VRB-52D型DVOR边带天线缺口告警分析

闫飞龙

摘 要：本文结合工作实际，对DVOR设备系统结构、信号流程、边带天线缺口告警原理、处置流程进行分析，根据告警原因提出相关预防措施，为处置类似故障提供经验。

关键词：DVOR;边带;缺口告警;原因;建议

中图分类号：V351.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0021-02

0 引言

多普勒甚高频全向信标（DOPPLER Very High Frequency Omnibearing Beacon，简称DVOR）主要用于现代航空无线电测向，配合测距机（DME）可完成对民航飞机的精确定位。VRB-52D型DVOR是澳大利亚AWA公司生产的一款性能比较稳定的多普勒全向信标系统，目前国内许多航路导航台使用的都是该型号。由于该系统结构相对比较复杂，板卡模块较多，一旦出现问题，锁定故障比较困难，需逐步分析、逐点排查，需要技术人员具备一定的理论知识和故障处理经验。本文根据现实中的素材，对一次VRB-52D型DVOR边带天线缺口告警故障的处理过程进行分析。

1 DVOR系統结构

总体来看，VRB-52D型DVOR系统包括电源模块、控制模块、时钟模块、载波发射机、边带发射机、监控模块、天线模块等，每个组成部分又包括不同作用和功能的板卡、组件，任何一个板卡或者组件的异常都有可能造成告警，导致系统信号的失真甚至无法工作。边带发射机又包括边带信号产生器（SGN）、边带信号调制和放大器（SMA）、边带切换单元（SCU）（如图1所示），边带信号在定时序列产生器（TSD）信号驱动控制下，通过继电器（RLU）、天线分配盘（ADS）、馈线，最后通过边带天线发射出去。

2 边带天线缺口告警原理

如果相对圆心对称的某两个边带天线出现故障，那么就会出现副载波缺口。如图2所示，副载波缺口检测电路主要由比较器N6：13及三个单稳触发器组成。经过全波整流后的调频副载波送入比较器N6：11，而N6：10端的门限电平标称值为0.5V，因此，若副载波幅值大于0.5V，则认为工作正常，否则就认为出现缺口。N6：13输出的脉冲序列一方面送至单稳触发器对D3：9触发，另一方面送入另一个单稳触发器对D2：6进行触发，如果没有缺口，那么D2：6输出高电平，D3：6便保持低电平，使D3：9端保持低电平，最后输出端输出的是高电平，表示缺口不存在。

一旦出现副载波缺口，那么在第一个缺口的第一个脉冲下降沿之后73μs，D2：6要出现一个下降沿，D2：6出现的下降沿又触发另一个单稳态触发器，使D3：6出现高电平，该高电平使N6：13第一个缺口的第一个脉冲以后的脉冲不能触发，这样，D3：9在第一个缺口的第一个脉冲之后0.47μs便从低电平变为高电平，在一系列处理之后输出端输出故障电平——低电平，副载波缺口出现告警。

3 故障排查

VRB-52D型DVOR有1号机和2号机两套独立的工作系统，正常情况下1台机工作，另外一台机处于备用状态，当在用机出现告警等异常时，系统可自动切换到另外一台机工作。两台机轮流处于主用工作状态，每周或者每月切换一次工作状态。在一次从1号机作为主用向2号机切换过程中，2号机出现边带天线缺口告警，导致主备切换不成功，1号机仍旧作为主用并且正常工作。

DVOR2号机出现天线缺口告警后，分别测量两台机监视器MRF板COMP VOR测试孔，测试DVOR系统复合信号波形，复合波形包含了DVOR系统的载波信号、边带信号，信号波形质量直观的反映了DVOR系统的整体性能，测量结果显示系统复合波形无明显缺口，结果正常。如图3所示。

因复合波形正常且只有2号机有边带天线缺口告警，故障点可以排除DVOR系统双机公共部分组件：天线继电器、天线分配盘、馈线、天线。根据图1所示边带信号通路分析，边带信号产生器（SGN）、边带信号调制放大器（SMA）、边带切换单元（SCU）天线开关驱动（ASD）异常都有可能导致天线缺口告警，检查DVOR2号机边带通路各板卡指示灯都正常、无告警，测量各板卡电平值均正常，用示波器测量SGN、SMA、SCU板卡关键测试孔波形均正常。

至此，排查过程遇到了瓶颈：板卡正常、边带信号通路正常、电平值正常、信号波形图正常，看似一切正常，DVOR2号机却有天线缺口告警。沿着边带通路对板卡、模块一一进行排查，仍旧没有进展，直至设备出现新的异常。

