民航內(nèi)蒙古空管分局 張愛忠

通過剖析SELEX 1119A DME設備的信號處理流程，提供設備維護排故思路與維護方法。以內(nèi)蒙古空管分局更新的兩部1119A DME設備為例，分別對發(fā)射功率測量，監(jiān)視器詢問電平校準提供了詳細的方案。對于DME系統(tǒng)，應著重熟悉系統(tǒng)信號流程以及參數(shù)測量及校準方法，以便在維護工作中能夠準確高效。

1.設備信號流程

DME的應答器部分由定向耦合器（1A6）、環(huán)流器、低噪聲放大器（LNA）、接收機發(fā)射機控制器（RTC）和功率放大器組件組成。通過天線接收飛機詢問信號，通過定向耦合器將其送至環(huán)流器。來自監(jiān)控器/詢問器的附加詢問被注入定向耦合器中。對這些詢問的應答信號由天線內(nèi)的監(jiān)視端口采樣，用于監(jiān)視應答延遲和應答效率。定向耦合器還將應答信號的副本送至詢問器/監(jiān)控器。監(jiān)視器/詢問器也使用這些樣本來信號提供輸出功率測量。

環(huán)形器在發(fā)送和接收信號之間提供隔離，因為兩者都共用同一天線。當信號以順時針方向傳輸?shù)较噜彾丝跁r，施加到任何端口的信號將經(jīng)歷最小插入損耗或最小阻力。以逆時針方向傳輸?shù)男盘枌⑺p至少20分貝。來自飛機的詢問信號和監(jiān)視器詢問信號經(jīng)由定向耦合器后由環(huán)流器送到預選器組件。預選器組件是一個窄帶、三極、機械調(diào)諧的濾波器，它區(qū)分不希望出現(xiàn)的信號頻率并提供發(fā)射機能量的額外衰減。從預選器，接收的詢問信號在被低噪聲放大器(LNA)放大之后被引導到接收機發(fā)射機控制器(RTC)的接收機輸入。

接收機內(nèi)部是一個由合成器產(chǎn)生低噪聲高穩(wěn)定本地振蕩器。該信號與輸入RF信號混頻以提供125MHz的第一中頻信號，該第一中頻信號被檢測和數(shù)字處理，以確定準確的詢問到達時間。125MHz的IF進一步下變頻為10.7 MHz中頻信號。這個10.7MHz信號經(jīng)過窄帶濾波，用于確定接收的詢問是來自正確信道還是來自相鄰信道。

當在低功率DME中使用時，低功率放大器模塊在輸出接口處產(chǎn)生125瓦峰值的高斯形脈沖。由于連接電纜、定向耦合器等中的正常損耗，在天線連接器處的輸出為100W，該輸出功率在從960-MHz到1215-MHz任何DME信道上都可以獲得，而不需要重新調(diào)整放大器。低功率放大器模塊提供所需功率水平的預失真成形脈沖，以在1119A高功率DME系統(tǒng)中用作驅(qū)動放大器時驅(qū)動高功率放大器。低功率放大器組件由三個主要電路組成：發(fā)射機RF合成器、調(diào)制器和RF放大器。射頻合成器通過串行接口編程設置臺站發(fā)射頻率。在功率放大器模塊的前面板上可以獲得合成器的連續(xù)波CW輸出的樣本，以允許通過外部測試設備驗證發(fā)射機頻率。該連續(xù)波輸出由射頻開關進行脈沖調(diào)制，射頻開關由來自RTC的柵極脈沖控制，然后在位于該模塊中的預驅(qū)動級的輸入處放大至25dBm。放大器模塊組件還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，以提供功率放大器模塊內(nèi)使用的高壓(～51伏)電源。該DC/DC轉(zhuǎn)換器將在超過40至60伏直流的輸入范圍上操作，即使DME系統(tǒng)正在電池上操作并且接近有用電池壽命的終點，也能為RF放大器提供穩(wěn)定的電源電壓。然后，脈沖調(diào)制RF信號通過多級RF放大器進行放大，以實現(xiàn)高達200瓦的峰值脈沖功率輸出。功率放大器組件執(zhí)行所需的脈沖形狀調(diào)制和輸出功率控制。當用作獨立的低功率發(fā)射機(1118A DME)時，所需的高斯脈沖形狀由DME系統(tǒng)內(nèi)的RTC模塊控制下的線性調(diào)制器實現(xiàn)。從低功率放大器模塊檢測到的輸出脈沖被路由到RTC，在那里它們與期望的脈沖形狀進行比較，并且預失真的高斯形控制脈沖被從RTC發(fā)送到低功率放大器組件，在那里它們控制本地調(diào)制器的輸出。

