LDB-101 DME設備功率放大器故障分析

民航內蒙古空管分局 李 輝

LDB-101 DME設備功率放大器故障分析

民航內蒙古空管分局 李 輝

引言

測距機DME（Distance Measuring Equipment）是一種非自主脈沖式的近程測距導航系統，它起源第二次世界大戰期間英國研制的Rebecca—Eureka系統。從1959年起，測距機已成為國際民航組織（ICAO）批準的標準測距系統，其裝備在世界范圍內呈上升趨勢，獲得廣泛的應用。澳大利亞AWA公司生產的LDB-101 DME設備1995年進入中國民航，其特點是性能可靠、集成度不高，可進行元器件級別維修。

本文以AWA LDB-101測距儀設備射頻通路故障為例，對故障進行詳細分析，通過示波器測量關鍵點波形與設備維護手冊給出的標準波形相比較，通過DME理論和設備原理相結合完成故障定位。通過此文對DME設備功率放大器故障分析，希望為維護同型號設備的工作人員提供一些借鑒和參考。

一、故障現象

某日，值班人員發現AWA LDB-101DME設備2號發射機出現故障，隨后轉換到1號發射機并工作正常。值班人員到達設備現場后，通過前面板測量發現2號發射機的輸出功率為600W，正常情況達到1000W。維護人員通過功率電位器調整，設備的輸出功率變化不大。因為1號發射機工作正常，2號發射機故障從而排除兩部設備公共組件故障的可能。

二、DME理論介紹

DME系統由飛機上詢問器和地面應答器兩大部分組成，飛機上詢問器的編碼器產生具有固定時間間隔的脈沖對，經過對射頻調制之后由無方向性天線輻射出去，這就是詢問信號。該詢問信號被地面應答器接收到后，經過判斷如果是詢問信號，則DME設備應答器的譯碼器輸出一個譯碼脈沖，該譯碼脈沖在經過一定的延時后，產生固定時間間隔的應答脈沖對，該脈沖對經過對射頻調制之后由天線發射出去，從而給出應答信號。飛機詢問器接收到應答信號后再經譯碼，確定是否是對自己詢問的應答，如果是，那詢問器就用這個回答信號與它的詢問信號進行時差比較，最后測出飛機到地面DME設備之間的距離。

三、故障分析和定位

AWA LDB-101DME設備的發射機結構采取的是“主振-放大”式全固態發射機。LDB-101 DME型發射機是由四個組件組成的：100W射頻功率放大器、1KW射頻功率放大器、100W信標電源組件和1KW功放電源。

（一）100W發射機的組成和信號流程

100W功率放大器是由調制波形產生器和射頻放大鏈兩部分組成。 8W射頻功率放大器、45W射頻功率放大器和功率調制放大器組成射頻放大鏈，如圖1所示。100W信標電源組件

為100W信標相應的組件提供+24V、+15V、+18V以及HT1（+42V）工作電壓。

圖1 100W射頻功率放大器框圖

DME設備接收機接收到飛機的應答信號經過處理后，送到100W設備功放器中的8W射頻功率放大器，同時8W RF功率放大器還接收調制波形產生器送來的矩形調制脈沖對，輸出約4W的矩形射頻脈沖至45W射頻放大器，經過放大后輸出20W的矩形射頻脈沖送到功率調制放大器經過放大后輸出約50W的矩形脈沖對至1KW功放組件。

調制波形產生器的作用是接收前端送來的應答觸發脈沖，經過處理產生矩形調制脈沖和準高斯脈沖分別送到8W RF放大器和1KW射頻功放的功率調制放大器中。

（二）1KW發射機的組成和信號流程

1KW功放組件主要由功率調制放大器、功率合成器和10個250W的RF放大器組成，1KW功放電源為1KW射頻功率放大器提供的+50V的工作電壓。

圖2 1KW射頻功放的框圖

1KW射頻功率放大器中的功率調制放大器對輸入的準高斯脈沖和矩形射頻脈沖進行再調制，形成DME設備發射所需要的高斯射頻脈沖，然后再送到后面的功放A1～A10進行功率放大。1KW功率放大器可分成兩部分，這就是激勵器和功率合成器。功率調制放大器輸出的50W的射頻功率，然后用同樣的8個250W功放A3～A10完成1.25KW的功率放大與合成，得到的高斯射頻應答脈沖，然后送到天線進行輻射。1KW射頻功放的框圖如圖2。為了監視1KW功放各級的輸出波形，在功率調制放大器、放大器A1-A2、以及放大器A3-A10這三級的輸出端均設置了耦合檢測器，為了檢測輸出的包絡信號是否正常。

