LDB-102型测距仪的一种低效率故障排除方法

刘璨

（重庆机场集团有限公司，重庆 401120）

0 引言

LDB-102型DME的生产厂家是位于澳大利亚的INTERSCAN公司，LDB-102是该公司生产的测距仪第二代产品，建设时一般安装在下滑台，和仪表着陆系统下滑设备配套合装。主要功能是通过航空器机载设备和地面LDB-102设备之间信号“问答”进行信息互动，机载设备询问信号电磁波和接收到地面设备应答信号电磁波在媒介中的传递时间差Δt来确定航班和测距仪安装固定坐标之间的距离[1]。

根据需求，LDB-102系列DME可在许多标准配置下工作。它既可以在单机配置下工作，也可以在双机配置下工作。无论哪种工作模式，都会配置一个小功率或大功率的功放。应答器向功放馈入调制信号及射频驱动，功放输出功率为1KW或150W。一般情况下，测距仪用于航路提供引导时，配置参考为1000W。当用于本场进近引导时，功率配置参考为150W。

1 故障现象

某日，部门值班人员监测到第一跑道某台测距仪告警换机。维护人员立即进场查看设备，到达台站后发现测距仪CTU面板上efficiency、primary指示灯亮，设备已跳至TX1工作。告警之前设备为TX2运行，初步判断设备因低效率告警从而触发发射机切换至TX1工作。

2 故障排查过程

2.1 测距系统工作原理

测距仪系统包含机载询问部分与地面应答部分。LDB-102型测距仪是地面应答部分的一种，采用基于数字技术的全固态电路以减少设备板件及控制部分，设备能为在其有效作用距离内的航空器提供飞机至相应地面台站的实时斜距信息。通过相应的机载设备，航空器上能实时显示距离信息，系统组成如图1所示。

图1 测距仪工作原理

2.2 LDB-102低效率故障分析

将机载询问器预置于与所需地面信标相对应的询问频道。询问器工作于询问频道上以120对/秒的重复率发射询问脉冲对（搜索状态），地面应答器在接收到有效的询问脉冲对后，引进50微秒的系统延时，并发射相应的应答脉冲对。机载询问器自动计算发射询问脉冲与接收应答脉冲间的延时，将这一延时减去50微秒的系统延时后得到时间差Δt，从而得出实时跟踪距离，以海里的方式显示在航空器的显示器上。一旦询问器接收到对自身询问的应答信号，询问器将锁定相应的应答脉冲信号，同时减少其发射询问脉冲对的重复率至30对/秒（跟踪状态）。

台站DME为双机配置，信号流程如图2所示。CTU面板上efficiency、primary指示灯亮，表示设备应答信号偏少。故应该排查接收部分涉及产生应答信号的单元，对其模块功能进行测试，根据测试结果分析是否正常。

图2 150W 双机DME功能框图

2.3 故障检查测试过程

第一步：CTU指示灯及液晶LCD显示屏正常，CTU模块工作处于正常状态；

第二步：接收机视频单元RECEIVER VIDEO 1号机和2号机互换后，开机测试，故障由原来的2号机efficiency、primary 指示灯亮变为1 号机efficiency、primary指示灯亮。说明初步怀疑接收机视频单元RECEIVER VIDEO故障;

第三部：发射机驱动单元TRANSMITTER DRIVER的1号机和2号机互换后，故障现象仍然保持在2号机efficiency、primary指示灯亮。说明经测试，发射机驱动单元工作正常。

2.4 对接收机视频单元进行测试排查

接收机视频单元提供主要接收功能，包含安装于背板上的接收机视频组件1A72521、射频源1A72522、射频滤波器1A72517、中频功放1A72523、射频功放1A72524。

来自天线的接收信号通过射频板和预选滤波器到达接收机。当发射机通过共用天线发射信号时，射频板中的环流器用于隔离接收机。谐振预选器为接收机送入视频信号并对信号进行初步选择。

接收机视频单元放大和检测询问信号，并为发射机调制器产生国际莫尔斯码识别信号、应答信号和填充脉冲信号，提供触发脉冲对。本振频率的连续波作为发射机的驱动信号。

射频源同时产生接收机本振和发射机需要的射频信号。工作在DME第112个发射频道频率的单晶体振荡器产生一个初始信号，初始信号经过缓冲，进行三倍频后得到所需要的信号频率[2]。

射频功放，作为宽频微带线放大系统，放大天线接收的低幅值信号，同时放大本振信号，将本振信号分成幅值均为+11dBm的两路信号。其中，一路作为本振馈入接收机混合器的信号，另一路馈入发射机驱动作为激励信号。混合器利用双平衡二极管混合电路产生一个63MHz的中频信号。

通过原理分析，逐个单元进行排查，排查如下：

第一步：将1 号机和2 号机接收机视频组件1A72521、射频源1A72522、射频滤波器1A72517、射频功放1A72524 互换后，故障现象仍然保持在2号机efficiency、primary指示，说明这几个模块工作正常；

