DVOR边带辐射顺序对导航参数的影响

马庆

民航安徽空中交通管理分局 230000

摘要 我国民航系统中普遍使用DVOR/DME系统作为航路和终端区导航，DVOR以其优越的性能、精度和较低的运行成本深受机场和空管系统的信赖，本文从一次偶然的现象出发，深入探讨DVOR的工作原理，结合THALES DVOR432设备分析，加深对DVOR系统的理解，提升设备保障的技能，实现民航持续安全运行。

关键词 DVOR导航原理 多普勒效应 空间调制

正文

1. 一个偶然的现象引发的思考

近日，设备维护人员无意中将THALES DVOR 432设备的上、下边带从继电器至环流器的波导线接反，导致设备开机后监控器监视参数告警：监控器方位反转180°，9960Hz AM调制度明显降低，其它参数无明显变化。在查找出设备告警的原因之后，通过深入分析故障现象和原因，加深了对DVOR设备原理和THALES DVOR 432的理解。

2. 从原理分析方位反转

目前大部分资料讲到DVOR导航原理时，都着重分析了多普勒效应在DVOR中的应用，一般分析如下。

图1 天线旋转与多普勒效应

如图1所示，飞机位于B处，距离台站较远，可以忽略DVOR的近场效应。B点接受到的信号频率由于天线旋转带来的多普勒频移只与BO方向的径向分量有关，设天线旋转速率为 ，天线半径为 ，则BO方向的速度为 ，其中 。

则根据多普勒频移公式（已忽略飞机速度）： 可知，如果A点发射的信号为 ，那么B点接收到的信号并化简为：

式1和标准DVOR信号公式的调频部分相比可以发现差别，究其原因是因为DVOR采用的是双边带辐射，及：上边带（以下简称USB）频率为 ，下边带（以下简称LSB）频率为 ，DVOR在实际工作中采用48根天线模拟机械旋转，从1号天线开始按逆时针顺序辐射USB，同时第25号天线按逆时针顺序辐射LSB，则在B点接收到的USB信号为：

B点接收到的LSB信号为：

当天线阵半径 时， ， ，三者之间的数值差距很小，B点接收到的信号（USB、LSB和载波）由于空间调制（加性）的原因，其信号可化简为：

当 时， ，对比式1式5，可以发现采用双边带辐射的导航信号在接收点合成之后，经过解调可以得到30Hz基准相位信号和可变相位信号，进而对比之后便可以计算出飞机相对于DVOR台站的顺时针磁方位。

理解了DVOR设备工作原理之后，就能够很好的解决USB和LSB接反之后引起的相位反转问题，首先定性分析，正常情况下USB信号从1号天线开始辐射，同时LSB从25号天线开始辐射，上、下边带对调之后，LSB开始从1号天线开始辐射，USB开始从25号天线开始辐射，对于飞机来说解调的可变相位信号的相位“似乎”反转了180°；其次从DVOR的工作原理出发可以找出相位反转的依据。

LSB开始从1号天线辐射， USB开始从25号天线辐射，则B点接收到的合成信号为：

对比式5和式4，可以明显的看出式5中的可变相位信号的相位比式4中的可变相位信号的相位多了180°，因此改变USB和LSB的辐射顺序会使空间中的信号相位反转180°。

3. 从THALES DVOR 432设备结构分析9960Hz调制度下降原因

通过上文的定性和定量的分析中，已经很明确了USB和LSB辐射的顺序反转会带给飞机或者监控器解析方位的反转，下面从THALES DVOR 432设备的结构来分析9960Hz AM调幅深度降低的原因。

DVOR通过USB和LSB辐射需要严格的相位和幅度关系，及：USB超前（或滞后）载波的相位等于LSB滞后（或超前）载波的相位，且USB信号幅度等于LSB信号幅度，只有满足这个原理9960Hz AM调幅深度才会得到最大值。

THALES DVOR 432为了实现上述原理，在机内固定LSB和载波的相位，通过改变USB的相位来实现边带和载波的最佳合成信号，其相位控制环路通过PMC-D（Phase Monitor and Control DVOR）来实现，如下图3所示：

图3 PMC-D控制环路

控制原理简述：载波信号和USB、LSB信号通过定向耦合器耦合正向信号，USB和LSB分别与载波混频，经滤波后取得USB和LSB的相位控制信号，量化后送往MSG-C与设置值比较，MSG-C产生MOD-110P的相位控制电压送往MOD-110P的移相器，从而使USB、LSB和载波的相位保持一定的关系。

由于在THALES DVOR 432中，LSB的相位控制电压固定为5V，可以查看ADRACS软件BITE ADC-2中的SB2_P_ST_3的数值，查看BITE ADC-1中的BU_PH_SB2的数值可以知道MSG-C产生的LSB的相位控制电压保持为6.30V左右，而USB的相位控制电压根据定相时设置的不同相位而不同，例如USB Phase设置值为285°，SB1_P_ST3为3.28V，MSG-C产生的USB相位控制电压BU_PH_SB1为4.57V。

USB和LSB接反之后，PMC-D获得的USB的相位控制信号用来控制LSB调制器MOD-110P中移相器，而PMC-D获得的LSB的相位控制信号用来控制USB调制器MOD-110P的移相器，由于两个边带相位的控制电压不同从而导致了USB和LSB的相位与设置值相比产生了较大的偏差，从而影响9960Hz AM的合成，导致合成信号变差，使之不在最佳合成状态，因此9960Hz AM的调幅深度明显降低。

4. 总结

通过上文详细分析，我们可以更加清楚的理解DVOR设备的工作原理，明白了为何DVOR设备从1号天线辐射上边带的原因，以及影响9960Hz AM调幅深度的因素，在实际设备保障工作中的作用是不言而喻的，笔者希望通过此文能够引发读者的思考，增强“三基”建设，为民航的发展和持续安全保障更添一份力。