全向信标系统

全向信标系统（精选三篇）

全向信标系统 篇1

我国民航无论是在空管系统或还是在地方机场,无论是在终端区还是在航路上,多普勒全向信标(DVOR)的利用越来越多。配合测距仪(DME)提供航路及终端区引导。地处雷暴多发地区的设备经常遭到雷击,造成设备故障。作者在对某全向信标故障排查过程和防雷系统改进和全国同行做个探讨,希望能对大家有所帮助,共同提高设备保障能力和对雷击故障的快速检修,并其做到前车之鉴的作用,减少雷击发生的概率。

1 故障现象

该全向信标台站处于华东某大型机场内,设备是由THALES公司生产的DVOR4000型。2015年4月5日22:20分,值班员发现全向信标遥控器告警,尝试利用遥控电脑连接设备,发现无法与发射机正常连接。由于当时机场雷雨非常强烈,初步判断设备遭受雷击所致。抢修人员到台后检查发现,全向信标双机故障关机,主要监控参数都处于告警状态,设备无法正常开启。

2 分析过程及整改措施

2.1 初步判断故障位置

将设备放置监控器旁路状态开机,检查发现设备双发射机都存在同样的故障现象,判断应是公用部分遭受雷击所致。全向信标公用部分主要包括ASU机柜,发射天线阵及电缆,监控回路及电缆,电源系统及控制系统。设备在监控旁路状态下可以开启,可以转换机,说明各电源模块供电正常,控制系统工作正常。由于ASU机柜和天线系统属于发射部分,监控天线及电缆属于检测部分。为了进一步判断故障位置,我们将外场测试仪接至监控天线进入机柜前的最后一个端口,如果外场测试仪显示参数正常,说明设备的发射部分正常,故障在监控器上。如果显示参数不正常,则故障点应在前端。实际检查中,在监控信号最后进入机柜前,利用外场测试仪检测到的参数依然是告警状态。

由于监控回路中包括监控天线和电缆以及衰减器和防雷模块及功率分配器,逐级向前检查。直至在衰减器前端,外场测试仪检测到正常的全向信标监控参数,说明该衰减器损坏,导致监控信号无法送达监控器,进而造成监控器无法检测到正常的参数,以致设备双机告警关机。更换衰减器,重新开机检查,设备主要参数回复正常,可以开机。监控回路检修示意如图1。

2.2 BIAT参数预警

设备开机后,主要参数正常。但设备依然存在其他预警现象。检查发现监控显示设备ASU BIAT参数不正常,从而形成预警。在设备控制软件中,打开对应预警数据窗口,在ASU各电压检测数据中发现预警。首先怀疑在ASU机柜中存在故障,在ASU机柜中,随意选取几个电压测试点,利用万用表实际测量发现,各点电压值均正常。而在监控器显示中则混乱不堪。即说明ASU机柜送出到监控器的数据是正常的。由于ASU机柜和发射机机柜通信中利用的是A-SU-INT板件,再将数据送到监控器,已经证明监控器是正常的。所以更换ASU-INT板件,预警现象消除。该板件在日后的维修中,更换了部分元器件后修复。

2.3 发射机数据无法读写

设备至此主要功能恢复,但在检修完成后的稳定观察期,对设备的几次转换机操作中,容易造成发射数据丢失,或者无法通过监控软件调取和上传理应保存在MSG-S中的数据。两部发射机均存在此现象。怀疑强大的感应雷电信号造成两块MSG-S不稳定,更换后正常。至此,设备全部恢复正常。

