NM7000A型仪表着陆系统航向天线阵优化调整

崔明旭

摘 要：本文介绍了NM7000A型仪表着陆系统航向天线优化调整的主要步骤，重点介绍了前期仪器仪表的准备工作，相关电缆和器件的测量工作，安装调试工作和外场测试工作。给出了优化调整的工作方法和相关技术标准。优化调整后，仪表着陆系统工作更加稳定，工作成效显著。

关键词：仪表着陆系统;航向天线;优化调整

中图分类号：V261.8 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）14-0091-02

0 引言

2014年12月期间，沈阳桃仙机场24号航向设备多次出现DC-LOOP瞬时告警，随即恢复正常的现象。由于故障时间特别短，并未查出直接原因，但是經过排查发现航向天线尾板上的电路板存在锈蚀现象、射频分配网络箱内铁壳电感有裂缝、室外电缆头也有不同程度的腐蚀生锈、在天线腔体内找到一些昆虫尸体等。

设备室外器件的老化、生锈，昆虫的爬行等都有可能造成设备运行参数的变化，导致设备预警或告警关机，因此有必要对航向设备室外部分进行维修、更换。2015年5月我们对航行天线系统进行优化调整。

1 故障现象与故障定位

2014年12月期间，航向设备多次出现告警，很快恢复正常的现象。通过对告警数据的回放，发现是DC-LOOP0参数告警。告警时的参数大于55。

DC-LOOP的信号流程（见图1）为：从MO1212板中产生一个4.77V的直流电压，通过扁平电缆经CI1210转接板送至天线分配单元ADU，再由ADU通过同轴电缆送入航向天线阵子、前置板FB1526、尾板MO1525，最后送至监控混合网络MCU。当天线阵子、天线前置板FB1526、尾板MO1525这条通路中有断路时，天线分配单元ADU中的对应电容数值升高，DC-LOOP参数就会告警。

通过查看告警时的监控回放，CL，DS，CLR，NF参数均无告警，CLR数值升高。使用外场接收机对天线阵进行外场测试，结果正常，初步判断是监控系统的问题。查看设备说明书，DC-LOOP0对应的是A1，A2，A15，A16号天线。打开天线罩对天线本体进行检查，发现天线尾板覆铜线及电阻腐蚀严重，初步判断DC-LOOP告警由天线尾板MO1525腐蚀虚连造成。

2 更新改造的准备工作

2.1 仪器仪表的准备

首先是仪器仪表、工具的准备工作。本次更新改造主要需要如下仪表：数字万用表、网络分析仪、外场接收机、30dB衰减器、水平观测仪等。另需要工具与定检时相同。

2.2 尾板对比测试

为保证尾板物理性能都是相同且完好的。使用数字万用表电阻档分别测量射频电缆头与外壳之间的电阻、MO1525尾板取样孔之间的电阻、尾板上右侧取样孔与RF射频电缆头中心之间的电阻值（应该很小），并进行对比，选数值相近的尾板置于天线阵中心。

2.3 射频电缆测试

为保证新电缆的电气长度一致，保证信号传输的稳定性，最大限度减少发射信号相位差，要求ADU至天线振子的发射电缆的电气长度相等，电气传输相位误差不大于±2°。

设置网络分析仪中心频率并单端口校准;将电缆在天线阵附近找一平坦处打开包装，按标签分出发射电缆和监控电缆，自然平放在室外，用肉眼观察两组电缆的物理长度是否一致;使用网络分析仪测量电缆的电气度数，记录到表中，比较相对值;如有异常做好标记，当全部测量完成后，再做适当修剪。

检查电缆无明显损伤，电缆标志清楚正确，电缆头安装牢固，无松动;测试时注意电缆弯折角度不宜过大，弯曲半径不能小于电缆直径的15倍或小于15cm;室外温度会对电缆的电气长度造成影响，所以测量时，要选择相对温度恒定时间段进行测量，并且测量的速度要快。

2.4 ADU单元测试

为保证航道/余隙CSB或SBO信号输入端与各个天线输出端之间的传输特性。测量时，除被测端口外的其余端口均应接匹配负载。实际测量值与标称值的相对误差幅度不大于0.5dB，相位不大于5°。

