莫書奮 / 中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局

DVOR天線安裝調(diào)試

莫書奮 / 中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局

文章介紹了導(dǎo)航設(shè)備DVOR（多普勒全向信標(biāo)）的工作原理，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)地介紹了天津七六四廠生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)DVOR天線在中國(guó)民航的首次安裝和調(diào)試，包括邊帶天線與載波天線的安裝，以及設(shè)備的最終調(diào)試，講述了國(guó)產(chǎn)DVOR天線在民航首秀的整個(gè)過程，為我國(guó)民航DVOR的建設(shè)提供了參考。

載波；邊帶；天線

1. 引言

2014年8月，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”重創(chuàng)海口美蘭機(jī)場(chǎng)東木蘭頭導(dǎo)航臺(tái)DVOR天線，共計(jì)42根天線遭到不可挽回的損壞。海南空管局決定更新安裝天津七六四廠生產(chǎn)的DVOR天線，這是國(guó)產(chǎn)DVOR天線首次在民航應(yīng)用，并取得不錯(cuò)的效果。本文將介紹國(guó)產(chǎn)DVOR天線安裝調(diào)試過程。

2.工作原理

DVOR：飛機(jī)通過測(cè)量比較地面信標(biāo)發(fā)射的基準(zhǔn)相位30Hz信號(hào)與可變相位30Hz信號(hào)的相位來確定飛機(jī)相對(duì)于DVOR臺(tái)的方位信息，因此發(fā)射基準(zhǔn)相位信號(hào)的載波天線與發(fā)射可變相位信號(hào)的邊帶天線需保證電纜的電氣長(zhǎng)度符合要求。其頻率范圍：108-117.95MHz。

3.邊帶天線的安裝

3.1 邊帶電纜電氣長(zhǎng)度的檢測(cè)、修正

矢量信號(hào)通過同軸電纜傳輸將發(fā)生衰減和失真，其信號(hào)幅度、相位會(huì)有一定程度的改變，電纜長(zhǎng)度不同，其改變程度不一樣，通常電氣長(zhǎng)度：

由公式可見，電纜的物理長(zhǎng)度和傳輸信號(hào)的頻率直接決定著電纜的電氣長(zhǎng)度。

本導(dǎo)航臺(tái)使用的DVOR頻率為112.7MHz，廠家配送的48根邊帶電纜物理長(zhǎng)度不一致，且，與天線尚未完成匹配，所以邊帶電纜需修剪。

邊帶電纜的相位容差為±0.5°（VM讀數(shù)為±1°），電纜用短路頭測(cè)量的反射系數(shù)為0.83∠±2.5°。

按照舊電纜的物理及電氣長(zhǎng)度估計(jì)，制作邊帶基準(zhǔn)電纜，接ADS平均端口測(cè)量，應(yīng)為純阻。然后，邊帶電纜按照基準(zhǔn)電纜電氣長(zhǎng)度及物理長(zhǎng)度進(jìn)行修剪，并制作電纜頭。制作好的邊帶電纜含兩端電纜頭，短路校準(zhǔn)，要求幅度誤差小于0.83±0.031，相位小于±2.5°。

最終進(jìn)行邊帶電纜測(cè)試（終端接短路頭，在該模式下電纜的反射電氣長(zhǎng)度誤差不大于5o，即±2.5o，實(shí)際電氣長(zhǎng)度誤差為1.25o，一般要求±0.5o以內(nèi)為好）。

3.2 邊帶天線預(yù)置

邊帶天線電容片距離預(yù)置為13+（頻率-108）*0.6=15.82mm；天線偏振片預(yù)置為cos（90*（頻率-108）/10）*7+8=13.18mm。

天線安裝應(yīng)注意方向。如下圖所示。相鄰天線反相180度。統(tǒng)一“A”朝內(nèi)為偶天線（EVEN），“B”朝內(nèi)為奇天線（ODD）。

3.3 安裝邊帶天線

邊帶天線的安裝需要測(cè)量天線的輻射阻抗和相位，調(diào)整天線振子的電容片距離可以調(diào)整輻射的相位。調(diào)整是需要注意環(huán)境溫度的影響，當(dāng)溫度超過±5°時(shí)，需要重新進(jìn)行測(cè)量，臺(tái)站位于海邊，碰到雨季，晝夜溫差大，白天測(cè)量數(shù)據(jù)與晚上結(jié)果相差較大。

測(cè)量天線阻抗的時(shí)候使用網(wǎng)分連接，包括繼電器RLU跟天線分配開關(guān)ADS，在設(shè)備上的TSD選擇對(duì)應(yīng)的天線開通，測(cè)量天線及電纜的輻射相位。輻射相位的絕對(duì)值不重要，關(guān)鍵看其一致性，所以，我們必須選取其中三根參數(shù)相近的天線作為基準(zhǔn)天線。測(cè)試完畢48根天線后，需要重新測(cè)量出事測(cè)量的幾根天線，對(duì)比原始測(cè)量值，檢查基準(zhǔn)天線是否因?yàn)闇囟葘?dǎo)致相位漂移情況。

在調(diào)整天線偏振片及電容片的時(shí)候要注意調(diào)整的程度，電容片的調(diào)整是靠近極板一圈變化為-4度，遠(yuǎn)離極板變化為+4度。電容的4個(gè)極板需要同時(shí)均勻調(diào)節(jié)，一圈指的是4個(gè)極板同時(shí)進(jìn)或出一圈。先計(jì)算出中間值，然后按照中間值確定調(diào)整的圈數(shù)，需要注意的是，調(diào)整某個(gè)天線時(shí)會(huì)明顯的影響周圍的天線。偏振片的調(diào)整影響著信號(hào)幅度，調(diào)整偏振片以實(shí)際天線的調(diào)整經(jīng)驗(yàn)值為準(zhǔn)，首先按照基準(zhǔn)天線調(diào)整，在測(cè)試具體天線的時(shí)候按需求調(diào)整天線的偏振片。每個(gè)天線都要基本調(diào)到一致，即相位差在±2度以內(nèi)。

