DVOR 1150A安装调试的探讨

王长铮

DVOR 1150A安装调试的探讨

王长铮

（中国民用航空华北地区空中交通管理局天津分局，天津 300300）

多普勒全向信标系统（DVOR）作为传统陆基导航设备，在民用航空领域发挥着重要作用。随着导航技术的发展，多普勒全向信标设备相继完成了多代产品的更替。主要针对Selex 1150A型设备的安装调试环节进行介绍，为此类设备导航台建设和运行维护提供可行性参考经验。

DVOR；安装调试；天线匹配

0 引言

DVOR 1150A设备由美国Selex公司研发生产，近两年在国内民用航空全向信标导航系统中的占有率得到了快速提升。而相对国内民用航空陆基导航系统来说，还算是“新生”产品。本文主要针对此次天津DVOR 1150A设备安装调试中的部分环节进行经验探讨，希望对其他地区同类设备的安装、检测有所帮助。

1 注重规章规范的实际应用

在台站建设过程中，往往“经验主义”更容易影响施工人员的主观意识，从而忽视了相关规章、规范等客观要求。

《国际民航公约附件10》、《民用航空导航台建设指导材料》、《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》、《航空无线电导航台（站）电磁环境要求》、《民用航空通信导航监视设施设备供配电配置指导材料》等规章规范，细致地解答了台站建设过程相关的工艺要求和技术标准，为台站建设提供了有力的规范依据。这些相关材料，都可以在“中国民用航空局”官网进行查询和下载。

随着国内民航事业的快速发展，全向信标/测距仪台站建设和维护的相关规章、规范在日益完善，也在不断更新。无论是在建设的前期准备中，还是在工艺安装过程，台站建设者都不能太武断，要充分查阅现有最新的相应规章、规范去考察设计图纸、施工质量并获取相关检测报告。如：按照一般维护经验，设备接地要小于4 Ω，而《民用航空导航台建设指导材料》明确规定“导航台地网的接地电阻值宜小于1 Ω”。因此要求施工方提供防雷接地检测报告等。

遇到问题应及时组织施工、监理和设计等单位根据现场实际情况进行研讨；如果需要特殊改动，施工单位应在设计变更后再进行施工。

2 天线柱的定制

天线柱的定制主要决定天线的架高进而影响DVOR天线的辐射场型。一般厂家对于天线柱的安装高度建议为1.3 m，近似为DVOR平均工作频的半波长[1]。相较其他厂家，DVOR 1150A设备对天线柱的选定有自己“特殊”限制；手册中安装部分明确了设备在不同工作频段下，天线柱的安装高度上限值不同，具体相关要求如表1所示[2]。

表1 工作频率与天线柱高度对应关系

注：依据现实台站工作频率，查询“台站工作频率”所在区间，其载波、边带天线的高度不能超出该频率区间所对应的“天线相对地网高度最大值”。

手册中没有给出高度限制的理论依据，但其厂家调试前的“现场安装核实表”中却提出必须符合该项要求（厂家派人现场调试的前提要求）。为不影响工程进度以及施工质量，可依据手册要求对天线柱高度进行核算后再定制，其具体天线定制尺寸计算过程如下：

参照表1中“mm”所对应数值为天线相对地网高度最大值（设该值为max）；如图1所示，可得知台站建设过程中，实际天线相对地网高度（设该值为）不能超过max，即：

由图1可知，天线相对地网高度由电路板与天线托盘间厚度、天线柱高度、道轨高度和螺杆固定高度四部分组成，即：

因此，结合式（1）和式（2）可得：

安装前可通过与设备厂家了解参数和地网厂家了解参数、，由式（3）求得天线柱的定制高度。根据最终计算结果，将所求得的值告知天线柱生产厂家进行定制。

此次设备安装前，其他现场出现过因天线柱高度问题引发的争议。后经与厂家证实，确实存在该项安装要求，因此，为避免同类事件对安装进度产生影响，本地区对天线柱的定制做出详细计算，后经实践证明上述计算方法符合实际要求。

