民航內(nèi)蒙古空管分局 張愛(ài)忠

通過(guò)剖析SELEX 1119A DME設(shè)備的信號(hào)處理流程，提供設(shè)備維護(hù)排故思路與維護(hù)方法。以?xún)?nèi)蒙古空管分局更新的兩部1119A DME設(shè)備為例，分別對(duì)發(fā)射功率測(cè)量，監(jiān)視器詢(xún)問(wèn)電平校準(zhǔn)提供了詳細(xì)的方案。對(duì)于DME系統(tǒng)，應(yīng)著重熟悉系統(tǒng)信號(hào)流程以及參數(shù)測(cè)量及校準(zhǔn)方法，以便在維護(hù)工作中能夠準(zhǔn)確高效。

1.設(shè)備信號(hào)流程

DME的應(yīng)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(jī)發(fā)射機(jī)控制器（RTC）和功率放大器組件組成。通過(guò)天線(xiàn)接收飛機(jī)詢(xún)問(wèn)信號(hào)，通過(guò)定向耦合器將其送至環(huán)流器。來(lái)自監(jiān)控器/詢(xún)問(wèn)器的附加詢(xún)問(wèn)被注入定向耦合器中。對(duì)這些詢(xún)問(wèn)的應(yīng)答信號(hào)由天線(xiàn)內(nèi)的監(jiān)視端口采樣，用于監(jiān)視應(yīng)答延遲和應(yīng)答效率。定向耦合器還將應(yīng)答信號(hào)的副本送至詢(xún)問(wèn)器/監(jiān)控器。監(jiān)視器/詢(xún)問(wèn)器也使用這些樣本來(lái)信號(hào)提供輸出功率測(cè)量。

環(huán)形器在發(fā)送和接收信號(hào)之間提供隔離，因?yàn)閮烧叨脊灿猛惶炀€(xiàn)。當(dāng)信號(hào)以順時(shí)針?lè)较騻鬏數(shù)较噜彾丝跁r(shí)，施加到任何端口的信號(hào)將經(jīng)歷最小插入損耗或最小阻力。以逆時(shí)針?lè)较騻鬏數(shù)男盘?hào)將衰減至少20分貝。來(lái)自飛機(jī)的詢(xún)問(wèn)信號(hào)和監(jiān)視器詢(xún)問(wèn)信號(hào)經(jīng)由定向耦合器后由環(huán)流器送到預(yù)選器組件。預(yù)選器組件是一個(gè)窄帶、三極、機(jī)械調(diào)諧的濾波器，它區(qū)分不希望出現(xiàn)的信號(hào)頻率并提供發(fā)射機(jī)能量的額外衰減。從預(yù)選器，接收的詢(xún)問(wèn)信號(hào)在被低噪聲放大器(LNA)放大之后被引導(dǎo)到接收機(jī)發(fā)射機(jī)控制器(RTC)的接收機(jī)輸入。

接收機(jī)內(nèi)部是一個(gè)由合成器產(chǎn)生低噪聲高穩(wěn)定本地振蕩器。該信號(hào)與輸入RF信號(hào)混頻以提供125MHz的第一中頻信號(hào)，該第一中頻信號(hào)被檢測(cè)和數(shù)字處理，以確定準(zhǔn)確的詢(xún)問(wèn)到達(dá)時(shí)間。125MHz的IF進(jìn)一步下變頻為10.7 MHz中頻信號(hào)。這個(gè)10.7MHz信號(hào)經(jīng)過(guò)窄帶濾波，用于確定接收的詢(xún)問(wèn)是來(lái)自正確信道還是來(lái)自相鄰信道。

