VOR4000型設備中BSG-D組件故障分析處理

民航華北空管局維修中心 郭寶軍

引言：多普勒全向信標（DVOR）設備是一種近程測角導航設備，主要用于航路和進近導航中。從1959年起，DVOR設備成為國際民航組織（ICAO）標準的測角系統，其裝備在世界范圍內呈上升趨勢，獲得廣泛的應用。ALCATEL DVOR4000型設備在整個全向信標系統使用中占據非常重要的地位，在我國民航領域有著廣泛的應用。

DVOR4000設備是雙機冗余系統，混合信號產生器(BSG-D)組件是設備的公共組件。該組件一旦故障，設備將無法正常工作，將不能提供導航信號。筆者以BSG-D組件故障為例，通過故障現象，根據設備信號流程，結合理論分析，完成故障定位等環節進行了詳細的論述。通過本文，希望為同行在處置相似故障時有所幫助，如有不周之處敬請不吝批評指正。

一、故障現象

某日，值班人員發現DVOR4000設備出現告警現象，設備由TX-1換到TX-2，并且TX-2很快關機，設備無法工作。值班人員通過遙控電腦，運行WIN ADRACS軟件，監控器“Set both MON BYPASS ON”操作，查看監控器的MON1/2-Measurement actual窗口，雙監控器的測量界面Azimuth、Mod Depth 9960Hz AM出現了告警，Distortion on 30Hz FM、Distortion on 9960Hz AM、Distortion on det. USB-LSB參數出現預警其他參數正常，雙發射機的故障現象相同。將TX-1接天線時，雙監控器對TX-1的監控界面考屏如圖1所示。

圖1 雙監控器的測量界面

二、相關理論介紹

在故障分析之前一定要對DVOR相關的理論和設備的信號流程要充分理解，否則將無法對故障進行明確的分析和判斷，下文將對有關理論進行簡單介紹。

1、設備原理

DVOR的工作原理是通過地面DVOR設備向飛機發射兩個30Hz信號，其中一個30Hz信號是基準相位信號，另一個是可變30Hz信號，飛機的機載接收機通過比較兩個30Hz信號的相位得到飛機相對于DVOR臺的方位角，從而為飛機導航。

地面導航臺DVOR的基準相位信號是設備自身產生的30 Hz低頻信號直接對載波信號進行調幅，然后經過中央天線向空間輻射而形成的。30Hz可變信號是通過控制邊帶天線的饋電間隔來模擬邊帶天線的旋轉而形成的。在DVOR4000設備中，SYN-N組件產生設備所需要的上下邊帶信號，技術人員通過計算機軟件對MSGS、MSG-C模塊進行參數設置，上下邊帶的MOD-110P模塊完成對邊帶信號的幅度和相位設置及控制。ASU機柜中BSG-D組件生成了滿足可變30 Hz所需要的正余弦函數，這些信號加載到MOD-SBB組件并完成調制。調制后的信號送到邊帶天線，盡可能確保信號在切換過程中平滑的從一個邊帶天線到另一個天線過渡。設備通過嚴格的時間控制把符合要求的上下邊帶信號送到邊帶天線上，即生產了可變30 Hz信號。

2、影響9960Hz AM調制度的因素

由多普勒全向信標原理可知，9960Hz調制度是衡量邊帶信號好壞的一項非常重要的參數。9960Hz AM的調制度公式為：

通過該公式可以看出影響9960Hz AM的因素有：①載波功率；②上下邊帶信號的合成矢量相對于載波信號的相位；③上下邊帶功率；④產生30 Hz可變信號所需要的正余弦函數。雙監控器的測量界面同時出現9960Hz調制度告警，在故障定位時應該從與9960Hz調制度相關聯的四方面進行考慮。

三、故障分析和定位

1、故障分析

設備進行換機時，雙發射機均無法正常工作，因此故障的可能故障點為設備的電源、雙發射機通路、雙監視器通路和天線等公共部分。

因為設備能夠正常開機，并且通過軟件查看以及電源的工作指示燈均正常，因此可以排除各個電源模塊、CSL、PMM-5單元故障的可能性。在雙監控器MON1和MON2 Measurement actual窗口中RF-Level、Mod Depth 30Hz AM、Mod Depth Identity AM參數均正常，這表明經過中央天線發射的載波通道的信號時正常的，因此排除了載波通道發生故障的可能性。Mod Depth 9960Hz AM、Distortion on 30Hz FM、Distortion on 9960Hz AM、Distortion on det. USBLSB參數預警，這些參數均與生成30Hz可變信號有關，因此故障基本可以定位到生成邊帶信號的某些模塊。從監控器測量界面可以看到Carrier Frequency、Upper Sideband Frequency、Lower Sideband Frequency正常，則表明生成邊帶信號的頻率合成器SYN-D正常，因此故障點定位到生成30Hz可變信號通道中。