3 天线单元的安装及调试

依据DVOR设备工作原理，机载接收机通过比较基准信号与可变信号间的相位关系来获取相对磁北的方位。其中，基准信号为中央天线辐射为 30 Hz的AM信号，而可变信号为边带天线以30 Hz模拟旋转形成30 Hz对副载波的调频。如式（4）[3]所示：

式中，为天线阵直径；为30 Hz；为台站工作频率所对应波长值。

为获取多普勒频偏最大值fmax为480 Hz，上、下边带天线的模拟旋转的直径应该根据台站频率进行计算，并将边带天线整齐地安装在以为直径的圆周上。

副载波信号对载波信号采用“空间调制”，这就要求载波和上、下边带信号三者间的相位关系和幅度比例与完整的调幅波的频谱分量完全一致。由于载波和上、下边带信号是分别产生且经不同路径分别到不同的天线辐射，设备本身参数的变化以及各分量在空间传播路径的改变等原因，都破坏三者间的相位和幅度关系，造成空间调幅信号的失真。为使机载设备获取完好的导航信号，要重视天线安装工艺和调试质量，尽可能以良好的物理安装工艺，减少实际应用影响。

3.1 天线柱的安装调整

天线柱的安装过程，首先要找到载波天线柱与磁北所在直线[4]，并找到该直线与天线轨道交点，以确定好1号天线的位置。通常，此过程需要指南针和全站仪的配合使用，指南针的使用过程，要尽量远离地网，以避免由于地网对测量结果产生影响。核实载波天线柱的水平、垂直，将全站仪坐放在该天线柱上，进行校表、设定；可先确定1号、13号、25号和37号边带天线位置，然后将天线阵圆周分成4个90°空间，依次进行调整；过程中，不要轻易再对全站仪参数进行修改。

校准1号天线水平、垂直，并以该天线为基准，综合公式直径的理论计算值及厂家手册参数要求如图2所示，设置全站仪的相对参数标准，对边带天线柱的布局进行精细调整。由于天线柱表面、天线托盘模具等工艺因素影响，可能会对天线实际测量结果造成一定误差。因此，为进一步提高精度，可利用天线电路板平面作为测量基准。

由于国内天线柱制作标准和国外标准不同，现场安装过程可能会发现天线与天线柱间的紧固螺丝不能通用，可根据现场实际情况进行定制或者加工改造。

图2 天线布局图

3.2 边带天线的安装调试

天线的安装和调整过程是整套设备安装的重点。天线柱调整完成后，可将事先开箱清点的线缆进行吊装、铺放以及一定时间的“释放”；过程要避免过度弯曲和踩踏而引起线缆的物理损伤。出厂时，厂家一般会把边带线缆的一端做好焊接、塑封，此端可保留在室外，用于与天线连接；另一端需要自行焊接、缩封，因此，穿缆前可将其N型头和热缩管拆下、收集保存，同时将裸露的线缆做好防护。穿缆结束，可将热宿管恢复、N型头拧紧，但暂时不要焊接、缩封。

利用矢量网络分析对边带天线逐个进行检测调试。该过程可以将边带天线链路分为线缆检测和天线检测两部分，具体操作步骤如下：

（1）边带线缆检测、调试：

1）将矢量网络分析仪开机、预热；

2）点击“Mode”，选择网络分析仪模式，等待系统加载；

3）点击“Freq/Dist”，根据台站设置中心频率、带宽；

4）点击“Measure”，选择“S11”测量方式；

5）点击“Marker”，标记中心频率；

6）点击“Cal”，完成设备校准；

7）将每根边带天线依次连接到网络分析仪，并对增益、相位参数，做好详细记录。

利用矢量网络分析仪对边带线缆进行检测，此操作步骤的意义在于通过比较各天线回波损耗、相位可以对线缆的自身性能作出相对性的评估：确定每根线缆的好坏、个别线缆是否需要进行裁剪等。此操作结束，可以把边线缆头进行焊接、缩封、与机柜对应接口进行连接。

