大边带功率来提高副载波调制深度，当边带功率均调整到9、15W时，副载波调制深度才能达到30℅，但是这个边带功率数值已经接近功放设计极限值，如果这样运行下去，势必给边带功放工作寿命产生影响。

通过对此现象的认真研究和对资料的分析，最终发现问题出现在2#机CDC（载波定向耦合器）组件的功率检测部分，即CTU组件中显示的载波功率与载波功率的实际输出不一致，相差近20W之多，也就是说，在校验飞行工作中，CTU显示载波功率100W，实际为120W，所以，只能把两边带功率均调整到9W以上才能达到副载波调制深度的要求。通过调整功率检测器中的可变电位器RV1使载波功率的实际输出与CTU组件所显示的载波功率完全一致，这样在本次飞行校验中，两边带功率均调整到5.65W就达到了副载波调制深度的要求。究其原因，设备已经运行了15年以上，已经老化，导致CDC组件中的工作点产生漂移，造成了载波功率的实际输出与CTU所显示的载波功率不一致，显示值小于实际值，给后续参数调整工作带来了错误导向，给设备定期飞行校验调机工作带来了一定难度。

2.4　DVOR1#机电源组件+5V输出电压告警

电源组件中，直流变换器组件（DCC）1A71129有直流变换器1A71169和稳压器两部分组成。直流变换器将输入的+24V电压变换为-40V、-45V、+8V、+18V、-18V，其中-40V与-45V供给SCU（边带切换单元）、ASD（天线开关驱动器）、ADS（天线分配开关），而+8V、+18V和-18V加入稳压器1A71170。稳压器单元由三个商用稳压器N1、N2、N3构成，它们分别将+8V、+18V、-18V电源稳压于+5V、-5V、-15V，以提供给除CTU组件、监视器部分及测试单元之外的所有组件。

近期，1#机+5V电压时常告警，监控数据显示偏低，将导航监控器软件进行校准，情况依旧，去现场调整稳压器N1上的可变电位器RV1，使其输出为+5V，此种情况曾经多次反复出现，经过技术论证后，确定故障点在稳压器N1本身老化，工作不稳定所致，按照稳压器N1的具体型号，采购到相同型号的稳压器件将工作不稳定的稳压器N1予以更换，+5V电压告警现象消除。

3.结束语

设备运行时间过长，也就意味着设备老化严重，特别是公共部分，发生故障就是致命的，肯定会导致设备关机，也就使整个导航台失去作用，影响到航路安全。以上四起故障，充分反映了由于设备老化而导致一些元器件工作不稳定或者损坏，而引起的比较典型的故障，目前，我国还有多套AWAVRB-52DDVOR设备正在超期运行，希望能给同行带来一些帮助，遇到问题，迅速排查、少走弯路，一起保障设备安全运行工作。由于笔者水平有限，不足之处，请大家给予批评指正。

[1]郑连兴,倪育德.DVORVRB-51D多普勒全向信标[M].北京:中国民航出版社,1996.

[2]王新稳.微波技术与天线[M].北京:电子工业出版社,2011:267-283.