2.4 原因分析

由于故障发生时,该机场区域内雷电活动非常强烈,正常的雷电经避雷针和引下线入地。某些直击到地面的雷电信号,通过监控电缆窜入监控回路,将衰减器击毁,监控信号无法送达监控器处理,造成双机无法开启的故障现象。由于该全向信标的监控电缆在进入机房后,在安装时把电缆从发射机机柜内部,由下至上连接到监控器MSP,在由下至上的过程中,正好经过两块MSG-S和ASU-INT的背后,距离非常近,雷电信号在经过时通过感应损坏了这三块板件,从而造成BIAT参数预警和发射机数据无法读写的现象。ASU-INT及MSG-S损坏分析如图2。(注:DVOR4000 VHF OMNIDI-RECTIONAL RADIO RANGE TECHNICAL MANUAL PART 2)

2.5 改进措施

针对此次雷击的教训,我们对该设备的防雷系统进行如下改进:

第一,为防止雷电经监控电缆窜入室内,损坏监控板件,同时防止雷电信号对监控天线的破坏,对监控电缆两端均进行了外皮接地改造。

第二,将监控电缆室内部分从机柜中移出,经机柜外送到发射机机柜顶端,再经衰减器和防雷模块接到监控器上。此模块属于设备自带,监控电缆进入室内时有第一级防雷,由防雷公司安装于地板下。

第三,经防雷公司检测后,对此次雷击后部分不稳定的SPD进行更换。以确保防雷系统的有效性。

3 结束语

在此次雷击故障检修中,由于设备损坏部件较多,总计有一个衰减器,一块ASU-INT,两块MSG-S遭到雷击,从而给设备恢复造成一定难度。通过这个案例我们发现,虽然各类导航设备都配备了防雷系统,但并不代表就万无一失了。应通过日常检查和其他设备雷击案例分析,持续检查发现防雷系统中的薄弱环节,不断改进,减少雷击灾害的发生。

摘要：虽然在安装之初都配备了防雷系统,地处雷雨多发地区的全向信标台站,每年的雷雨季节遭受雷击的概率依然很大,给设备保障部门带来很大的压力。文章从某台站遭受雷击故障检修出发,探讨对防雷系统的改进措施,避免类似情况的发生。

关键词：DVOR全向信标,雷击,改进措施

参考文献

[1]倪育德,包毅.多普勒全向信标[D].天津:中国民航大学,2005.

全向信标系统 篇2

这两种设备大体上说在射频通路的实现上和监控信号的解调方法上基本一样, 但在调制信号的产生、基准时钟产生、内部信号的监控和外场信号各种参数的处理上, 4000型全向信标基本上是经过数模转换和模数转换后由微处理器处理, 而VRB-51D型则大部分利用模拟的方法进行处理的。

1、信号的产生

VRB-51D型是采用皮尔斯晶振电路, 产生的频率是工作频率的一半, 经倍频器得到工作频率。这种产生频率的方法频率稳定度较高, 但频率改变较难。

4000型全向信标则是用晶振作为参考频率, 用压控震荡器作为工作频率产生器。用参考频率与工作频率比较得到控制电压, 去控制VCO震荡器的偏压从而控制震荡频率, 完成锁频。用这种方法即得到了工作频率的稳定度较高, 又可以通过微处理器控制V C O震荡器的偏压从而控制震荡频率, 为方便的选择通道打好了基础。

对于上下边带信号的产生, 这两种设备所使用的方法基本上是一样的。将载波信号与压控震荡器所产生的信号进行混频, 与±9960Hz参考信号进行比较, 得到控制电压控制边带VCO震荡器, 从而锁相, 得到相位相差90度的边带信号。

在其他射频通道中, 如调制载波、功放、锁相环、A G C控制、定向偶合器和双联开关等, 这两种设备的实现方法基本一致。

2、调制信号的产生

VRB-51D采用模拟的方式。在RPG基准相位产生器中分频基准时钟产生30Hz基准相位信号, 通过移位寄存器产生键控的莫尔斯识别码, 都送到C M P组件中。识别码在C M P中被1 0 2 0 H z信号调制, 混合30Hz基准信号和话音信号去调制载波。此外, CMP组件还有保护发射机的功能, 如不平衡保护、反向功率保护和正向功率保护等。当出现上述三种异常情况之一时切断信源, 保护发射机。

