NM7000B航向设备DC-LOOP告警故障

徐津京

（中国民用航空华北地区空中交通管理局 北京市 100621）

NORMARC 7000B 系列仪表着陆系统是挪威NORMARC 公司生产的第四代ILS 信标，其性能指标符合国际民航组织附件10 的各项指标要求。该系统采用先进的电子元器件及微处理器，使得整套系统集成化程度高，并具有计算机远程控制维护和监控的优点。仪表着陆系统（ILS）是向正在着陆的飞机提供水平、垂直及距离引导信息，使飞机能够安全可靠地降落在跑道上。目前在华北地区仪表着陆系统主流设备为NORMARC7000B。由于设备是24 小时不间断发射信号，若出现设备告警情况，会直接影响到飞机在进近或着陆过程中获取的ILS 信号，从而影响飞机的飞行安全。因此做好设备的维护工作是保障空管设备平稳运行的重要基础。

1 原理介绍

1.1 航向信标

航向信标是仪表着陆系统的重要组成部分，其主要作用是给进近和着陆的飞机提供对准跑道中心线的信息。航向信标辐射由150Hz 和90Hz 调制的两个调幅信号组成的和信号（CSB 信号）和差信号（SBO 信号），机载接收机通过比较150Hz 和90Hz 这两个信号的幅度大小，指示飞机“飞左”和“飞右”。由此可见，航向信标的重要性。航向信标（LOC）系统由LOC 机柜（发射机、监控器）、天线分配网络、监视合成网络、航向天线系统、遥控系统、远程维护监控系统（RMS）及电源组成。其中天线分配网络（ADU）、监控合成网络（MDU）是航向天线系统的重要组成部分。从发射机输出的CSB 和SBO 信号，由天线分配网络按照要获得的CSB 和SBO 的场型，按照一定的幅度和相位，把射频能量分配给天线阵中的每一个单元，由天线阵辐射到空间，从而得到所需的空间辐射场型，另外，一直流检测信号通过DC—LOOP 检测环也送到每一个天线以检测天线的完好性。天线分配网络主要包括微带电路板、可变移相器、电缆等。[1]监控合成网络是通过对天线振子的信号进行采样，并将信号在监视合成网络中混合，模拟远场航道和航道扇区。通过合成处理后，模拟生成飞机处于远场时得到航道信号（CL）、航道扇区的宽度（DS）、余隙(CLR),再送回监控系统。监控合成网络由微型带状电路板、航道线调整相移器、航道扇区调整相移器和连接电缆组成。

1.2 DC-LOOP

面对如此复杂、繁琐的天线分配电路，我们又是如何监控电路是否完好呢？在我们的远程维护监控系统中可调取监控器维护参数，值班员可根据各项参数的变化，实时关注设备运行的动态。我们常说的DC-LOOP 即电缆与天线故障监视电路，在仪表着陆系统设备中，它是检测航向天线及天线电缆是否正常的重要电路。当一条或多条天线电缆以及监控电缆断连时，导致发射机转换或关闭，DC-LOOP 就会产生告警信息，从而影响到飞机的运行安全。[2]

一般航向天线阵是由十几或二十几个天线振子组成，每一个振子内部都有复杂的电路，为了保证匹配和相位中心在规定内，低通滤波型匹配电路集成于位于天线前面的印刷电路板（FB），RF 变压器和电阻网络集成于位于天线背面的印刷电路板MO。根据天线数量和信号的不同，每条DC-LOOP 通路连接一定的数量天线。以某机场20 单元的航向天线阵为例，图1 是DC-LOOP 的原理图，图1 中用箭头指出的H 点是当有天线电缆、天线或监控电缆断连时，会影响这点的电势，即改变了DC-LOOP 值。如图2 所示，在天线分配单元中，DC-LOOP 分配网络中，共有4 条DC-loop 通路，每5 跟天线共用一条通路。

可以从上面的介绍了解到，DC-LOOP 从机柜输出电压信号，经过机柜、网络分配单元、发射电缆、发射天线以及监控电缆。DC-LOOP 在设备安装时期完成所有的链路连接，根据手册中厂家给出的DC-LOOP 门限的建议值，调试人员再结合实际情况测出DC-LOOP 的告警门限，作为以后的一份参考数据。

2 航向天线阵DC-LOOP故障

现对某机场发生的NM7000B 航向信标DC-LOOP 故障进行简要的分析。

图1：DC-LOOP 原理图

图2：DC-LOOP 的分组

图3：设备安装调试期间的DC-LOOP 测试记录

2.1 故障现象描述

某日夜里，设备监控人员发现航向台航向信标面板WARNING指示灯亮，通过计算机连接设备检查发现设备监控器DC-LOOP 项DL1 预警，其中的DL1 显值：A1058。

