儀表著陸系統信號頻域測試與分析

王韜

摘 要：儀表著陸系統是民用航空導航系統重要組成部分，目前各保障單位對于設備的基礎維護與測試通常從時域出發，然而對于強度較小的信號，測試結果往往無法精準。從頻域角度，可以實現對信號各頻點的強度精準測量，基于頻譜儀的測量，可以實現單天線的信號成分測量及計算，確定單天線DDM的準確性以及調整發射機SBO輸出信號，實現反饋OFFSET的精確調整。

關鍵詞：儀表著陸系統;頻譜儀;頻域

0 引言

儀表著陸系統信號主要采用調幅波，通過CSB信號和SBO信號的空間合成，來實現空中導航作用。我們大多數情況下對設備的測試測量都采用功率計、示波器、外場測試儀等儀器儀表，均是在時域下的測量。頻域分析是在頻域內對信號的各頻率分量進行單獨分析，以獲得信號的多種參數。通過頻譜分析儀可對信號的頻譜進行分析，顯示信號的頻譜分布圖，從而很容易測量一個信號的頻率、功率，諧波分量，調制假信號和噪聲等。通過各頻點信號強度的精準測量可以幫助我們對設備信號進行更直觀的分析、更精準的調試，以實現單天線DDM測試以及SBO通道的OFFSET精確校準。

1 單天線DDM測試

以航向信標為例，航向信標通過天線陣向空中輻射CSB信號和SBO信號。CSB信號是150Hz和90Hz調制的兩個調幅信號的和信號，其時域表達式為

根據和差化積公式：

因此在頻譜分析儀上，可以在中心頻率ω、ω±150、ω±90的頻點上得到相應強度的信號。同理SBO信號為抑制載波的邊帶信號，在頻譜分析儀上的ω±150、ω±90的位置上看到相應的信號。根據儀表著陸信號合成原理，天線同時輻射CSB和SBO信號，因此在同一天線中兩個信號進行疊加，根據DDM的計算公式：

即可以計算出各個天線的DDM值。DDM為90Hz和150Hz信號的調制度差，即，這樣我們就可以根據頻譜儀中各個邊帶分量與載波分量的幅度比，計算出DDM并與DDM公式計算的理論值比較，來準確的判斷天線中輻射的信號是否正確。以NORMARC 7220A的7號天線為例，圖1是該天線的余隙信號波形。

2 發射機SBO OFFSET通道調整

由于在頻譜儀上載波信號和邊帶信號可以直觀的顯示，那么我們可以直接通過分析載波和邊帶信號對設備產生的CSB信號和SBO信號進行分析。在NORMARC 7000B設備中，信號采用IQ調制的方式生成。其中每一路I（或Q信號）均由本身信號和其通過解調的反饋信號即I*（或Q*）通過誤差放大器控制，保證信號的穩定。反饋信號在解調過程中會引入直流分量，導致合成的信號波形變化。NORMARC 7000B設備可以通過軟件分別調整IQ信號的OFFSET值來消除直流分量。以SBO信號為例，當I通路選定進入測試模式時，系統將切斷Q信號通路，使得SBO輸出僅為I通路信號，這時我們將頻譜儀通過耦合接入SBO信號輸出端，由于SBO信號為抑制載波的邊帶信號，如果信號中摻雜直流信號，那么在頻譜儀上可以看到明顯的載波分量（如圖4所示），我們可以通過調整相應的OFFSET值使得載波分量最小，即使得頻譜分析儀上載波頻率處的信號值最小，這樣就可以消除解調過程中引入的直流分量。

同理我們還可以根據邊帶信號和載波信號的比值來計算得出SBO信號的載波與調制信號的抑制比。同樣以圖4為例，載波抑制比為68-36=32db。

3 結語

綜上所述，我們可以通過頻域對儀表著陸信號進行直觀分析，通過天線耦合信號測量天線中合成信號是否正常，加深對設備信號合成的理解，并且通過信號波形對設備進行檢測、調試、維護，從而提高設備維護人員的日常維護排故水平。