當(dāng)在低功率DME中使用時(shí)，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(xiàn)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(yù)失真成形脈沖，以在1119A高功率DME系統(tǒng)中用作驅(qū)動(dòng)放大器時(shí)驅(qū)動(dòng)高功率放大器。低功率放大器組件由三個(gè)主要電路組成：發(fā)射機(jī)RF合成器、調(diào)制器和RF放大器。射頻合成器通過(guò)串行接口編程設(shè)置臺(tái)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(guò)外部測(cè)試設(shè)備驗(yàn)證發(fā)射機(jī)頻率。該連續(xù)波輸出由射頻開(kāi)關(guān)進(jìn)行脈沖調(diào)制，射頻開(kāi)關(guān)由來(lái)自RTC的柵極脈沖控制，然后在位于該模塊中的預(yù)驅(qū)動(dòng)級(jí)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(guò)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(diǎn)，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(hào)通過(guò)多級(jí)RF放大器進(jìn)行放大，以實(shí)現(xiàn)高達(dá)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(dāng)用作獨(dú)立的低功率發(fā)射機(jī)(1118A DME)時(shí)，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(xiàn)性調(diào)制器實(shí)現(xiàn)。從低功率放大器模塊檢測(cè)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(jìn)行比較，并且預(yù)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(gè)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(dòng)放大器級(jí)的受控RF輸出被應(yīng)用到1000 W最終放大器級(jí)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(dòng)放大器級(jí)為最終晶體管提供射頻驅(qū)動(dòng)，是一個(gè)“正方形”波脈沖。驅(qū)動(dòng)器放大器的輸出被分開(kāi)，被平等地傳送到兩個(gè)晶體管，并聯(lián)工作以構(gòu)成最后的放大器級(jí)。最后的放大器級(jí)用“方波”選通脈沖調(diào)制。脈沖輸出的定時(shí)和形狀由RTC組件通過(guò)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(dú)立于DME系統(tǒng)48伏電源的恒定高壓電源(大約53伏)。即使當(dāng)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(shè)有儲(chǔ)能電容，以滿(mǎn)足RF放大器級(jí)大峰值電流的要求。DME的監(jiān)視器部分由兩個(gè)主要部分組成：詢(xún)問(wèn)器（用于詢(xún)問(wèn)應(yīng)答器）和監(jiān)視器（用于評(píng)估應(yīng)答參數(shù)）。這兩種功能都位于1119A DME系統(tǒng)的監(jiān)視器/詢(xún)問(wèn)器/合成器模塊中。監(jiān)控器CCA實(shí)際上是兩個(gè)單獨(dú)的印刷線(xiàn)路板，但它們被插入另一個(gè)電路板中，形成一個(gè)模塊。主板主要用于數(shù)字電路。第二板專(zhuān)用于詢(xún)問(wèn)器（RF）電路。

系統(tǒng)中的每個(gè)監(jiān)視器能夠監(jiān)視雙DME上兩個(gè)應(yīng)答器的所有關(guān)鍵參數(shù)，并且能夠執(zhí)行監(jiān)視器完整性檢查。一個(gè)監(jiān)視器詢(xún)問(wèn)器每秒詢(xún)問(wèn)應(yīng)答器50次，因此在雙系統(tǒng)中，為了監(jiān)視的目的，每個(gè)應(yīng)答器的總速率是100次詢(xún)問(wèn)。在DME系統(tǒng)中，通過(guò)定向耦合器將詢(xún)問(wèn)信號(hào)送入應(yīng)答器，并且應(yīng)答器的應(yīng)答由來(lái)自系統(tǒng)定向耦合器的前向耦合發(fā)射機(jī)RF信號(hào)送到監(jiān)視器。在雙機(jī)臺(tái)站中，備機(jī)RF輸入是從連接到切換開(kāi)關(guān)的衰減器負(fù)載的輸出中獲得的。監(jiān)視器可以改變信號(hào)電平、脈沖形狀和時(shí)間以及詢(xún)問(wèn)的頻率，因此監(jiān)視器發(fā)送不同的詢(xún)問(wèn)以測(cè)量不同的參數(shù)。在正常模式下，將不同的詢(xún)問(wèn)混合在一起以測(cè)量所有關(guān)鍵參數(shù)，如果這些參數(shù)中的任何一個(gè)在一段時(shí)間內(nèi)超出范圍，則使用告警信號(hào)向LCU報(bào)告情況。根據(jù)RMS的請(qǐng)求，其他參數(shù)可以被測(cè)量并報(bào)告給RMS。當(dāng)禁用監(jiān)視器來(lái)詢(xún)問(wèn)應(yīng)答器時(shí)，監(jiān)視器利用這段時(shí)間向自身發(fā)送認(rèn)證信號(hào)，驗(yàn)證電路和軟件是否正常工作。監(jiān)視器測(cè)量信號(hào)并與操作者設(shè)定的門(mén)限值進(jìn)行比較。如果參數(shù)落在預(yù)設(shè)限值之外，則改變對(duì)本地控制單元（LCU）的報(bào)警指示。LCU檢查來(lái)自監(jiān)視器的輸出，并基于臺(tái)站旁路和/或表決邏輯的當(dāng)前設(shè)置以及設(shè)備是單發(fā)射機(jī)設(shè)備還是雙發(fā)射機(jī)設(shè)備來(lái)確定是否傳輸或關(guān)閉發(fā)射機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)PMDT由便攜式計(jì)算機(jī)組成，是用于控制與DME系統(tǒng)通信的輸入/輸出設(shè)備。站點(diǎn)控制、調(diào)整和監(jiān)視功能可通過(guò)計(jì)算機(jī)獲得，并通過(guò)基于Windows的操作員接口訪問(wèn)。臺(tái)站安全控制是通過(guò)四級(jí)密碼系統(tǒng)提供的。在第3級(jí)提供對(duì)系統(tǒng)的完全訪問(wèn)以進(jìn)行調(diào)整和測(cè)量。非關(guān)鍵參數(shù)的修改在第2級(jí)可用，只讀訪問(wèn)在第1級(jí)可用。密碼和用戶(hù)管理是在4級(jí)完成的。

