儀表著陸系統航向天線陣維修程序探討

羅濤

摘 要 INDRA公司的NM7000儀表著陸系統在國內機場有較多應用，其航向系統天線部分結構較復雜，由7個平行排列的對稱振子按照結構周期率構成單根對數周期天線，再由多根對數周期天線組成天線陣列。以12根對數周期天線組成的3523B天線陣為例，航向系統的CSB和SBO信號從機房送入天線分配單元ADU，通過ADU的分配網絡把CSB和SBO，按照嚴格的相位、幅度關系，分配給12根對數周期偶極天線組成的天線陣進行發射。ILS設備的正常運行，關系到所在機場的開放標準和交通管制著陸飛行程序的實施，因為航向天線系統結構嚴密，技術水準高，一旦該部分故障，在維修缺乏指引步驟的情況下，工作費時費力。本文通過筆者多年系統維修經驗總結，歸納提煉出分析儀表著陸系統航向天線陣的維修步驟，用以加快維修過程，提高設備運行質量，降低因盲降設備退出保障而帶來的衍生風險。

關鍵詞 儀表著陸系統;航向天線陣;NM7000

1儀表著陸系統航向天線的維修步驟

本文所指的天線系統包括天線分配單元ADU、航向天線陣、監控合成網絡MCU以及它們之間的連接線纜，是一個比較廣義的定義。

（1）初判。天線系統的故障情況為1、2號機的公共部分，所以由該部分故障引發的告警情況一定是雙機告警;

（2）深入。在天線系統故障時，DCLOOP、CL、NF、DS的參數數值會有告警情況發生，根據監控參數產生原理及告警參數的組合情況，判斷大致故障點位于ADU—天線單元—MCU的區間段;

（3）檢查測量。用PIR、矢量網絡分析儀等儀器，對故障部位、通路進行檢查，分析測量數據，確定具體故障點。

（4）維修。根據故障情況采取相應的維修方式。

2通過兩例具體的排故過程來進行說明

2.1 故障情況1

如圖：當故障出現時，設備出現雙機告警并關機。回看歷史數據發現：CL航道和DS寬度參數的監測值發生較大的變化，NF數值和DC-LOOP數值正常。

按分析步驟開展排故

（1）初判。把設備的撥動開關放到 “LOCAL”、“MANUAL”位，檢查1、2號機的CSB、SBO波形、用PIR檢測DDM、SDM、RF參數值、用功率計檢測CSB、SBO功率，數據均處于正常區間，排除機房板卡故障可能;

（2） 深入。用PIR對跑道近端、遠端的外場信號進行實地測量，并將測得數據與設備正常時的歷史數據進行比對，顯示數據沒有發生明顯變化，印證了NF沒有發生變化的實際情況。DCLOOP、CL、NF、DS各參數中，只有CL、DS參數告警，NF和DCLOOP均正常。表明發射信號、空間調制合成沒有發生異常，發射通路正常;因為CL和DS參數是由12根天線信號取樣，通過MCU合成，形成的監控信號，所以判斷故障部位大致位于天線陣末端監控偶合取樣板至監控合成網絡（MCU）的輸出之間。

（3）檢查測量。機房送出的信號流程為：CSB/SBO→2根電纜→ADU分配網絡→12根電纜→12個天線單元饋電板→12塊MO1525→12根電纜→MCU合成CSB/SBO。因為MO1525到MCU間的12根天線電纜靜態阻值小，末端的監控取樣板型號一致，所以采取在MCU的輸入端斷開電纜接頭，直接用萬用表測量靜態阻抗，將結果進行比對分析的方式進行。測量結果如下表：

可以看到1號、2號、12號天線取樣回路，數值差異明顯，顯示存在問題。并且三條通路的靜態檢測數據都有異常的情況來看，故障情況可能大于檢發現的通路數量。使用矢量網絡分析儀進行測量，對從ADU出到天線的電纜AN接網分儀的1口，從天線取樣回來到MCU的入線電纜MN接2口，成對測試。這樣，就能依次檢測12條從ADU→單根天線饋電→天線取樣→MCU輸入的傳輸鏈路的狀態情況。經過對12條傳輸通路進行分別測量，得下表數據：