4000型全向信标的调制信号的产生是由MSG-C和MSG-S组件来完成的。他们由内嵌式微处理器80C186来管理控制, 产生调制信号。处理器和信号是以公用的时钟为时钟基准。30Hz基准信号、1020Hz键控信号等调治信号的参数以数据的方式保存在80C186的内存中。微处理器分时处理各种参数, 并把他们送到并行的数模转换器形成需要的模拟信号, 去调制载波和边带波。

M S G-C和M S G-S组件通过内部传感器和C C P控制偶合器得到载波的幅度相位等信号并将通过模数转换器转换成数据, 放入内存中, 通过微处理器与已知的正确门限比较, 从而修整控制信号控制移相器A G C电路等来达到控制载波相位幅度的目的。微处理器处理一种数据的周期大概为一毫秒, 周期短, 信号的稳定型也就比较好。

此外, 这两个组件还能与LCSU单元的微处理器交换发射机数据和控制命令并执行等功能。

3、监控信号的处理

在对监控信号的处理上, VRB-51D和4000型全向信标在对接收到的外场信号进行解调的过程在原理上基本是一致的, 都是将监控天线接收到的射频信号进行A G C放大, 然后解调出9 9 6 0 H z、30Hz AM、30Hz FM、1020Hz键控识别信号。并转换成直流电平。

但在处理解调后的信号时, V R B-5 1 D采用模拟的方式将30Hz AM、9960Hz的调制信号等信号的直流电平与载波电平相比较得到他们的调制度告警。测试9960Hz信号电平是否有长时间空闲来判断是否有缺口告警。通过振荡电路检测键控信号是否长时间无变化来判断是否有空码或连码。检测方位信号比较3 0 H z F M和3 0 H z A M信号的相位差并通过计数器记数得到方位信息。

而4000型全向信标则是将以上各种信号进行模数转换得到各信号具体数值并送到M S P的嵌入式微处理器中处理并将数据存入内存。处理器经过与内存中的预设门限参数相比较, 得到告警信息。如果有告警, 通过接口将数据传到LCSU单元控制换机或关台等工作。

在遥控单元中, VRB-51D只能设备状态和一些简单的开关机、监控旁路等信号。而4000型全向信通过LCSU和RCSU单元的内置MORDEN, 不但能传输定性的状态信息, 还能传输大量的各种详细的信号参数, 可以通过智能终端将数据显示、保存或打印出来。还可以通过终端对设备进行控制调试等。

在天线开关控制方面, VRB51-D通过两个ADS奇偶天线分配开关来分配边带信号, 24个天线一组, 每1/60秒交换上下边带, 共48个边带天线。而全向信标-4000型则是采用10个ASM组件, 每5个一组, 共50个边带天线。

从整体上来说, 4000型全向信标的各种信号参数值通过内部传感器获得, 并通过嵌入式处理器对各种信号进行数据处理。在智能终端上就可以对设备进行调试和数据采集等工作, 操作起来更方便, 更有利于网络化和集中监控。系统的集成度更大, 元件各通用化。但设计安装整个系统较复杂, 对工作人员的计算机知识要求较高, 尤其是通讯接口的调试。

而VRB-51D大部分是采用模拟系统, 集成度较底。虽然在CTL单元中也有微处理器, 但只能做定性的设备控制信号显示等简单工作。各种信号的具体数值都要用仪表测试才能得出, 作记录比较烦琐。

参考文献

[1]《高频电子线路》.北京电子工业出版社, 2000.

