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发表时间：2021/1/5   来源：《科学与技术》2020年27期   作者：唐霞，刘雪峰，阎旭

[导读] 通过解析NM7033B下滑信标天线单元故障案例，重点阐述了导航设备NM7033B下滑天线阵子设计结构、

        唐霞，刘雪峰，阎旭
        重庆江北国际机场有限公司 航务管理部，重庆  401120
        摘要：通过解析NM7033B下滑信标天线单元故障案例，重点阐述了导航设备NM7033B下滑天线阵子设计结构、工作原理以及如何使用仪器仪表分析参数并判断天线是否故障；并据此提出导航设备日常维护应不唯告警论，不“带病”工作这一维护理念，为其他机场类似故障维修提供借鉴。
        关键词： 下滑信标天线；NM7033B；凯瑟琳天线；故障
NM7033B Glide Beacon Antenna Unit Repair Case Analysis
TANG Xia, LIU Xuefeng, YAN Xu
        Abstract: According to analysis of NM7033B glide path antenna fault cases, this paper focuses on navigation equipment NM7033B glide path antenna design structure,working mechanism and how to use instruments to analyze parameters and determine whether the antenna is faulty；Based on this, the navigation equipment daily maintenance principle of not purely relying on alarms and not working with fault is proposed, and it can be used as a reference for other airports to repair similar failures.
        Key words: Glide path antenna；NM7033B; Katherine antenna；Fault

1 引言
        NM7000型仪表着陆系统设备是挪威Indra Navia AS公司采用第四代大规模延长控制维护监视技术生产的标准仪表着陆系统设备，在目前国内安装使用的仪表着陆系统设备中，占主导地位。其下滑设备型号为NM7033B，天线系统可选零基准型、边带基准型和M型捕获效应天线，其中M型捕获效应天线对场地的要求相对较低，适应性强，是大多数机场的首选[1]。天线单元选用凯瑟琳天线，具有方向性好、增益高的特点。下滑天线系统为沿着跑道正确下滑角降落的航空器提供垂直指引信息。本文重点介绍重庆江北国际机场02R跑道下滑信标天线单元故障检修及处置过程。
2 故障现象
        某日，维护人员在巡查设备发现，02R下滑信标主要监控参数部分数据异常，具体数值如表1所示。

        监控数据显示，CL DDM、NF DDM明显偏离正常值，双监控器数据一致，转换至备机，参数与主机基本一致。虽然各项参数未超过预警和告警门限值，但与之前记录的参数值相比，发生了明显的变化，且该参数稳定在表1的数值上，没有明显的波动。
        检查场地保护区，地形地貌无改变；草高约10cm，符合电磁环境保护要求，近期无割草作业；当日天气以阴天为主，无降水。结论，场地保护区无异常，参数的变化是设备系统自身问题引起的[2]。
3 故障分析与排查
        第一步：因双机参数变化一致，基本排除发射机异常的可能性，但为了严谨，仍对发射机系统进行了检查：查看维护参数，各项参数与主要参数正常时一致，无变化；发射机频率稳定正常；检查发射机I/Q调制和loop phase均正常；使用PIR测试射频输出信号正常。检查结论，双机发射机系统正常。
        第二步：使用PIR测试ADU输出和监控电缆采样的各天线参数，未见异常，各天线输入信号和监控采样信号除RF外，其他参数基本一致。
        第三步：使用网络分析仪测试天线系统。测试频率329.MHz，S11模式，在ADU输出位置，测试发射电缆和天线的驻波比和回波损耗，检测结果如表2所示。

    注：测试频率为设备工作频率329.3MHz。
        经测试，三根天线的驻波比均小于技术规范1.2的要求，回波损耗也满足技术规范-20dB的要求，但上天线A3的测试值，明显大于上月换季维护时的参数。在上月换季维护时，A3的驻波比为1.07，回波损耗-29dB，且三根天线的驻波比和回波损耗检测结果基本一致。基于以上信息判断，上天线振子或电缆存在问题。之后，将A3发射电缆从天线上断开，分别测试开路、短路及接匹配负载时的驻波比和反射信号幅度、相位，确认A3发射电缆正常，将故障点锁定在上天线A3单元。
        第四步：使用史密斯圆图检测，扫描频段328MHz至335MHz，中频带宽10kHz，参考电平0.1，标记点M1设置为329.3MHz。测得上天线A3的阻抗圆图如图1所示，下天线A1阻抗圆图如图2所示，中天线阻抗圆图与下天线阻抗圆图基本一致，略去。


        从阻抗圆图中可以看到，在02R下滑工作频点，上天线单元的阻抗为44.7+j4.8，明显异于下、中天线的数值。
        进一步测试328MHz至335MHz频段上的回波损耗，如图3所示，其中标记点M1设置为02R下滑工作频点329.3MHz。

        从上图中可以看到，整个下滑频段上，A3的回波损耗，基本上在-20dB附近波动。
        综合以上测试结果，虽然上天线单元A3的驻波比、回波损耗等均在技术标准规定的范围内，但实测数值与其他两个天线单元的偏差较大，也与之前维护测试的结果偏差较大，我们判断上天线单元故障，虽未超限，但设备带故障运行存在非常大的安全隐患，于是决定更换上天线单元。
        将换下的上天线单元打开后，我们发现上天线用于阻抗匹配的电感Dr（见图4）有明显烧焦的痕迹，已经损坏, 凯瑟琳天线单元原理图如图4所示。


        更换上天线单元A3后，实测驻波比为1.06，回波损耗-31dB，A3阻抗为53.1+j0.6。开机后设备参数如表3所示，各项参数正常。

        虽然设备主要监控参数值与正常时基本一致，但根据行业规范要求申请特殊校验并取得管理局特殊开放批复后，重新开放02R下滑设备。
 
4 结语
        在本案例中，02R下滑信标设备并没有产生故障告警，维护人员根据设备参数的不正常波动，判断设备可能存在异常，并通过科学严谨的测试、分析排查到故障点，并排除故障。仪表着陆系统设备是在复杂天气条件下，引导飞机安全着陆的重要设备，维护人员在维护设备时，不能唯告警论，应熟悉设备各项参数，并能通过参数的变化，对设备的健康状态做出准确的判断，避免设备带病运行，给航空安全留下隐患[3]。本文对下滑天线单元无告警状态下的故障分析和排查过程，希望能给其他机场类似故障维修提供借鉴。


参考文献：
        [1] Indra Company. NM7013 instrument landing system instruction manual [R]. Oslo Norway：Indra Company 2013.
        [2] 刘海生. NM7000B下滑设备参数告警引发自动关机故障检修实例 [J].通讯世界，2018，05（30）：303-304.
        [3] 刘志刚,胡成伟,陈桂龙. NM7000型仪表着陆系统设备配置与维护[M].北京:中国民航出版社,2018.08:142-145.
        
作者简介：唐霞，女，汉族，重庆合川人，大专，工程师，研究方向：民用航空通信导航监视设备及附属设施设备安装、调试、维修。