INDRA 52D型全向信标边带系统调整方法探究

袁昆?刘锦瑞

摘要：全向信标是现代民航陆基导航设备的重要组成部分。本文以INDRA 52D型全向信标为例，对其边带系统中的边带产生器和边带调制与放大器组件的功能、内部组成、部分电路进行了简要分析，并对更换其内部子组件后的整体调整方法进行了介绍。

关键词：DVOR；SGN；SMA；调整

一、引言

INDRA 52D型全向信标设备内部使用了大量的可调元器件以达到对其功能电路的控制。由于每个信标台因安装、频率等因素的影响，设备投产后的运行参数也不相同。这就使得后期如发生设备故障使用备件更换后，部分组件就需要根据设备现场实际运行要求进行调整，以便设备维修前后，主要运行参数不发生变化。本文对全向信标中边带系统的两个重要组件边带产生器和边带调制与放大器组件进行分析并对现场更换备件后的调整方法进行介绍。

二、边带系统组件简介

全向信标边带系统主要作用是产生上、下边带信号，反馈至边带天线辐射，从而产生30Hz可变相位信号。边带系统主要由：边带产生器、边带调制与放大器及后续的边带交换、开关等单元组成，其中边带信号主要由前两个组件形成，需要重点关注的也是这两个组件。

（一）边带产生器简介

边带产生器（SGN）中的上、下边带信号由两个压控晶体振荡器产生，频率由两个可变电容二极管控制。振蕩器的压控电压从两个相位控制电路通过与9960Hz信号的相位比较得到。这个电路的第一步是从主时钟振荡器得到9960Hz副载波，第二步是将上、下边带信号与载波采样信号混频得到混频信号。为了能使边带与载波有正确的相位关系，相位延时电路可以在一个较宽的范围内对9960Hz的相位进行调整。最终，将边带信号的相位锁定于载波。边带产生器主要由上、下边带振荡器、相位检测板、SGN主板组成[1]。

（二）边带调制与放大器简介

边带调制与放大组件（SMA）主要是将SGN中压控晶体振荡器送来的边带信号放大至5W左右，再使用正弦形状的混合函数进行调制，最后用于驱动天线射频开关。SMA主要由驱动放大器、隔离器、低通滤波器、边带耦合器、边带调制器和电平控制板组成[1]。

三、电路分析

（一）SGN主板电路分析

SGN主板控制着两个边带与载波的相位关系。当设备开机后，确保这些信号能快速地锁定至所需相位。板内包含9960Hz产生器、数字相位转换器、相位检测器和边带电平控制电路。

来自TSD模块的主时钟3.1104MHz信号，通过XMA：2接入SGN。在D2：4缓冲后加载于二分频器D1：1。输出信号分为两路，一路经三个延时门D2：2、D2：6和D2：15至精调相位调整寄存器D6和D8，作为其时钟频率。另一路输出至三分频器D3，D3：12输出信号至粗调相位调整寄存器D5和D7，及六分频器D4。D4输出信号在D1中2分频，得到9960Hz边带参考信号。

上边带延时D5、D6由前面板开关S2和S3控制，并贴有COARSE和FINE标签。COARSE提供30度/步的延时，FINE提供2.3度/步的延时。下边带延时由板内的预设二进制开关S1控制，当边带相位开关S4处于TEST位置时，才能对其进行调整。实际上，下边带相位延时通常都为180°。

因上下边带电路除了元件参数运行不同外，其他都是相同的，所以下文仅对USB电路进行描述。

在锁相环部分，放大器N1提供两个由V1控制的增益电平。在搜寻阶段，V1被切断并且N1作为单位增益电压跟随器使用，但是当频率锁定后，V1正偏并且V1变为4的增益，在锁相情况下，提供增加环路增益。

当频率和相位锁定于采样信号后，锁相环将输出0V。当频率锁定，但相位不锁定时，采样脉冲将不出现在零点，而是在正弦波的其他点。这种情况将从采样信号和保持检测器产生一个直流电压，这个电压引发VCO改变，从而锁相。当锁相环失锁，三角波产生器被激活（N4和V4-V8）并且UNLOCK指示灯亮。失锁情况将引发N3：1产生一个交流信号，N3：1由V11检测。N4A：1的输出激活三角波产生器。当进入搜索模式后，N3：7作为积分器控制三角波的变化率。N4：7和V4-V7控制积分器N3：7的电压在+12至-12之间变化。