如果天線振子沒問題，當(dāng)輻射相位調(diào)整至合格時(shí)，阻抗測(cè)量的相位跨度也會(huì)隨之減少。

邊帶阻抗測(cè)量—最終（相位跨度在:20o以內(nèi)，一般小于12o）（含ADS，不含RLU，即單機(jī)系統(tǒng)，雙機(jī)系統(tǒng)含RLU，表格在后），最終測(cè)得的邊帶阻抗如下：

如果輻射相位與阻抗相位不能同時(shí)滿足，則應(yīng)檢查天線振子尾板是否正確設(shè)置，邊帶電纜或載波電纜的相位不正確，即為未按要求達(dá)到ADS平均阻抗為純阻或半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，或者是ADS出現(xiàn)故障。

3.4 邊帶匹配

邊帶匹配主要包括SMA和SCU之間的匹配，以及邊帶假負(fù)載匹配。

SMA和SCU之間的匹配的主要目的是：1.是SMA工作于50Ω阻抗；2.是邊帶天線驅(qū)動(dòng)阻抗盡可能低，尤其是剛開始打開“ON”并輻射小信號(hào)時(shí)，目的是減少相鄰天線輻射時(shí)間內(nèi)引起的雜散電流。

SMA和SCU之間的匹配頭需要確定三根電纜的長(zhǎng)度，如下圖所示，其中兩根用于將SCU的輸入阻抗轉(zhuǎn)換為50Ω，第三根用于調(diào)整ADSON/OFF的阻抗，兩者應(yīng)一致。

在測(cè)量匹配阻抗的時(shí)候，用網(wǎng)分測(cè)量SCU的輸入阻抗。分別測(cè)試兩部機(jī)的輸入阻抗，要求幅度波動(dòng)在平均值附近不得超過0.05，相位不得超過15°，否則會(huì)影響到匹配的效果。最后檢查SMA輸出電纜阻抗，最終達(dá)到邊帶匹配。

4.載波天線安裝

載波天線是與邊帶天線不一樣的標(biāo)準(zhǔn)，載波天線電纜要求長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，當(dāng)頻率為112.7MHz時(shí)，λ/2=V*Vr/ f/2=300*0.666/112.7/2=886mm，5倍半波長(zhǎng)為5*0.886=4.432米，該長(zhǎng)度包括兩端的電纜頭。

修剪后安裝好的載波電纜，使用網(wǎng)分從載波定向耦合器處開路測(cè)量載波電纜阻抗，測(cè)量顯示兩部機(jī)的結(jié)果接近，符合預(yù)期。

載波天線的安裝非常嚴(yán)格，必須保證載波天線、磁北N、天線陣圓心三種嚴(yán)格在一直線上。安裝載波天線后，從定向耦合器處測(cè)量載波天線阻抗，調(diào)節(jié)載波天線諧振。并根據(jù)所測(cè)阻抗做載波天線匹配頭，載波天線匹配頭接在載波天線與天線電纜之間。為了使載波匹配，需要根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)調(diào)節(jié)匹配頭的長(zhǎng)度。最終測(cè)得載波阻抗為一號(hào)機(jī)-41.08 ∠0.5，二號(hào)機(jī)為-41.25 ∠-31.3。

5.設(shè)備調(diào)試

設(shè)備調(diào)試總共有九個(gè)階段：（1）對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)先檢查，使設(shè)備滿足開機(jī)條件，正常設(shè)置設(shè)備的工作狀態(tài)；（2）由于設(shè)備的開啟會(huì)由于功率過高產(chǎn)生不可估計(jì)的后果，因此還需對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行保護(hù)設(shè)置；（3）載波調(diào)制度的設(shè)置，調(diào)節(jié)正常的調(diào)制狀態(tài)；（4）邊帶相位的設(shè)置，目的是確保載波和兩個(gè)邊帶信號(hào)能在空間產(chǎn)生一個(gè)正確的調(diào)制信號(hào)，相位設(shè)置不正確，空間調(diào)制信號(hào)將嚴(yán)重失真或者調(diào)制幅度較低；（5）設(shè)置正確的副載波調(diào)制度；（6）調(diào)整邊帶輸出平衡；（7）檢查副載波調(diào)幅；（8）設(shè)置監(jiān)控器，在開機(jī)后能完全監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)，以便調(diào)整設(shè)備參數(shù)；九、調(diào)節(jié)設(shè)備的方位角，是監(jiān)控器顯示的方位角與監(jiān)控天線的方位一致，方能給飛機(jī)提供正確的方位引導(dǎo)。

6.結(jié)束語

本文介紹了天津七六四廠生產(chǎn)的DVOR天線在民航的首次安裝，包括邊帶天線與載波天線的安裝，以及設(shè)備的最終調(diào)試，歷經(jīng)一個(gè)月，完成了國(guó)產(chǎn)DVOR天線在民航的首秀。由于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在工藝上與國(guó)外有一定的差異，在安裝的過程中，屢屢出現(xiàn)由于天氣變化導(dǎo)致的相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)偏差。在已運(yùn)行了兩年中，新安裝的天線表現(xiàn)平穩(wěn)，如果國(guó)產(chǎn)DVOR天線能經(jīng)得住時(shí)間的考驗(yàn)，這將預(yù)示著導(dǎo)航設(shè)備開始打破國(guó)外的壟斷，走向國(guó)產(chǎn)進(jìn)程。

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