一起軟硬故障引發(fā)的DVOR4000 設備問題淺析

張世龍

（西部機場集團延安機場有限公司，陜西 延安 716099）

0 引言

該機場使用的是意大利THALES 公司生產的全向信標設備，2002 年投產使用，設備型號為DVOR4000型。主要為機組提供飛機相對于地面全向信標天線基準點的磁方位角信息，完成飛越信標臺定位以及導航信號交叉點定位，為航路飛行或終端區(qū)飛行程序提供服務[1]。

1 現(xiàn)場故障狀況

2018 年8 月24 日，某機場全向信標臺遠程顯示故障，在遙控端監(jiān)控電腦檢查發(fā)現(xiàn)TX1 正常、TX2 故障，本地檢查確認DVOR 的TX1 正常，TX2 故障。監(jiān)控菜單顯示TX2 的9960Hz 副載波調制度太低，只有17.4%(正常30%)紅色告警，9960Hz 副載波失真、上下邊帶失真顯示黃色預警，方位角告警（圖1、圖2）。發(fā)射機ADC-1 顯示下邊帶調制電壓過高等信息[2]。

圖1 2 號監(jiān)控器9960Hz 告警

圖2 1 號監(jiān)控器9960Hz 告警

2 現(xiàn)場排故情況

（1）維護人員首先互換了TX1 和TX2 的MOD-110P板件，上傳最近一次飛行校驗數(shù)據(jù)，故障現(xiàn)象還是TX1正常，TX2 故障，恢復TX1 與TX2 的MOD-110P 板件至原位后，TX1 正常，TX2 仍故障，以此判斷并非發(fā)射機某一組件，如MOD-110P 故障。

（2）維護人員把DVOR 設備雙機關機，將TX2 的MOD-110P 板件用備板更換，TX2 仍故障。隨后又將備板MSG-C 板與TX2 的MSG-C 板互換，重啟設備，上傳校飛數(shù)據(jù)，TX2 故障仍存在。繼續(xù)檢查發(fā)射機母板背后的跳線以及28V 電源，發(fā)現(xiàn)TX2 母板背后的射頻聯(lián)接頭有一根有裂開的感覺(通過手觸摸、眼睛看不到那個位置），測量TX2 的DCC-28V 電壓偏低，只有26.3V。檢查時還發(fā)現(xiàn)TX2 的DCC-MV 溫度很高且燙手，隨后將備用DCC-28V 板換上，重啟設備，但TX2 還是顯示故障。

（3）由于TX2 母板背后有TX1 的功放板件擋隔，維護人員通過手觸摸發(fā)現(xiàn)其中一根電纜接頭處軟榻且有縫隙，但是因為TX1 的功放板擋著看不到。為了確認那根可能有問題的電纜接頭，拆掉TX1 的功放板，查看TX2 的MOD-110P 板后背（通過母板）那根跳線（同軸電纜）有深度裂痕，有大約2/3 裂痕距離，只有1/3 連接，維護人員分析，此問題可能是引發(fā)TX2 一路邊帶射頻功率傳輸丟失嚴重，導致TX2 發(fā)射機故障。

（4）維護人員用功率計等對設備進行了檢查，發(fā)現(xiàn)下邊帶功率輸出很低只有2W，確認是射頻電路出現(xiàn)了問題，對此斷裂的射頻電纜進行了焊接，板件插接到位后恢復加電，測量輸出功率正常，雙機工作正常，系統(tǒng)恢復。

3 TX2 發(fā)射機二次故障

（1）第二天下午，維護人員在本地（臺站）切換機，發(fā)現(xiàn)TX1 切換TX2 難以實現(xiàn)，原因為TX2 發(fā)射機設置數(shù)據(jù)全部丟失，重新上傳數(shù)據(jù)后正常，維護位開機3 個多小時后，故障又重現(xiàn)（圖3、圖4）。

圖3 2 號監(jiān)控器告警

圖4 1 號監(jiān)控器告警

（2）對于數(shù)據(jù)丟失問題初步分析為MSG-C 板CMOS電池電壓低，但測量電壓正常，更換MSG-C 板件后故障依舊。懷疑是否電纜斷裂的故障復發(fā)所致，而檢查電纜正常。故障的規(guī)律是設備丟失數(shù)據(jù)后，重新開機上傳數(shù)據(jù)能堅持正常運行3～4h 再關機，分析應該有模塊性能不佳的原因存在。

（3）如果這些板件有問題，如DCC-MV，MSG-C，CCP-D，SYN-D、MOD-110P 會造成以上故障現(xiàn)象，重點是要等待故障出現(xiàn)，然后再檢查故障出現(xiàn)時的各項參數(shù)，才能判斷出故障源頭，這是對軟故障的一般處理方式。對以上板件進行逐一測試，通過詳細排查，捕獲到DCC-MV 板件性能下降，監(jiān)控菜單里偶爾出現(xiàn)相關參數(shù)不穩(wěn)定，抵近黃色預警門限，如圖5、圖6 所示。用萬用表測量DCC-MV，發(fā)現(xiàn)電壓在14～28V 之間跳動。發(fā)現(xiàn)TX-SB1-ADC-1FWD 數(shù)據(jù)很小，由此說明輸出功率很低。關機后用萬用表測量DCC-MV 各路電壓正常，但設備帶載運行一段時間后又出現(xiàn)預警，因為DCCMV 產生多路電壓輸出，有28V、5V、±15V，這樣就可能引起由DCC-MV 供電的所有模塊均會產生故障，如M0D-110P、MSG-C 數(shù)據(jù)丟失，造成設備關機。