N41为边带功率和平衡预设调整提供一个参考电压。当S5和S6处于ON位置时，边带平衡调整电压缓冲于N40并加载至TSD和SMA模块。

（二）SMA电平控制板电路分析

电平控制板为整个组件的控制核心，包含奇数和偶数边带调制与放大器的包络检波电路、奇数和偶数反向功率告警电路以及射频电平反馈电路。边带调制与放大器的包络检波电路图中，二极管V2（V3）为调制器中的ODD（EVEN）正向功率检测器二极管V4（V5）提供温度补偿。电压跟随器N1：1（N1：7）输出信号送至比较器N2（N3）。比较器输入端接反馈信号和ODD（EVEN）调制驱动（来自混合函数产生器），输出得到的差分信号被用于驱动调制器中的PIN二极管。电压跟随器N4用于混合函数信号至测试信号（前面板）的输出缓冲。此电路中，还有一个可调电阻RV1（FWD DET BAL），用于将输出的两个边带峰值调至相等。

射频电平反馈电路中，电压跟随器N8接收定向耦合器中峰值检测器的输出信号，为测试单元提供缓冲输出。放大器N7接收峰值检波器V3（位于边带调制器的输入端）的信号，与边带电平参考（由GATE BIAS设置）进行比较。其输出通过放大器V12和V13后，用于驱动放大器。放大器V15和V16为驱动放大器的集电极提供一个固定的电压。晶体管V11和V14为驱动放大器提供峰值电流限制，以保护驱动放大器。与V22、V17、V18和V19相连的N9：7提供一个补偿偏置电压给驱动放大器。比较器N9：1为保护电路，当从驱动放大器检测到一个过大的输出电平时，将移除驱动放大器偏置电压，从而起到保护的作用。

反向功率告警电路中，N5、N6A、D2和D3用于与第二块SMA模块相连，组成一个复合的告警系统。这些电路检测边带系统中的反向功率的电平并且由D1产生告警信号。如果一个天线信号失效，那么D1：6产生一个告警信号。如果直径线上的一对天线失效，那么D1：10产生一个告警。告警电路的输出送至D2和D3。反馈回路由V5、V6与N5为调制器中的ODD和EVEN反向功率检测器V6和V7提供补偿。其输出直接连接反向功率告警电路比较器N6。

四、调整方法

（一）边带测试器的调整

当使用现场对SGN（1A71146）主板进行更换后，需要对DC补偿进行调整，具体调整方法如下：①设备关机状态下，使用33路延伸电缆从机柜背面连接SGN主板。不要连接背面的同轴电缆。②在SGN上，关闭USB和LSB。③在CMP上，关闭CARRIER和30Hz。④开机。⑤使用数字万用表测量SGN主板上的X2电压。如果需要，调整RV1，使得电压为0至-5mV。⑥测量X32的电压，如果需要，调整RV31，使得电压为0至-5mV。⑦关机。⑧移除延伸线并将SGN重新插回机柜。

（二）边带调制与放大器的调整

1.调整前设置

①关机状态下，移除SMA，将其放在机柜背面的支架上，使用延伸线连接SMA和机柜并且连接SMA上的电缆。

②在CTU上，设置MOINTOR ALARM为INHIBIT。在CMP上，设置CARRIER POWER为OFF。在TSD上，设置两个TEST开关为NORM。在SGN上，设置SIDEBAND PHASE为NORM，PHASE REF为TEST并且两个SIDEBAND TEST开关为OFF。

③如果驱动放大器（1A71157）或电平控制板（1A71163）被替换过，那么将电平控制板上的GATE BIAS（RV6）逆时针旋转至底，O/P LIMIT（RV5）为顺时针旋转至底。

④按照需求（需测试的模块为SMAU或SMAL），将SGN上的SIDEBAND TEST开关置于NORM（USB或LSB），打开边带。

⑤最后，开始具体板内子组件的调整时，最好在“维护模式”下开启设备。

2.偏置电压调整

①断开SMA组件XFD口上的电缆，目的是移除至SMA的驱动输入。

②开机并打开所需边带。

③通过测量SMA电平控制板上的X12和X13之间的直流电压，可计算出驱动放大器第一级驱动的电流。电流的计算方式为：

电流（A）=2×电压（X12与X13之间）

④例如：150mV对应300mA。

⑤调整GATE BIAS（RV6），使电流等于标记于驱动放大器赫兹的数值。电流允许的范围为250至400mA。

⑥关机并重新连接SMA上的XFD。

3.输出门限调整

①断开调制器（1A71159）上的XFA连接电缆，将功率计（25W）和12W 射频负载连接至调制器的输出端。

②将电平控制板上的开关S1设置为TEST。

③开机并打开所需的边带。此时，功率计上应显示有7W的功率（由SGN上的控制电压决定）。

④而后将电平控制板上的开关S1设置为NORM，功率应超过14W。通过调整O/P LIMIT（RV5），使得功率减小至13W。这个过程不要维持超过10秒，否则12W射频负载将过热。