高功率放大器模塊（僅在1119A大功率DME中使用）包括三個主要電路，調(diào)制器和RF放大器，以及DC/DC轉(zhuǎn)換器。250W驅(qū)動放大器級的受控RF輸出被應用到1000 W最終放大器級的輸入端。高功率放大器中的調(diào)制器與上面的低功率放大器中的調(diào)制器相同。驅(qū)動放大器級為最終晶體管提供射頻驅(qū)動，是一個“正方形”波脈沖。驅(qū)動器放大器的輸出被分開，被平等地傳送到兩個晶體管，并聯(lián)工作以構(gòu)成最后的放大器級。最后的放大器級用“方波”選通脈沖調(diào)制。脈沖輸出的定時和形狀由RTC組件通過調(diào)制器子組件控制。

位于功率放大器內(nèi)的DC/DC轉(zhuǎn)換器提供獨立于DME系統(tǒng)48伏電源的恒定高壓電源(大約53伏)。即使當系統(tǒng)在電池備份上操作并且接近電池使用壽命的末尾，也允許全功率工作，在DC/DC轉(zhuǎn)換器CCA上還設有儲能電容，以滿足RF放大器級大峰值電流的要求。DME的監(jiān)視器部分由兩個主要部分組成：詢問器（用于詢問應答器）和監(jiān)視器（用于評估應答參數(shù)）。這兩種功能都位于1119A DME系統(tǒng)的監(jiān)視器/詢問器/合成器模塊中。監(jiān)控器CCA實際上是兩個單獨的印刷線路板，但它們被插入另一個電路板中，形成一個模塊。主板主要用于數(shù)字電路。第二板專用于詢問器（RF）電路。

系統(tǒng)中的每個監(jiān)視器能夠監(jiān)視雙DME上兩個應答器的所有關鍵參數(shù)，并且能夠執(zhí)行監(jiān)視器完整性檢查。一個監(jiān)視器詢問器每秒詢問應答器50次，因此在雙系統(tǒng)中，為了監(jiān)視的目的，每個應答器的總速率是100次詢問。在DME系統(tǒng)中，通過定向耦合器將詢問信號送入應答器，并且應答器的應答由來自系統(tǒng)定向耦合器的前向耦合發(fā)射機RF信號送到監(jiān)視器。在雙機臺站中，備機RF輸入是從連接到切換開關的衰減器負載的輸出中獲得的。監(jiān)視器可以改變信號電平、脈沖形狀和時間以及詢問的頻率，因此監(jiān)視器發(fā)送不同的詢問以測量不同的參數(shù)。在正常模式下，將不同的詢問混合在一起以測量所有關鍵參數(shù)，如果這些參數(shù)中的任何一個在一段時間內(nèi)超出范圍，則使用告警信號向LCU報告情況。根據(jù)RMS的請求，其他參數(shù)可以被測量并報告給RMS。當禁用監(jiān)視器來詢問應答器時，監(jiān)視器利用這段時間向自身發(fā)送認證信號，驗證電路和軟件是否正常工作。監(jiān)視器測量信號并與操作者設定的門限值進行比較。如果參數(shù)落在預設限值之外，則改變對本地控制單元（LCU）的報警指示。LCU檢查來自監(jiān)視器的輸出，并基于臺站旁路和/或表決邏輯的當前設置以及設備是單發(fā)射機設備還是雙發(fā)射機設備來確定是否傳輸或關閉發(fā)射機。

標準PMDT由便攜式計算機組成，是用于控制與DME系統(tǒng)通信的輸入/輸出設備。站點控制、調(diào)整和監(jiān)視功能可通過計算機獲得，并通過基于Windows的操作員接口訪問。臺站安全控制是通過四級密碼系統(tǒng)提供的。在第3級提供對系統(tǒng)的完全訪問以進行調(diào)整和測量。非關鍵參數(shù)的修改在第2級可用，只讀訪問在第1級可用。密碼和用戶管理是在4級完成的。