圖5 BITE ASU 預警

圖6 BITE ADC-1 預警

DC converter MV（DCC-MV）工作原理（圖7）。

圖7 DC converter DCC-MV

DCC-MV 是一個從標稱54VDC（運行范圍40～65V）輸入電壓產生4 組穩(wěn)定的輸出電壓的直流轉換器。直流轉換器單元采取開關調壓器的形式實行輸入和輸出的電隔離。開關轉變頻率是33kHz。DCC-MV 輸出的下面供應電壓:+28V，標稱10A，最大14A；+15V，2.5A；-15V，1A；+5V，3A。

這些電壓以一個公共的中點（地）為參考的。在功率部分、控制和監(jiān)視部分的變壓器有效地在輸入和輸出之間電隔離。遠端的ON/OFF 電路由一個光耦合器從初級電位隔離。告警信號引用次級零電位。

DCC-MV 的主要功能的單元是依下列各項:功率部分，輸入濾波器，功率轉換級，靜態(tài)電流限制，飽和電抗器，輸出整流器和L/C 濾波器，控制和監(jiān)視部分，次級的控制器,主要部分控制器，過電壓和低電壓監(jiān)視器，脈沖寬度調制器，動態(tài)電流限制，靜態(tài)電流限制，驅動振蕩器，初級附助電壓控制器，遠端的開/關，告警信號[3]。

從以上DCC-MV 的原理可知，其給DVOR 系統(tǒng)多個模塊供電，包括MOD-110P、MSG-C、MSG-S、SYN-D、CA-100 等組件，主要給發(fā)射機部分供電。如果其性能不佳，會導致邊帶功率輸出下降，MSG-C 保存數(shù)據(jù)丟失等故障現(xiàn)象。對于只有一路邊帶故障現(xiàn)象，是因為電源工作性能下降一半后，僅可給一路功放板供電，也就是負載小的MOD-110P 供電，所以故障現(xiàn)象為9960Hz 調制度下降一半。

4 結語

此次故障是由一起硬電纜連接觸發(fā)的射頻電路故障混合一起電源工作不穩(wěn)定造成發(fā)射機工作不穩(wěn)定的軟故障。硬故障相對容易排查，但軟故障的排查相對耗時費力，平時維護中留存更多的數(shù)據(jù)做參考，在故障出現(xiàn)時就能較快地發(fā)現(xiàn)問題。從故障后期的復盤可以看出，最早的TX2 故障是因為DCC-MV 板件工作不穩(wěn)定（時好時壞）的單機軟故障，DCC-MV 電壓降低一半時，MOD-110P 無功率輸出，導致一路上邊帶無輸出，一路下邊帶工作正常，故造成“1”部分闡述的故障現(xiàn)象，而且還會偶爾丟數(shù)據(jù)。

由于導航設備使用年久，在長期的板件檢查維護中不可避免要反復拔插板件，母版與其他板件接口有自然的磨損甚至錯位，在功放板件與母版接口對接時，如果針與孔之間物理位置錯位，功放板是很難插接進入母版接口安裝到位的。而且，在這種情形下，維護人員采用“替換法”判斷故障點時，必須適當用力插拔功放板，才能將板件取出或插接到位，在插接操作過程中，易造成雙發(fā)射機母版的射頻電纜接頭部分松動和損傷，如果再用力不均或者使用工具按壓電纜接頭，會造成電纜和接頭連接處甚至開裂。建議最好使用專用工具，如圖8 所示。

圖8 專用工具使用

THALES 系列設備采用的硬電纜連接方式的缺點就在于此。由于射頻電纜部分的連接不好導致的接觸問題在THALES 系列設備中多有發(fā)生，維護人員安裝時一定要注意物理連接，在射頻相關板件（如SYN-D、MOD-110P、MOD-110、CCP-D）和母版的射頻端口之間要確保對準后再使勁推板件，否則用力推板件，很有可能造成電纜頭頂出或者造成母板的電纜接頭松動或損傷，造成不可逆的結果。此類故障，很難在現(xiàn)場維修，采取更換母板的排故方式相對有些難度和成本問題。在實際維護工作中，因為其他的板件和母版接口錯位，對接不良造成的板件的插排斷裂或者母版插排松動問題也時有發(fā)生。這些案例也提醒維護人員，尤其是長期使用老舊設備的機場，我們在拆裝板件時一定要特別注意，先確保物理接口對接良好的情況下，再插接板件，遇到板件難以插接到位時，一定要查明原因，否則有可能造成接口的嚴重損傷，影響系統(tǒng)正常運行。