DVORVRB—51D边带信号产生器故障分析

李辉

摘 要：民航内蒙古空管分局土牧尔台导航台安装了一套由澳大利亚AWA公司生产的VRB-51D型全向信标设备，该设备性能可靠，运行非常稳定，不易故障。但该套设备现已运行接近20年，设备电子元器件进入老化阶段，进入了故障高发期。在实际工作中，我们发现边带信号产生器是比较容易发生故障的器件，对其故障现象和排除方法进行了总结，供同行参考。

关键词：边带信号产生器；检修经验；故障分析

中图分类号：V243.1 文献标志码：A

1 全向信标原理

导航就是指引飞机按照预定线路可靠准确的从一端到另一端。其方法主要是通过测量飞机相对于导航设备的方向和距离来实现定位。主要分为无线电导航、多普勒导航、惯性导航和仪表导航等。甚高频全向信标属于无线电导航的一种，与机载接收机配合使用，机载接收机通过接收地面设备发射的无线电信号测出磁方位角。可以通过两部VOR信标或一部VOR信标和DME设备合装来完成飞机定位。目前存在两种不同模式的甚高频全向信标，普通全向信标和多普勒全向信标，多普勒全向信标是利用了多普勒效应完成其功能。

多普勒效应是指当辐射源和观察者直接发生相对运动时，观察者会发现其所接受的辐射源辐射的信号产生了频率变化的一种现象。这一现象是由奥地利物理学家赫利斯金·多普勒在1842年对声学进行研究时首先发现的。其实在日常生活中，我们经常会发现飞机在起飞时距离由近及远时，其声音是由高到低逐渐变化的。而这种声音的变化，就是声波的频率在改变而造成的。

多普勒甚高频全向信标就是利用这一原理，地面全向信标设备向机载VOR接收机发射基准相位的30Hz信号和可变相位的30Hz信号这样一个复杂的合成无线电信，经机载接收机解调后，测出地面全向信标台相对于飞机的磁方位角，即VOR方位，进而对飞机相对于全向信标台的方位进行确定。

VRB-51D主要由天线系统和发射机柜构成，天线系统由49根改进型阿尔福特天线构成，48根边带天线安装在直接为13.5m的圆周上，中心为1根中央天线。发射机柜包括射频放大器监视器、副载波监视器、滤波器和识别监视器、方位计数器监视器、控制和遥控组件、定时序列产生器、基准相位产生器、天线开关驱动器、边带信号产生器、边带切换单元、载波调制与保护单元、载波产生器和驱动器、边带调制器和放大器、电源控制开关、直流电压变换器等。

2 边带信号产生器故障排查

边带信号产生器SGN用于产生fc+9969Hz上边带信号和fc-9969Hz下边带信号，共同送到边带天线，以30Hz速率旋转，生成30Hz可变相位信号，该信号是对9969Hz分載频信号调频，调频后的分载频再对载波进行调幅。为了满足边带信号与中央载波信号在空间合成标准调幅波，要求边带和载波之间满足一定的相位关系，因此SGN模块采用锁相环。

SGN组件包括以下子单元：主板、平衡混频器、信号振荡器。平衡混频器包括两个子部分，一为相同的两个上下边带平衡混频器，将上下边带的取样信号与载波取样信号进行混频，获得差频信号；二为射频符合信号发生器，用于监控校准。信号振荡器在相位锁定时用于产生频率为fc+9969Hz和fc-9969Hz上下边带信号，是一种压控晶体振荡器。

全向信标故障现象：全向信标DVOR二号机故障，监控面板显示副载波（SUBCARRIER）、缺口（NOTCHDVOR）告警灯亮，设备无法正常工作，自动切换到一号机工作。

检修过程：

（1）首先打开面板上的数字表，测量上下边带的发射功率，通过测试发现上边带功率正常，下边带功率为0，所以初步确认为是下边带部分发生故障。

（2）为了解决下边带部分的故障，使用备用边带调制器和放大器组件SMA更换二号机的SMA组件，开机后发现二号机仍然不能正常工作，所以排除SMA组件的故障的可能性。

（3）将备用SGN组件换在二号机SGN上，开机后发现2号机恢复正常工作，证明二号机SGN组件发生故障。首先大家认为是SGN压控振荡器损坏，但换过晶振后，二号机器并未恢复正常工作，于是又将压控振荡器的备件换上，开机后设备仍不能正常工作，于是初步排除压控振荡器有故障。开始排查相位控制部分1A71147，但更换后设备仍不能正常工作，于是这一部分有故障也被排除。这时将注意力转移到SGN主面板1A71146上，将检修板挂在二号DVOR机箱后面，接上延长板，用示波器测量下边带输出波形，同上边带对照，对下边带的信号进行跟踪测试，带X头的，但仍未发现有故障。这时，又将注意力转回了压控振荡器部分，但这时又认为既然换了一个新的压控振荡器也不正常，也不是晶体的毛病，大概不可能是它的故障，因为压控振荡器只要有输入±15V就能工作，从SGN来的相位控制信号只不过起了一个锁定频率的作用，此时，测输入电压又正常，说明故障不在输入电压上。于是想到压控振荡器是否振荡，此时，从输出头测试发现其不振荡，这时才初步肯定是压控振荡器的故障，但又不知所以然。经过一番考虑后，认为可能是可调的电容或电感没有调好，使振荡器G1不起振，于是用无钢改锥轻轻调了下G1上的L1。这时奇迹出现了，从压控振荡器的输出头可以测到振荡器有输出了，这时，将上下边带的输出都接在示波器上，先测上边带振荡器的振荡波形在示波器上占几格，在测下边带振荡器，调L1使其在输出信号在示波器上所占格数同上边带一样。这样故障消除设备恢复正常。

故障原因：厂家未将G1上的可变电感L1调合适，所以导致晶体振荡器不振荡，造成下边带输出功率为0，设备所带备件同样没有将G1上的可变电感L1调合适。

3 检修经验总结

由于全向信标设备结构比较复杂，原理深奥，组件分散，所以想要精通设备必须对设备原理进行深入的学习，绘制设备信号流程，对各测试节点的参数熟记于心，并通过多次故障排查积累经验。VRB-51D型DVOR采用全固态的模块结构，可以分别将各模块拆卸下来进行替换以排查故障模块进行快速故障定位。此外，若是掌握了设备电路原理，就可以通过使用延伸板将电路板置于机柜外部，通过使用仪器仪表对电路板上的各测试点进行测试，查看测试结果是否与设备手册上的测试结果一致，以此来判断具体故障的电路模块。另外还可以使用示波器万用表等仪器对模块面板上的测试孔进行测试，查看测试波形和电压，对比标准值，进行快速排故。

在本次排故中，我们采用了替换备用模块的方法来进行迅速定位故障点，这是排故中通常使用的方案。但是在替换之前，通常需要进行初步的判断，确定可能出现故障的部件，且替换之前要进行细致的检查，以免损毁替换上的正常组件。我们首先通过测试怀疑是SMA模块发生故障，在进行检查后，替换备用组件，发现设备依然不能正常工作，所以排除了SMA故障的可能性，进而进行下一步判断，最终确定为SGN模块故障。SGN模块代表边带失锁，可以通过该模块PHASEREF功能，快速判断导致边带失锁是否是由于SGN组件造成的。

最后，当设备无法开启时，不要慌张，通过积累的经验一步步进行排查，从宏观到微观，整体到局部，模块到元器件，逐步锁定故障部分。

参考文献

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