雷神二次雷達信號抖動故障處理實例

徐智剛

摘 要：浦東Raytheon一二次雷達安裝運行超過10年，設備趨于老化，2010年6月18日晚發(fā)生信號嚴重抖動的故障現(xiàn)象，造成傳送至上海區(qū)管中心的雷神雷達信號質(zhì)量不佳，只能提供給近距離的進近和塔臺管制使用。文章主要討論了浦東雷神雷達此次出現(xiàn)嚴重信號抖動故障產(chǎn)生的原因，并進行分析和說明，詳細介紹故障的處理過程，對排除故障過程中所涉及的相關設備，模塊進行論述和原理介紹，并提出建議措施。

關鍵詞：雷神一二次系統(tǒng)；信號抖動；故障分析；處理

引言

隨著雷達管制的實施，航管監(jiān)視雷達對監(jiān)視空中飛行目標起著越來越重要的作用，實現(xiàn)管制區(qū)域內(nèi)的多重雷達覆蓋也是發(fā)展趨勢。在維護雷達設備過程中，面對雷達系統(tǒng)故障，如何準確地分析、判斷故障點，采取一切必要措施快速恢復設備正常工作，對于確?？罩薪煌ü芾戆踩兄匾囊饬x。文章主要工作在于對浦東雷神雷達出現(xiàn)嚴重信號抖動故障產(chǎn)生的原因進行分析和說明，詳細介紹故障的處理過程，對排除故障過程中所涉及的相關設備，模塊進行論述和原理介紹，并提出建議措施，供大家參考和交流，希望能對各位在今后排除類似故障時能有所啟發(fā)。

1 故障出現(xiàn)及故障排除流程

1.1 故障現(xiàn)象

6月18日晚22：30，雷神二次MSSR B路主用出現(xiàn)方位漂移現(xiàn)象，值班人員在二次雷達的控制和監(jiān)視系統(tǒng)（CMS）屏幕上發(fā)現(xiàn)Site Monitor 紅色告警，CMS的事件記錄文件中對應有Site Monitor Azimuth Fault 和 Site Monitor Failed告警。以前曾經(jīng)也出現(xiàn)過方位漂移，一般天線掃描2～4周（天線15轉(zhuǎn)/分鐘）告警就會消失，CMS事件記錄文件對應會出現(xiàn)Site Monitor Azimuth No Fault 和 Site Monitor Serviceable 信息，偶爾有持續(xù)時間較長的達到8～9周，信號便會自動恢復。但此次故障現(xiàn)象比較特別，Site Monitor告警相當頻繁，大多數(shù)告警之間的間隔不到一分鐘，并且在RMM上也發(fā)現(xiàn)測試應答機方位信號偏差較大，抖動非常嚴重，同時杭州反映RAYTHEON有目標分裂現(xiàn)象。

在MSSR B路出現(xiàn)方位漂移故障后，MSSR B 路又出現(xiàn)了單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed），隨后出現(xiàn)天線告警， CMS上天線顯示紅色告警狀態(tài)，而RMM上依然有二次信號，信號處理一切正常，但傳送至上海青浦區(qū)管中心的Raytheon雷達信號質(zhì)量不佳，只能提供給近距離的進近和塔臺管制使用。

1.2 故障分析與處理過程

1.2.1 SCDI 通道之間的切換

由于Site Monitor告警導致SCDI里的MSSR-B通道變紅，為了判斷是否是單純通道故障引起的告警，所以立即切換到MSSR-A路為主用，觀察現(xiàn)象。結(jié)果方位漂移和Site Monitor告警依然出現(xiàn)，由此可以判別并非二次通道出故障，而是兩個通道的公共部分有問題。隨后又對SCDI通道進行切換，但問題依舊存在。

此次故障現(xiàn)象是方位偏移，而方位信號是由光學編碼器產(chǎn)生，懷疑是因為編碼器的故障而導致信號抖動，切換編碼器后觀察RMM信號。結(jié)果還是抖動嚴重，基本可以判定編碼器沒有問題，又通過對RMM的觀察發(fā)現(xiàn)Site Monitor 抖動嚴重的同時，有些雷達目標信號的方位也有明顯偏移，航跡有些彎彎曲曲，不像以前那么平穩(wěn)，而距離和識別碼及高度碼等其他信息均正常。經(jīng)過前后多次的信號記錄和分析比較，發(fā)現(xiàn)方位漂移最大時可以達到約8°，偏離的角度值也一直在變化，方位都是在所設定的角度左右來回偏離。而系統(tǒng)所設定的Site Monitor方位容差門限是左右0.24°，當連續(xù)兩次方位差超過此數(shù)值時，系統(tǒng)便會出現(xiàn)Site Monitor 告警。由此推測，產(chǎn)生信號抖動的原因可能是方位處理的相關節(jié)出現(xiàn)故障。