2.2 故障分析

请注意DC-LOOP1 到DC-LOOP4 在一些手册中被编号为DL0到DL3，包括下面的RMM 版本。在无故障的情况下，RMM 监视器窗口中返回的DC 循环值通常为975-980.如果天线信号通路段开，则直流回路会在监控系统中产生DC-LOOP 告警。若参数增加到大于1003 的值，这应该是告警门限。读取值将取决于哪一个天线可能是开路的。图3 显示了典型的告警值。以及矩阵中的哪些单元与特定的天线相关联。例如，在DC 环路中参数为1047（mon1 和mon2），而其他所有值为976 意味着天线没问题。A6 信号通路不正常。首先，为了确定A6 与DC-loop2 相关联，需要与调试记录文档中的DC-loop 表进行比较检查，此外还需要将返回值与当前值进行比较。[3]由于直流回路正在从两个MO 板获得并联的电压，两个监视器通过直流回路来检测错误。如果有一块单板出现故障，直流回路测不到故。

参考技术手册中给出的建议，通过分析设备故障现象和对比设备安装调试期间的DC-LOOP 测试记录（图3），判断为航向天线振子A7 中的DC-LOOP 线路故障。

2.3 如何排除故障

（1）对DC-LOOP 电阻网络进行检查，各元器件没有明显老化及烧毁迹象，对DC-LOOP 电路中各个接头进行检查，全部解除良好，未发现异常现象。

（2）通过断开A7 或M7 连接电缆头，检查发现设备监控器各项主要参数变化明显，其中航道射频（CL RF）值：w2.68，达到预警值，进场射频（NF RF）值：a2.58，参数达到告警值。

重新连接后，设备监控参数除DC-LOOP DL1 项有告警外，其他参数均恢复正常，说明A7 航向天线的发射通路和M7 的监控信号通路正常。

（3）然后通过更换A7 航向天线振子的MO 板后，DC-LOOP故障现象没有变化。

（4）最后通过更换A7 航向天线振子的FB 板后，DC-LOOP DL1 参数恢复正常值976。

2.4 结论

通过以上对DL-LOOP 故障分析，在排除设备故障中，首先要根据故障现象判断是DC-LOOP 的公共部分还是单独航向天线单元。然后根据DC-LOOP 的原始测试记录，对比DC-LOOP 的监控器检测值判断是对应的那个航向天线振子，最后通过更换相应板件排除故障。

3 针对DC-LOOP故障，如何加强维护NM7000B设备

（1）加强对DC-LOOP 参数的监控。航向信标是为飞机提供对准跑道中线的信号，其设备的稳定性直接关系到信号的准确性。在日常的值班中，一直比较关注航道信号（CL）、航道扇区的宽度（DS）、余隙(CLR)的参数信息。今后，也要将DC-LOOP 参数作为监控重点，实时关注设备参数细微的、潜在的变化，及时解决问题，以免对航班造成影响。

（2）做好巡检工作。制定适用于设备运行的巡视检查计划，巡检人按要求对设备周围环境、避雷、天线振子、馈线、电缆接头等科目进行检查，检查天线直流回路可用DC-LOOP 组件进行判断，方法为依次断开天线电缆的接头，测量电压，只要有一个振子的电缆断开，则继电器都不吸合。还包括检查电缆头是否紧固，以及回路电缆、电阻网络的情况，对发现的异常问题及时解决，才能保障设备的正常运行。

（3）保证备件的充足。由于ILS 仪表着陆系统的航向天线、下滑天线都放置在室外，用于连接的电缆也埋在土地下面，长期的风吹日晒，难免会对设备的公共部分产生影响，一旦出现故障，会直接影响设备的正常运行。单位应梳理好自己的备件库，对于缺少的板件，应及时采购。若设备出现故障时有可替换的板件，保障设备的正常运行。

4 总结

随着民航业的快速发展，空中交通状况日益复杂，仪表着陆设备作为民航飞行的重要组成部分，设备的平稳运行是保障飞行安全的基础。作为设备维护人员，要加强安全意识，提高对设备告警的排故能力，一旦遇到故障，结合实际情况，将发射机、监控器、功能板件、设备原理、信号流程进行多方面分析，快速定位故障点，制定有效的解决措施。由于仪表着陆设备的特殊性，需要24 小时不间断向空中发射信号，就像人们的心脏一样，既不能休息还要将血液输送到身体的各个部位，所以我们更要精心维护好设备。指引天空中的飞机找到回家的“路”，安全、平稳地着陆机场。