⑤关机，移除功率计等。重新连接边带调制器，保留开关S1为NORM位置。

4.射频驱动调整

①连接功率计（5W）和12W射频负载至边带调制器（1A71159）的XFB端，XFC正常连接。

②检查电平控制板上的TEST开关S1为NORM位置。

③在TSD上，选择BLENDING FUNCTION TEST为ODD MAX。

④开机并打开所需边带。

⑤测量SGN上CONT VOLTS测试孔的电压（与正在测试的SMA相对应的边带）。记录这个值，以便随后能够通过调整S/B POWER返回这个正常设置的值。

⑥调整SGN上的S/B POWER控件，使得功率的读数为5W。逆时针调整SMA上电平控制板的RF DRIVE（RV4），直到功率计上的功率开始下降。而后，顺时针调整RV4，直到使得功率停止增加这个点为止。如果需要，调整SGN上的S/B POWER重置功率为5W。

⑦在TSD上，设置BLEDNING FUNCITON TEST为NORM。示波器连接至SMA前面板上的DETECTED O/P，ODD测试孔。显示被调制边带的波形。

⑧逆时针调整RF DRIVE（RV4），使得被检测到的波形上刚刚出现削顶的情况。

⑨测量电平控制板上的R55的电压（测量点为靠近RV4的一端），其值应大约为4.4V。顺时针调整RF DRIVE（RV4），直达电压增加0.85V。这时射频驱动就调整好了。

⑩如果还要进行下一步驟的调整，那么保留S/B POWER的调整，否则，恢复S/B POWER为原来的值（之前进行过记录）。关机，移除功率计等并恢复连接。

5.平衡检测器

①连接功率计（5W）和12W射频负载至边带调制器（1A71159）的XFB端，XFC正常连接。

②按上节射频驱动调整的②至⑥所述，调整ODD MAX功率输出为5W。精确测量XFB端的功率。

③关闭边带，转换功率计和负载至SMA的XFC并且恢复XFB的连接。

④打开边带并选择EVEN MAX。

⑤调整SMA电平控制板上的FWD DET BAL预设R1，使功率计的读数与②中所测得的数值一样。

⑥如果还要进行下一节的调整，那么保留S/B POWER的调整，否则，恢复S/B POWER为原来的设置（之前进行过记录）。关机，移除功率计等并恢复连接。

6.反射告警调整

①连接功率计（5W）和12W射频负载至边带调制器（1A71159）的XFB端，XFC正常连接。

②按上节射频驱动调整的②至⑥所述，调整ODD MAX功率输出为5W。精确测量XFB端的功率。

③关闭边带并断开功率计。

④使用BNC三通连接至XFB，重新连接功率计和负载，三通另一侧接一个50欧12W负载。此时，两个50欧负载并联，导致负载变为25欧，XFB处的VSWR为2：1。

⑤打开边带。示波器的一个通道连接至DETECTED O/P ODD测试孔，另一个通道连接至XMA：21（SMA的背面）。在TSD上，设置BLENDING FUNCTION为NORM。

⑥调整REV PWR THRESH（RV3），直到随检测包络波形的峰值点同步有一个脉冲出现在XMA：21上，脉冲宽度为0.2至0.3毫秒。

⑦关闭边带，转换25欧负载至XFC。XFB恢复连接。

⑧打开边带。示波器两个通道分别连接至DETECTED O/P EVEN测试孔和XMA：23。调整REV DET BAL（RV2），使得XMA：23出现的脉冲宽为0.2至0.3毫秒。

⑨恢复S/B POWER功率值。

⑩关机，断开测量设备，将SMA插入机柜。重新开机，信标正常运行。

五、结束语

边带系统是全向信标的重要组成部件，当SGN和SMA组件内的有更换新的子组件的情况后，都需现场对其进行检查，确保所有控制电压都为合适的值或在合适的范围内。此外，应特别注意新的边带输出功率应确保与更换前的功率值基本一致，这样才能确保全向信标的副载波调制度等关键参数不发生改变，有条件的情况下，可使用外场测试仪来对辐射信号进行检测，判断其是否和校飞通过的数据一致，以确保设备的正常使用。

作者单位：袁昆 刘锦瑞 民航云南空管分局

参  考  文  献

[1]郑连兴，倪育德.多普勒全向信标DVOR VRB-51D[M].中國民航出版社，1996.

袁昆（1985.11-），男，汉族，云南昆明，大学本科，工程师，研究方向：民航导航设备维护维修；

刘锦瑞（1989.10-），男，汉族，云南玉溪，大学本科，工程师，研究方向：民航导航设备维护维修。