四、故障分析和定位

根據故障現象DME 2號發射機故障，輸出功率最大只能上調到600W，而設備正常時最大可以調到1.25KW。由于設備僅2號發射機機故障告警，1號發射機工作正常，可以判斷設備的公共組件正常。在設備控制面板上，把開關置于本地控制狀態位置，開啟2號發射機前將設備控制選擇開關SD置于“HOLD”（保持）位，這樣即使2號發射機有告警該發射機仍然保持工作狀態設備也不會轉到1號發射機工作。

（一）對100W和1KW各組件供電電壓檢查

100W和1KW 組件供電正常與否，將決定兩組件是否能正常工作，因此首先對兩組件的供電情況進行檢查。兩個組件的工作電壓均可以通過相應前面板的測試孔進行測量。100W射頻功率放大器各模塊所需要的電壓可以通過POWER SOPPLY和100W RF AMPLIFIER組件前面板提供的測試孔進行測量。維護人員使用萬用表對100W功放組件逐一進行測量，發現各模塊所需要的+24V、+15V、+18V以及HT1（+42V）各項指標均正常。然后對1KW射頻功率放大器1KW RF POWER AMPLIFIER組件提供的+50V的工作電壓檢查電壓正常，通過以上步驟排除了這兩個組件所需電壓故障的可能。

（二）對100W功放進行檢查

100W功率放大器是由調制波形產生器和射頻放大鏈兩部分組成，維護人員分別對這兩部分進行檢查測量。維護人員可以在100W RF AMPLIFIER前面板對調制波形產生器產生的矩形調制脈沖和準高斯脈沖分別進行測量。當使用示波器在第一測試孔測量時，能測量到矩形調制脈沖，而在第三測試孔沒有測量到準高斯脈沖波形的輸出。在1KW RFPOWEER AMPLIFIER組件前面板的測試孔的同樣測不到準高斯脈沖波形。打開100W功放組件進行仔細檢查后發現功率調制放大器的信號輸出線有開焊現象，接觸不好。重新焊接后上機測量，準高斯脈沖波形輸出正常。在1KW RFPOWEER AMPLIFIER組件也能測到準高斯波形。

因為2號機正常工作時輸出功率為1KW而現在發射機的輸出功率僅為600W，根據設備原理，在排除供電電源故障和100W調制波形產生器故障外，那么100W功放和1KE功放中的部分組件肯定出現了故障。下面逐步對100W和1KW功放內的模塊逐步進行檢查測量。根據100W射頻功率放大器框圖，對射頻放大鏈路中各個模塊進行測量。測量的方法是利用廠家所提供的電流卡表分別對8W射頻放大器、45W射頻放大器和180W功率調制放大器進行測量。8W、45W、180W功率調制放大器所測值分別于《DME LDB-101系統維護手冊》所規定值相符。因此，100W射頻功率放大器各個組件已經處于正常工作狀態。

（三）對1KW功放組件進行檢查

在排除100W功放各個模塊故障的可能，那么故障點一定位于1KW射頻功率放大器部分模塊中，維護人員逐一對10個放大器進行檢測。將1KW功放后蓋打開，露出10根紅色電流測試線，用電流卡表一頭接示波器，另一頭接在第一個250W功率放大器驅動級的紅色線上。把示波器的觸發信號接在DME測試詢問器面板上的+VE CRO TRIGGER上，示波器的測量檔置于0.1AV。此時，示波器測量所顯示的波形的峰值為7格，通過電流卡表的換算關系10mA=1mV，換算電流為7A。根據《DME LDB-101系統維護手冊》提供的數值范圍為8A—15A，測量所得到的7A屬于正常，因此排除了功放器A1故障的可能。繼續用電流卡表接在第二個250W驅動放大器的電流測試線上，所測信號在示波器上同樣占7格，所以前兩級驅動放大器正常。

維護人員用同樣的方法，逐步測量250W功放A3-A10，除A6所測值為零，其余250W功放所測值波形與《DME LDB-101系統維護手冊》提供的參考波形圖形均相同。證明第六個250W功率放大器故障，將該功放模塊打開檢查發現部分元器件已經燒焦。將第六個功率放大器A6更換備件后，微調功率電位器設備的輸出功率已經達到1KW。

因此，發生此次故障點位于100W功率放大器中調制波形產生器和1KW射頻功率放大器A6兩個模塊。

五、總結

當設備出現故障時，維護人員一定要保持清醒的頭腦，分清是否是公共部分故障，還是單機故障。DME設備原理復雜，產生信號較多，LDB-101型DME設備集成度不高，沒有相應軟件提供故障分析和判斷，這對維護人員在故障判斷和分析時增加了難度。因此，維護人員一定要熟練掌握各種測量儀器的使用方法，根據設備原理以及信號流程進行分析，還要參考《DME LDB-101系統維護手冊》，結合各個組件前面板提供的耦合信號，綜合分析判斷才能在故障排除時得心應手，起到事半功倍的效果。

[1]倪育德,杜文一.DME LDB-101測距機信標.

[2]AWA公司.DME LDB-101系統維護手冊.