DVOR2号机出现天线缺口告警几天后，DVOR1号机出现的一次异常情况给我们提供了新的排障信息。DVOR1号机出现边带天线缺口告警，尝试向DVOR2号机进行切换，但2号机已经存在边带天线缺口告警，因此切换不成功，该过程重复2次，之后DVOR1号机恢复正常工作，DVOR2号机仍然存在天线缺口告警。根据DVOR1号机的异常现象，我们大胆设想DVOR2号机出现天线缺口告警很可能不是单机故障，而是两台机的公共部分异常，只是异常导致了DVOR2号机告警，而未导致DVOR1号机告警。

为了防止错过故障点而导致排故时间延长，我们循序渐进，仍旧从最基本的检查开始。首先测量了DVOR2号机监视器MRF板COMP VOR测试孔的复合波形，与几天前测量不同的是，此时DVOR2号机的复合波形出现了明显的缺口。此时，确定了DVOR2号机的边带通路是有一路或者两路不正常，但具体哪个通路、哪个组件异常仍不能明确。随后测量DVOR1号机监视器MRF板COMP VOR测试孔复合波形，虽然DOVR1号机此时没有天线缺口告警，但是复合波形中却有一处不明显的缺口，因为DVOR1号机的测量结果跟几天前测量结果不同，为了验证测量结果的准确性，我们又测量了DVOR1号机副载波监视器板（MSC）9960Hz FILTERED测试孔9960Hz滤波波形，结果仍然有不明显缺口，如图4所示。以此证实了此次导致天线缺口告警是DVOR系统的公共部分组件造成的。

根据图1所示，DVOR系统公共部分包括继电器RLU、天线分配盘ADS及边带天线，我们沿着信号发射流程方向逐一排查，继电器、天线分配盘及其之间的馈线连接都未发现异常。随后技术人员用示波器测量边带信号调制和放大器SMA模块上的边带反射信号，发现信号波形在天线开关驱动ASD模块3号驱动脉冲对应处有异常，幅值偏差较大，打开3号天线罩检查，馈线接头有松头，但经拧紧天线后告警仍存在，且各个测试点波形仍旧有缺口。我们怀疑可能与继电器及天线分配盘有关，随后更换了继电器和天线分配盘的备件，但是告警仍未消除，至此，故障基本锁定边带天线：某一条边带天线故障或者是某一条天线分配盘与边带天线之间的馈线故障。

锁定边带天线后，用网络分析仪测量天线阻抗匹配，通过定时序列产生器TSD前面板边带天线通道选择旋钮，逐一检查各个边带通路天线阻抗匹配数值，结果发现27号边带天线匹配阻抗只有-2.98dB，而其他边带天线的匹配阻抗大约在-20dB左右。为了验证测量结果的准确定，在天线分配盘将27号天线馈线与29号天线馈线对调，结果仍然是27号边带天线对应的匹配阻抗异常。拆下27号边带天线的天线罩，立刻发现了问题所在：27号边带天线与边带馈线之间的连接N头松动，几乎脱落。将天线与馈线之间的接头固定紧固后，DVOR2号机边带天线缺口告警消失，再次测量系统各个测试孔波形均回复正常。

4 故障原因分析及建议

27号边带天线的馈线接头松动是DVOR2号机天线缺口告警的直接原因。该DVOR/DME导航台地处海岛，常年风力较大，由于天线馈线在反射平台下方有一段未套管固定，在大风吹动下，馈线会来回晃动，设备出现故障前一个月，该导航台又经过强台风洗礼，进而导致馈线与天线连接逐渐松动。另外，设备维护保障部门的疏漏也是导致此类故障发生的原因之一，在检查过程中未严格执行标准、不够细致，或者长时间不检查、维护，接头松动后未及时发现，最后致使设备出现故障。

设备维护保障部门应严格按照定期维护要求和内容做好設备维护工作，因为DVOR设备的特殊性，板卡及馈线种类繁多、走向复杂，检查过程中要认真仔细，做到事无巨细，不要遗漏任何细节，必要时增加维护的频度和人员配置。另外，针对特殊的地理位置，应该需要特殊的措施应对，针对性的对天线电缆进行固定，在大风天或者台风来临前，对天线电缆进行临时加固处理，防止类似故障再次出现。

5 结语

本文结合实际工作中的设备故障处置案例，从系统结构、信号流程入手，还原了对DVOR设备边带天线缺口告警的处置流程，分析故障出现的原因，最后给出防止此类故障再次出现的预防措施，文中个人见解难免有不足之处，恳请同行批评指正。