2、故障定位

筆者在對故障定位時，采取了以下方法。

首先，對兩個邊帶信號的射頻電纜進行檢查，對電纜以及相應的電纜頭的連接進行仔細檢查，排除由于電纜或連接問題所導致的故障。

其次，對邊帶信號的相位進行檢查。通過DVOR原理可以知道如果兩個邊帶信號的合成矢量的相位如果和載波信號的相位發生了偏移將會引起故障。判斷相位的具體方法如下，通過監控計算機連接DVOR4000設備，在TX Adjustment中查看SBA RF-Phase設置數值，經過比較與上一次校飛后的數值相同。改變相位值，9960Hz調制度會有相應的變化，然后又把數值恢復到原值。另外在TX-1 Measurement 查看 SB Phase Measurement、CSB Phase Measurement、CSB Phase Measurement Usin、CSB Phase Measurement Ucos、RF-Phase Measurement的測量數值均與正常值相同。這表明邊帶信號的合成信號與載波信號的相位正常，因此排除了相位發生變化的可能。

再次，對雙邊帶信號的功率進行檢查。把功率表串聯到上下邊帶的發射機中，功率表的讀數均為34W、36W，這表明邊帶信號的載波正常，因此可以排除發射機邊帶中的各個模塊故障的可能。另外根據在雙發射機中的BITE ADC-1中ASB1、ASB1R、ASB2、ASB1R均正常，也可以排除雙發射機邊帶通路的故障。因此設備的故障點一定發生在發射機的后端，即ASU機柜相應模塊或者后級電纜和天線等故障的可能性。由于對天線以及相應連接的電纜進行測量相對復雜，因此先跳過此步驟的檢查。

最后，對產生30 Hz可變信號所需要的正余弦混合函數進行檢查。

在TX-1和TX-2工作時，把TX ASU bite窗口打開發現BIENDSB2-SIN 的數值為10V而其他的三個參數為6.7V左右，如圖2所示。設備正常工作時，BIEND- SB1-SINUS、BIEND- SB1-COSINUS、BIEND- SB2-SINUS、BIEND- SB2-COSINUS參數電壓值幾乎相等。從圖2可以看到，只有BLEND- SB2-SIN檢測的電壓值10V偏高。技術人員到達現場后用示波器測量這四路信號的輸出測試點1B5、1B7、1B6、1B8發現只有1B6沒有信號輸出，其他三路信號正常，檢測出的波形如圖3所示，

圖2 發射機BITE ASU截圖

圖3 混合函數波形

從設備的信號流程可知，BSG-D組件生成四路混合函數，這四路混合函數送到MOD-SBB組件中完成調制。更換備件MOD-SBB組件后故障現象依舊，因此排除了該組件故障的可能。現在把排查故障的重點放在BSG-D組件，因為BSG-D組件產生四路SINUS、COSINUS信號。測量BSG-D是否產生四路混合函數，把示波器接到這四路混合函數的測試點A14、A15、B14、B15，經過測試發現下邊帶sin信號沒有輸出，該路出現了故障。為了進一步驗證，技術人員又把備件BSG-D組件更換，設備恢復了正常，因此完成了故障的定位和排除。

四、結語

在DVOR4000中，信號主要通過載波通道和兩個邊帶通道進行發射出去的。當設備出現故障時，維護人員一定要保持清醒的頭腦，結合故障現象判斷出是否是公共部分故障，這是對故障判斷是非常重要的，然后再確定是載波通道還是邊帶通道故障。與其他設備相比較的最大優點是提供了相關組件的BITE檢測信號，這對故障的判斷會有所幫助。另外，DVOR4000設備是主備機工作，為了進一步對故障進行確定，可以通過對換組件的方法進行確認。最后，筆者認為是任何故障的判斷和定位都是建立在扎實的理論基礎之上的，因此對于我們設備維護人員來說平時一定要加強自己的理論學習，一旦發生故障時我們處置起來才會得心應手。