（2）边带天线检测、调试：

为实现边带天线的阻抗匹配，DVOR 1150A通常调整天线板件中可变电容C3来校准谐振频率、C5来改善回波损耗[5]，其在电路板件位置如图3所示。

图3 天线电路板中C3、C5位置

具体天线匹配调整方法如下：

1）按照上述边带线缆的检测方法完成1）~5）操作；

2）点击“Mkr/Tools”，选择游标搜索，并选择最小值；

3）连接一根测试线缆到网络分析测试端口，点击“Cal”，完成设备校准；

4）将测试线缆另一端连接到1号天线，同时将相邻天线，2号和48号天线接假负载；

5）查看游标点频率是否与台站频率一致，如果存在偏差，通过调整天线电路板C3进行校准；

6）查看游标点回波损耗是否处于-31~-26 dB区间，如果超出区间，可通过调整天线电路板C5进行校准；

7）检测、校准结束，记录1号天线最终频率及回波损耗；

8）按照同样方法，依次对圆周其他47根天线完成检测、校准，并做好记录。

由于单天线的校准过程，会对相邻天线的辐射结果产生一定的影响[5]，因此，第一圈校准结束，要进行第二圈验证性检测和校准；以此类推，重复检测，直到参数全部符合相应门限要求，即完成边带天线调试。本地区边带天线调试四圈后的数据如表2所示。

表2 边带天线调试后数据

载波天线最终调试后的回波损耗是-30.36 dB，驻波比为1.063。调试过程与边带天线类似，只是没有对应的C3、C5可变电容，而是通过调整电容片间距和改变匹配线缆长度来实现。

现实天线调整过程容易受到气温变化带来的影响，因此，边带天线和载波天线的校准过程尽量要控制在温差不大的情况下进行检测、调试。

4 结论

DVOR设备作为传统陆基导航设备，国内工作人员对设备的安装经验已经十分丰富，而随着设备集成度的不断增高，让设备的安装过程也变得更加简单。DVOR 1150A相对来说还算“新”的设备型号，为确保高质量的后期运行保障，必须充分重视设备的安装调试。此外，本地区其他安装感触、建议如下：

（1）建台过程要摒弃“经验主义”，严格遵守最新技术规范和要求，为后续竣工验收和行业验收做好充足准备。

（2）为了增强后期保障能力，要注重安装工艺，尽可能追求理论依据与厂家手册共同满足点。

[1] 金辽. 论VOR天线高度与地网尺寸的关系[J]. 民航科技，2000，2：15-17.

[2] 571150A-0002 REV. Operations and Maintenance Manual Model 1150A Dopple VHF Omnirange March, 2012:1-14.

[3] 郑连兴，倪育德. 多普勒全向信标[M]. 北京：中国民航出版社，1997：36-37.

[4] MH/T 4006.2-1998. 航空无线电导航设备第2部分：甚高频全向信标（VOR）[R]. 中国民用航空总局，1998.11.27

[5] 570002-0111 REV. Operations and Maintenance Manual Model 1150A Dopple VOR（DVOR）Antenna, October 2011.2-2.

Discussion on Installation and Debugging of DVOR 1150A

WANG Changzheng

As traditional roadbed navigation equipment, Doppler very high frequency omnidirectional radio (DVOR) plays an important role in the field of civil aviation. With the development of navigation technology, DVOR’s product has been updated for multi-generation. The related links of installation and debugging of the Selex DVOR 1150A equipment is introduced to provide the feasibility reference experience of such navigation station construction and operation maintenance.

DVOR; Installation and Debugging; Antenna Matching

V351

A

1674-7976-(2021)-06-449-05

2021-07-02。

王长铮（1988.01—），天津人，工程师，主要研究方向为民航航空雷达和导航设备。