2.關鍵參數(shù)測量與校準

2.1 發(fā)射功率測量

a. 關閉DME設備。

b. 連接一個定向耦合器到機柜頂部的射頻輸出端口（1J1），正向耦合系數(shù)為30dB。

c. 將天線饋線連接至定向耦合器的輸出端口。

d. 設置峰值功率計的偏置值以符合鏈路衰減情況。

e. 設置峰值功率計的頻率為DME發(fā)射頻率，對峰值功率計進行校準。

f. 安裝20dB的衰減器到定向耦合器正向耦合輸出端，然后連接峰值功率探頭到衰減器端。

g. 將DME設備開機。

h. 登錄PMDT，將DME設置為旁路BYPASS狀態(tài)。

i. 將RTC1(1A10)的TX TRIG信號連接到峰值功率計作為外觸發(fā)信號。

j. 使用功率計測量輸出功率，確保輸出功率在系統(tǒng)允許的容差范圍內(nèi)。

k. 如果需要改變輸出功率，則參考系統(tǒng)文檔Section 3.6.10.3.1修改輸出功率

2.2 監(jiān)視器詢問電平校準

a. 登錄PMDT,將DME設置為旁路狀態(tài)。

b. 將DME機柜后門打開，在機柜頂部找到與天線射頻電纜連接的定向耦合器(DC1)。

c. 斷開射頻電纜DC1-J2，將頻譜分析儀或者功率計連接到射頻電纜斷開處的一端。

d. 在輸入電平大約為-10dBm的詢問頻率下，根據(jù)需要校準和調(diào)整外部測試設備。

e. 選擇Monitors ＞＞ Special Tests。

f. 下拉“Monitor Selection”選項,選擇 “Monitor 1”。

g. 在Monitor 1設置 “Interrogation Levels”, “Delay”為0 dBm. 選擇“CW Mode”。

h. 按下 “Apply (F7)”，然后按下“Start”特殊測試按鈕。

i. 選擇Monitor 1 ＞＞ Offsets and Scale Factors ＞＞ Calibration。

j. 按下“Disable Calibration Parameters”然后查看黃色狀態(tài)對話框。

k. 在“詢問器額定功率”窗口中讀取功率表指示并輸入信號電平。注意：對于雙監(jiān)視器，詢問級別應該大約為-11.3dBm，對于單監(jiān)視器，大約為-8dBm。

l. 對于雙監(jiān)視器設備對監(jiān)視器2重復步驟e-k。

m. 在Monitor ＞＞ 特殊測試界面,按下 “Stop”按鈕。

n. 退出PMDT，在LCU部件上按RESET按鈕重置設備Log off the PMDT then press RESET button on the LCU。

o. 再將射頻電纜連接到DC1-J2。

p. 在DME設備重啟后，登錄PMDT，將DME設置為旁路狀態(tài)After the DME restarts log on the PMDT and place the DME into the BYPASS STATE。

q. 選擇 Monitor 1 ＞＞ Offsets and Scale Factors ＞＞ Calibration。

r. 按下 “Run Self Calibration”來校準數(shù)字步進衰減器、對數(shù)檢測器比例因子和信號發(fā)生器參考電平。

s. For dual monitor equipment repeat steps q-r for Monitor 2。

t. 選擇 Monitors ＞＞ Configuration＞＞ Alarm Limits。

u. 打開DME機柜的后門，并在機柜頂部找到天線RF連接器的定向耦合器 (1J1)。

v. 從附加到耦合器（DC1）的標簽中找到對應于最近詢問頻率的衰減，在“定向耦合器損耗”中輸入適當?shù)膿p耗。交替地，在校準值之間的頻率的衰減可以被插值。

w. 選擇 RMS ＞＞ Config Backup to save changes。

x.設置DME設備到正常工作模式Restore the DME to the NORMAL STATE。

3 結(jié)束語

本文描述了SELEX 1119A DME的內(nèi)部信號流程，同時詳細說明了發(fā)射功率測量和監(jiān)視器詢問電平校準的方法。筆者將自認為的重要方面總結(jié)出來供同行參考，希望在出現(xiàn)類似情況的時候能夠參考本文進行快速處理，提高保障效率。