2.關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量與校準(zhǔn)

2.1 發(fā)射功率測(cè)量

a. 關(guān)閉DME設(shè)備。

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

c. 將天線(xiàn)饋線(xiàn)連接至定向耦合器的輸出端口。

d. 設(shè)置峰值功率計(jì)的偏置值以符合鏈路衰減情況。

e. 設(shè)置峰值功率計(jì)的頻率為DME發(fā)射頻率，對(duì)峰值功率計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。

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(shè)備開(kāi)機(jī)。

h. 登錄PMDT，將DME設(shè)置為旁路BYPASS狀態(tài)。

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

j. 使用功率計(jì)測(cè)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(xún)問(wèn)電平校準(zhǔn)

a. 登錄PMDT,將DME設(shè)置為旁路狀態(tài)。

b. 將DME機(jī)柜后門(mén)打開(kāi)，在機(jī)柜頂部找到與天線(xiàn)射頻電纜連接的定向耦合器(DC1)。

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

d. 在輸入電平大約為-10dBm的詢(xún)問(wèn)頻率下，根據(jù)需要校準(zhǔn)和調(diào)整外部測(cè)試設(shè)備。

e. 選擇Monitors ＞＞ Special Tests。

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

g. 在Monitor 1設(shè)置 “Interrogation Levels”, “Delay”為0 dBm. 選擇“CW Mode”。

h. 按下 “Apply (F7)”，然后按下“Start”特殊測(cè)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(duì)話(huà)框。

k. 在“詢(xún)問(wèn)器額定功率”窗口中讀取功率表指示并輸入信號(hào)電平。注意：對(duì)于雙監(jiān)視器，詢(xún)問(wèn)級(jí)別應(yīng)該大約為-11.3dBm，對(duì)于單監(jiān)視器，大約為-8dBm。

l. 對(duì)于雙監(jiān)視器設(shè)備對(duì)監(jiān)視器2重復(fù)步驟e-k。

m. 在Monitor ＞＞ 特殊測(cè)試界面,按下 “Stop”按鈕。

n. 退出PMDT，在LCU部件上按RESET按鈕重置設(shè)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(shè)備重啟后，登錄PMDT，將DME設(shè)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(lái)校準(zhǔn)數(shù)字步進(jìn)衰減器、對(duì)數(shù)檢測(cè)器比例因子和信號(hào)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(kāi)DME機(jī)柜的后門(mén)，并在機(jī)柜頂部找到天線(xiàn)RF連接器的定向耦合器 (1J1)。

v. 從附加到耦合器（DC1）的標(biāo)簽中找到對(duì)應(yīng)于最近詢(xún)問(wèn)頻率的衰減，在“定向耦合器損耗”中輸入適當(dāng)?shù)膿p耗。交替地，在校準(zhǔn)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(shè)置DME設(shè)備到正常工作模式Restore the DME to the NORMAL STATE。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文描述了SELEX 1119A DME的內(nèi)部信號(hào)流程，同時(shí)詳細(xì)說(shuō)明了發(fā)射功率測(cè)量和監(jiān)視器詢(xún)問(wèn)電平校準(zhǔn)的方法。筆者將自認(rèn)為的重要方面總結(jié)出來(lái)供同行參考，希望在出現(xiàn)類(lèi)似情況的時(shí)候能夠參考本文進(jìn)行快速處理，提高保障效率。