根據測量數據結合航向天線陣的分配傳輸原理和表2 NM3523B型天線的分配表對上述數據進行分析：1因為12根天線陣為中線對稱，成對匹配，1—12、2—11、3—10、4—9、5—8、6—7，所以每對天線測量數值相等或相近（在容限內）;21、2、4、5、11、12天線的回波損耗偏大;31、2、4、5、11、12天線的相位測量值異常：1、2為變化值，2、4、5、11為正值;

綜合判斷：檢測的1、2、4、5、11、12天線取樣塊出現問題。

D、維修

打開天線后蓋，MO1525就顯露出來。12號天線的取樣板，銹蝕嚴重，板上所有電阻都已風化到無法辨認;1、2、4、5號稍好，但也存在銹蝕情況。用備件對6根天線的取樣板進行焊接替換，開機后監控參數穩定，優化后設備恢復正常。

小結：因為本型號NM7000A安裝投產于1997年，距今已21年，部分板件可能早已經有故障情況出現，由于每根天線的取樣信號，在MCU合成的CL、DS參數中比重不同，故盡管某根天線的MO1525已經損壞，對CL、DS參數雖有影響但并沒有引發嚴重警告且沒有超出門限而被忽視，又在定期校飛前的參數優化過程中過濾掉。用總結的航向天線的維修步驟較快地找到的故障部位，且每個步驟都有邏輯關聯，有利于保持排故思路的連續性。

2.2 故障情況2

故障出現時設備雙機告警關機，重新開機后正常。不定期出現，但有發生頻率變多，間隔變短的趨勢。

（1）初判。調取故障時的歷史數據發現：雙機告警關機，對機房內進行檢查檢測，數據正常，沒有發現異常情況;

（2）深入。CL、NF、DCLOOP數值產生告警情況，且CL、NF的數值都超過告警門限; DC—LOOP1直流檢測回路告警，告警數值相對穩定在48～57。表明信號的偏差是由天線發射通路故障所引發。實際發射的引導信號出現了較大偏差，導致航道CL和近場監控NF數據同時告警。

（3）檢查測試。①從DCLOOP著手，查找故障點。12根天線的直流檢測回路分為兩組：DC—LOOP0和DC—LOOP1，先確定故障組再根據48～57的故障數值，繼續判斷是單根還是多根天線故障。②具體操作：斷路測量。分別斷開ADU到天線的電纜頭，模擬故障發生時的情況，記錄CL、NF和DCLOOP的數據。NM7000A/B航向天線的分組按技術手冊的說明是1、2、3、10、11、12為0組;余下的4～9號天線為1組。但根據下表的測量結果，發現與實際情況有較大出入。通過斷開發射天線的電纜來檢查實際分組情況和電纜斷開時的DCLOOP數值。有下表：

天線1、3、5、8、10、12為DCLOOP1的分組，是故障組，記錄斷開天線電纜時的CL、NF的DDM值。③在MCU的輸入端，斷開連接天線的饋線，分次接入PIR進行測量，并對所接天線通路進行擊打、晃動、按捏等操作，看故障現象能否重現;

分析：①因為射通路的元件少，多為線纜和焊件構成，判斷接觸不良和虛焊的可能性較大;②CL DDM數值的產生與通路的電氣性能密切相關，細微的裂縫和似接非接的狀態與完全斷開的情況有所不同，數據只參考正負方向;③NF DDM數值的產生經過空間調制后由近場天線接收獲得，完全斷開的測試數據，有較大的參考價值;④模擬兩根以上天線斷開時，DCLOOP1數值大于70，排除兩根以上同時故障的情況。

（4） 維修。結合DCLOOP、NF和CL實測情況，得出系統關機是由于12號、10號天線分別發生故障的可能性較大;21年的野外環境，焊點有發生細微裂縫的可能。故對12號、10號天線的發射饋電板進行加焊作業。加焊結束，又用PIR對12號、10天線在MCU處測量，可以看到10號天線的信號穩定度和信號強度都有提升。用矢量網絡分析儀復檢沒有查找到異常。開機收集數據，識別碼發TST。在經過了近2個月的運行后，沒有發生同類故障。校飛后，獲批準開放使用。

3結束語

將儀表著陸系統航向天線陣、 ADU、MCU統一劃歸天線部分，可以較迅速地進行分析;DCLOOP、CL、NF、DS監控參數各不相同，熟練掌握各參數產生原理和路徑等相關專業知識，是確定故障區間的關鍵;筆者總結的 NORMARC7000儀表著陸系統航向天線故障的維修步驟能使排故過程標準化、快速化，對加快維修作業，減少衍生風險有較大幫助。