设置网络分析仪双端口校准，对应单元上每个输入口和输出口进行双端口测量相对幅度和相对相位，和说明书上要求的标称值进行比较，如误差较小则做适当调整;如误差较大，则不能使用。

3 改造工作的实施

首先拆卸天线尾板、发射电缆、监控电缆、ADU、MCU等，注意保持拆卸下来的器件要完整，不要损伤。然后安装新ADU、天线尾板、发射电缆、监控电缆等。

安装前，先清洁安装位置的灰尘;监控信号采样点的两个螺栓尽量用原厂螺栓，其他用于固定的螺栓可以选择购买的螺栓。

机柜到ADU射频电缆须进行电气长度测量，可通过修剪电缆实现航道CSB、航道SBO之间，以及余隙CSB、余隙SBO之间电缆电气等长，传输相位误差小于±1°，幅度误差小于±0.5db。航道及余隙两组电缆之间也建议做到上述要求。

在更换电缆的同时，使用吹风机，抹布清洁天线腔体内的灰尘及昆虫尸体。在尾板的下端放入钢丝球，防止昆虫的进入。

更换完成后，使用网络分析仪测试所有天线振子从发射到监控耦合回路的传输增益，传输增益的相位偏差应小于±3°，幅值偏差应小于±1.5dB。网络分析仪需双端口校准，1端口接ADU，2端口接MCU，形成回路，记录数值。

为了确保天线振子具有良好的匹配性，需使用网络分析仪对每一个天线振子的回波损耗进行测试。一般要求回波损耗优于-20dB。

最后调整发射机、监控器等设备参数，按说明书要求，预先设置发射机、监控器的各项参数。

4 改造后的外场测试

4.1 航道及余隙发射机CSB/SBO初步定相

航道定相一般选择在跑道中心线及两侧距离航向天线阵600-1000米处选取三个坐标点，余隙定相一般选择距航向天线阵300-500米，偏离航道中心线10-20度的坐标点。

进行航道CSB/SBO定相时，须关闭余隙发射机，在上述三个坐标点利用外场接收机测试DDM值，通过调整航道发射机SBO相位，使DDM值均最接近0，一般不超过10μA;之后将航道SBO相位增加或减少90°，设置SBO相位，使得跑道中心线两侧150Hz和90Hz占优方向正确。

进行余隙CSB/SBO定相时，须关闭航道发射机，在上述余隙测量位置，利用外场接收机测试DDM值，通过调整余隙发射机SBO相位设置，使DDM值接近于0，一般不超过10μA;之后将余隙SBO相位增加或减少90°，设置SBO相位，使得跑道中心线两侧150Hz和90Hz占优方向正确。

4.2 天线配对测试

为了确保在跑道中心线上得到正确的航道位置，应分别对每一对天线对进行配对测试。在距天线阵300米至1500米的跑道中心线上，选择一个前后移动时测得DDM值变化较小的点为测试点。

在中间第一对天线配对时，只开启开余隙发射机，其它天线配对时，单开航道发射机。天线分配单元的其它输出端全都接假负载，通过修剪天线分配单元输出至第一对天线振子的发射电缆，使跑道中心线上测试点测得的DDM 值最接近0，一般不大于±3μA，之后单开启航道發射机，检查此时的DDM值，一般不大于±1μA。

对于某对没有馈送CSB信号的天线振子，测试时需保持相邻一对有CSB信号的天线振子连接并工作，为目标测试振子提供空间调制所需的载波。在跑道中心线上测试点测试合成信号的DDM值，应不大于±1μA。

4.3 CSB/SBO最终定相

CSB/SBO最终定相是在天线对配相测试完成后进行，操作方法和初始定相一致。

至此地面测试结束，等待飞行校验。

5 改造后效果

在优化调整以前，见图2，航道、余隙、宽度的DDM曲线数值非常不稳定，每天有3微安的变化。优化调整后，见图3，曲线变得非常平整，效果明显。建议各运营机场积极实施航向天线阵的优化调整工作。

参考文献

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[2] 《航空无线电导航设备测试要求第一部分：仪表着陆系统（AC-115-TM-2013-01）》[S].

[3] 《民航空管系统通信导航监视设备巡检、优化统调与大修管理规定》[S].

[4] 《仪表着陆系统安装调试及验收技术规范（AC-85-TM-2015-01）》[S].