仪表着陆系统信号频域测试与分析

王韬

摘 要：仪表着陆系统是民用航空导航系统重要组成部分，目前各保障单位对于设备的基础维护与测试通常从时域出发，然而对于强度较小的信号，测试结果往往无法精准。从频域角度，可以实现对信号各频点的强度精准测量，基于频谱仪的测量，可以实现单天线的信号成分测量及计算，确定单天线DDM的准确性以及调整发射机SBO输出信号，实现反馈OFFSET的精确调整。

关键词：仪表着陆系统;频谱仪;频域

0 引言

仪表着陆系统信号主要采用调幅波，通过CSB信号和SBO信号的空间合成，来实现空中导航作用。我们大多数情况下对设备的测试测量都采用功率计、示波器、外场测试仪等仪器仪表，均是在时域下的测量。频域分析是在频域内对信号的各频率分量进行单独分析，以获得信号的多种参数。通过频谱分析仪可对信号的频谱进行分析，显示信号的频谱分布图，从而很容易测量一个信号的频率、功率，谐波分量，调制假信号和噪声等。通过各频点信号强度的精准测量可以帮助我们对设备信号进行更直观的分析、更精准的调试，以实现单天线DDM测试以及SBO通道的OFFSET精确校准。

1 单天线DDM测试

以航向信标为例，航向信标通过天线阵向空中辐射CSB信号和SBO信号。CSB信号是150Hz和90Hz调制的两个调幅信号的和信号，其时域表达式为

根据和差化积公式：

因此在频谱分析仪上，可以在中心频率ω、ω±150、ω±90的频点上得到相应强度的信号。同理SBO信号为抑制载波的边带信号，在频谱分析仪上的ω±150、ω±90的位置上看到相应的信号。根据仪表着陆信号合成原理，天线同时辐射CSB和SBO信号，因此在同一天线中两个信号进行叠加，根据DDM的计算公式：

即可以计算出各个天线的DDM值。DDM为90Hz和150Hz信号的调制度差，即，这样我们就可以根据频谱仪中各个边带分量与载波分量的幅度比，计算出DDM并与DDM公式计算的理论值比较，来准确的判断天线中辐射的信号是否正确。以NORMARC 7220A的7号天线为例，图1是该天线的余隙信号波形。

2 发射机SBO OFFSET通道调整

由于在频谱仪上载波信号和边带信号可以直观的显示，那么我们可以直接通过分析载波和边带信号对设备产生的CSB信号和SBO信号进行分析。在NORMARC 7000B设备中，信号采用IQ调制的方式生成。其中每一路I（或Q信号）均由本身信号和其通过解调的反馈信号即I*（或Q*）通过误差放大器控制，保证信号的稳定。反馈信号在解调过程中会引入直流分量，導致合成的信号波形变化。NORMARC 7000B设备可以通过软件分别调整IQ信号的OFFSET值来消除直流分量。以SBO信号为例，当I通路选定进入测试模式时，系统将切断Q信号通路，使得SBO输出仅为I通路信号，这时我们将频谱仪通过耦合接入SBO信号输出端，由于SBO信号为抑制载波的边带信号，如果信号中掺杂直流信号，那么在频谱仪上可以看到明显的载波分量（如图4所示），我们可以通过调整相应的OFFSET值使得载波分量最小，即使得频谱分析仪上载波频率处的信号值最小，这样就可以消除解调过程中引入的直流分量。

同理我们还可以根据边带信号和载波信号的比值来计算得出SBO信号的载波与调制信号的抑制比。同样以图4为例，载波抑制比为68-36=32db。

3 结语

综上所述，我们可以通过频域对仪表着陆信号进行直观分析，通过天线耦合信号测量天线中合成信号是否正常，加深对设备信号合成的理解，并且通过信号波形对设备进行检测、调试、维护，从而提高设备维护人员的日常维护排故水平。