第二步：将1号机和2号机中频功放1A72523互换，故障现象发生交换，说明2号机中频功放模块已坏。测量XT7点的电压，为4.5V，由于标准值为3.0±0.1V，所以进一步确认板子故障。

中频放大板由双门场效应管放大器组成，通过引入一个直流偏置电压控制场效应管的放大级来控制增益。这一可控的直流偏置用于降低应答，当信标过载时减小应答机的灵敏度。经解调的对数放大器视频输出为宽频带宽，且不排斥邻近频道。根据设备中频功放电路及设备特性[2]，进行如下测试和配置。

第三步：把2号机坏的中频功放模块拆下来更换上备件，并对备件进行配置及测试[3-4]。

（1）频率计连接至视频通道接口，将频率计时间基准设为1秒，然后在发射机上进行下列操作：测试询问器：MONITOR AND INTERROGATOR DC POWER打到OFF，发射机驱动器DRIVER DC POWER打到OFF，发射机应答器电源供电，TRANSPONDER DC POWER打到ON，测试视频脉冲计数为80个/秒（标准门限为20-200个/秒）；

（2）初步调整，测量中频放大器上测试点XT7值为2.98V（门限为3.0±0.1，若电压在此范围之外，则指示中频放大器有错误）；XT13值为5.95V（门限为6.0±0.1，可通过调整AGC预设R15以使电压在此范围内）。其他测试点XT1为5.3V（门限为5.0±0.1），调整R50设置；测量XT6为3.9V（门限为4.0±0.4，可调整R29）；

（3）按顺时针方向将SET GAIN（R29）旋转到底；

（4）前置放大器调谐：a.用示波器监测前面板上插孔“DETECTED LOG VIDEO”信号。将示波器时间基准设置为5秒/格，从测试询问器的触发孔输入外部触发，设置敏感度为0.5伏/格；b.在CTU上，用1kHz测试询问频率，在维护模式下，选择Lo Eff测量；c.在中频放大器上，仔细调整电感L7和L5使得信号振幅达到峰值；

（5）本地振荡器调谐：a.用示波器接中频放大器上测试点XT8 (LO)，显示设置为直流电平，用直流电平进行测试；b.将L4调谐磁芯调整到线圈中，使得磁芯顶部向下调整2-3圈。用数字万用表测量XT8直流电压，标准门限为0.7-0.76V；c.逆时针旋转L4磁芯，直到电压达到0.9-1.2V，记录磁芯位置。继续朝逆时针方向调整磁芯，直至达到电压峰值或2.0V，磁芯保持在当前位置。检查磁芯已旋转位置超过之前电压跳变时位置一圈半。必须通过磁芯位置初始化调整进行调谐，不超过XT8的电压，否则可能会产生谐波震荡；d.检查XT8的最终电压是位于1.2-2.1V；e.开关电源至少三次，并检查XT8电压每次都返回相同的值；

（6）窄带检测器调谐：a.将示波器器灵敏度设置为1V/格，用示波器观察中频放大器上测试点XT6的信号；b.调整电感L3和L6使得脉冲达到高于噪声基准线的峰值，重复调整直到不能进一步增加，记录脉冲振幅的峰值作为参考，XT6峰值为5V；c.从机柜中拔出测试询问器，将开关S1:1设为OFF（F0频率），并将 S1:2 设置为ON以选择+160千赫频率；d.将测试询问器恢复至机柜中，重新测试中频放大器上XT6的幅度,记录XT6峰值为4.86V；e.再次拔出测试询问器，将开关S1:2设置为OFF，并且将S1:3设置为ON，选择-160千赫频率。将测试询问器恢复至机柜中；f.重新测试中频放大器上XT6的幅度为4.86V；g.比较步骤b、d和f中记录的脉冲幅度，标准要求振幅的差异不超过0.2V（如果变化超过这一数额，有必要重复调整电感L3和L5使得±160Hz对应的脉冲输出幅度是相等的）；h.拔出测试询问器，将开关S1:1设置为ON，并将S1剩余的所有开关设置为OFF；

（7）设备关机，断电。再开机，测试点电压检测如下表1所示，测距仪1号机和2号机运行正常，故障排除。

表1 测试点电压值统计表

3 设备开放使用

按照民航维护规程规范要求，导航设备更换了功放、天线等主要板件后，需要进行飞行校对验证[5-7]，经校验飞机测试后进一步确认设备信号合格。接下来，需进行设备开放申请，相关单位批复同意后设备可开放使用。

4 结论

LDB-102型测距仪低效率告警引起设备切换机，日常设备运行时很少发生此种故障。在故障排查时，采用设备板件功能结构框图作为设备故障分析的重要依据。根据功能模块逐个分析，初步确定故障单元，再查阅单元的电路图，对图中的点位进行测试，并进行参数配置，最终设备恢复正常运行。目前，LDB-102型测距仪在全国民用机场应用较广，此故障维修过程可供相关机场作为维修案例借鉴参考。