全向信标系统 篇3

关键词：全向信标,VRB-52D,典型,故障

一、DVOR监控天线电缆进水受潮

1. 故障现象

DVOR1号机MBD组件相对方位显示超过方位上限0.8°, 控制测试单元CTU显示载波和上下边带功率正常, CTU组件前面板只出现方位告警, 设备自动关机后切换至DVOR2号机工作, DVOR2号机同样出现上述故障现象。

2. 故障分析

因为双机均出现相同的故障现象, 故障可能出现在双机的公共部分, 而公共部分主要包括RLU、ADS、载波天线、边带天线、监控天线、天馈线。CTU组件前面板驻波比没有告警, 表明载波通道所在的公共部分RLU组件K5同轴继电器、载波天线、连接馈线正常;边带没有告警, 表明副载波通道所在的公共部分RLU组件K1~K4同轴继电器、ADS、边带天线、以及连接馈线正常。通过以上分析, RLU、ADS、载波天线、边带天线及其连接馈线正常, 只剩下监控天线以及到DVOR设备的连接电缆。

3. 故障查找

分别从DVOR双机的MRF组件上卸下连接的监控电缆, 用数字万用表测试正常, 表明监控天线、连接电缆以及二分配不存在接触不良情况;用示波器依次测量MRF组件上所接收的DVOR复合信号、MSC组件上滤波出的9960HZ副载波和30HZ AM信号, 均出现信号波形峰-峰值正常, 信号电平像波浪一样高低变化的现象, 再测量MSC组件上的30HZ FM信号波形正常, 是30HZ AM信号相位不稳定引起方位告警。从传输线有关知识可知, 同轴电缆进水受潮后, 传输电平会存在像波浪一样高低变化的现象, 同轴电缆受潮积水程度不同, 其分布电容和电感都会相应变化, 引起电缆特性阻抗也发生变化, 致使信号源输入阻抗与电缆特性阻抗不等, 引起失配, 从而对不同频率的信号引起不同程度的衰减和相移。

4. 故障排除

检查监控电缆, 发现地埋电缆部分一处连接头受潮、氧化, 对连接头作除锈、防潮后, 设备正常。

二、DVOR2号机边带告警

1. 故障现象

DVOR2号机开机后, CTU组件前面板显示边带告警, 测试载波功率和上下边带功率正常, 检查DVOR1号机工作正常。

2. 故障分析

从设备工作原理可知, 边带信号告警是指边带调制放大器SMA及以后的连接电缆、边带天线、边带切换单元、天线分配单元以及RLU组件内的继电器有损坏或接触不良的情况造成输出边带信号反射过大, 引起SMA组件内的N6电压比较器输出电平反转导致边带信号告警。DVOR1号机工作正常说明DVOR1号机和DVOR2号机的公共部分工作正常, 这样故障点可以压缩到DVOR2号机的边带调制放大器SMA、边带切换单元、RLU组件以及之间的连接电缆。

3. 故障查找

将DVOR2号机设置到热备份后接假负载开机, 边带信号告警消失, 设备工作正常。在MSC组件上利用示波器观察从监控天线接收滤波输出的副载波信号波形正常、幅度正常。以上两点的测试表明边带调制放大器SMA、边带切换单元、RLU组件以及之间的连接电缆组成的副载波输出射频通道工作正常, 引起边带告警的可能是伪信号。

4. 故障排除

利用延伸板连接出SMA组件, 开机对照电路图检查SMA组件中边带信号检测和比较部分电路, 发现反射信号电压比较器N6:5脚基准电压为0.5V, 正常值应为0.8V, 轻轻调整RV3电位器使N6:5脚使基准电压上升到0.8V, 边带告警消失。

三、结束语

在安装监控天线时, 对监控电缆的长度要根据设备安装规定结合台站地形地貌正确估算, 防止安装时监控电缆长度不够而接续, 造成接头密封不严受潮而影响设备正常工作;系统发生故障告警, 首先应确定设备告警门限设置无误, 这样才能少走弯路有效地快速排除设备故障, 在每年的春秋换机过程中, 在做好其他工作的同时, 设备告警门限的检查应该是比较重要的。

参考文献

[1]黄玉兰.电磁场与微波技术.人民邮电出版社.2007

[2]郑连兴, 倪玉德.多普勒全向信标.中国民航出版社.1997