1.2.2 OBA表與方位編碼器Difference Test

由于在MSSR B路出現(xiàn)方位漂移后，MSSR B 路又出現(xiàn)了單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed），隨后出現(xiàn)天線告警， CMS上天線顯示紅色告警狀態(tài)。根據(jù)以前積累的排故經(jīng)驗，引起單脈沖一致性告警的原因是點跡錄取器監(jiān)測單脈沖錯誤數(shù)（Monopulse Error）大于500（正常該統(tǒng)計數(shù)應在500以下），所以現(xiàn)場參數(shù)中OBA.TMC參數(shù)需要執(zhí)行重新校準工作。OBA（Off Boresight Angle）表是目標應答進行OBA信息相關的基準，也是確定目標OBA角度的依據(jù)。通過校正OBA表可以恢復那些在幅度測量中不可接受錯誤影響的參數(shù)，從而提高系統(tǒng)對參數(shù)下降的補償，而又不更換硬件。

從目前的現(xiàn)象來看，MSSR-B路的單脈沖連續(xù)性告警很有可能是因為方位嚴重漂移引起的，因為方位抖動嚴重造成Site Monitor告警非常頻繁，從而導致Monopulse Error。于是立刻對MSSR-B路的OBA表進行重新校正，但過了1小時后CMS沒有任何反映，OBA校正宣告失敗。分析下來可能因為信號抖動幅度太大的緣故，導致計算機無法正確計算Monopulse Error Total從而無法完成校正。

事實上兩個編碼器的方位之間總存在著一定的偏差，雖然兩個編碼器各自的方位數(shù)據(jù)都可以正常使用，肉眼無法分辨它們的方位誤差，但是編碼器的精度很高，當兩者的偏差大于一個很小的值時（這個值約為0.08°），系統(tǒng)監(jiān)控設備便會告警，在CMS上顯示Difference Test Alarm。2008年9月的信號抖動故障，經(jīng)一系列的檢測后發(fā)現(xiàn)是由于旋轉(zhuǎn)鉸鏈的故障引起編碼器的晃動，從而造成信號漂移。當時那次信號漂移發(fā)生時，Difference Test Alarm 告警就很頻繁。所以經(jīng)過對以往故障的認真分析，決定進行Difference Test，來檢測兩個方位編碼器的方位偏差值（Azimuth Different）是否穩(wěn)定，如果數(shù)值變化很大，則很有可能是因為旋轉(zhuǎn)鉸鏈晃動引起編碼器一起晃動；如果Azimuth Different數(shù)值很穩(wěn)定，則基本可以認為鉸鏈不晃動，兩個方位編碼器的方位基本一致。

經(jīng)測試后得出Azimuth Different的數(shù)值在8左右，偏差結(jié)果相當穩(wěn)定。從而推斷出旋轉(zhuǎn)鉸鏈基本沒有什么晃動，方位編碼器X與Y的方位基本一致，但由于時間有限，不能完全確定旋轉(zhuǎn)鉸鏈一定正常，旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起信號漂移故障的可能性依舊存在，所以隨后上天線塔頂對旋轉(zhuǎn)鉸鏈進行進一步檢測。

1.2.3 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）

根據(jù)對以往類似故障的維修經(jīng)驗，排故下一階段的重點放在旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件上。旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件與一個匯流環(huán)組件相耦合，此裝置提供26個AC/DC環(huán)用于電源和控制信號。旋轉(zhuǎn)鉸鏈裝備有自己的軸承，以便對每個通道的非接觸射頻扼流圈連接能作自動校準。旋轉(zhuǎn)鉸鏈還提供3個同軸SSR通道（分別用于MSSR的和、差、控制通道），1個PSR波導通道（通道1，用于一次雷達發(fā)射/接收路徑的波導管，并且接到天線的低波束饋源喇叭上），2個同軸PSR通道（通道2用于一次雷達接收的高波束，通道3用于一次雷達接收的氣象通道）和一個備用通道（通道7）。

上天線塔頂對旋轉(zhuǎn)鉸鏈進行仔細的檢測。首先，利用萬向微調(diào)磁性表座把數(shù)顯千分表固定住來測試編碼器的抖動，測試結(jié)果表明數(shù)值很小，編碼器抖動不是很明顯。然后檢測兩個光學編碼器的與旋轉(zhuǎn)鉸鏈的聯(lián)接是否有松動，并分別對旋轉(zhuǎn)鉸鏈周圍的螺絲，編碼器，馬達螺絲進行緊固。緊固后再一次觀測RMM，發(fā)現(xiàn)測試應答機抖動現(xiàn)象依然嚴重。于是再一次上天線塔頂對大盤和旋轉(zhuǎn)鉸鏈繼續(xù)檢測，最后發(fā)現(xiàn)大盤與旋轉(zhuǎn)鉸鏈之間的一個旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）有些許松動，于是立即對其進行緊固。

旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）直徑10mm，安裝在基座下邊兩個螺栓之間，一個螺栓在固定基座上，另一個在旋轉(zhuǎn)鉸鏈上。每個天線的旋轉(zhuǎn)鉸鏈是不同的，而這個減震器是被調(diào)整到適合S波段上工作。旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器的主要功能就是在大盤轉(zhuǎn)動的時候頂住或者是拉著旋轉(zhuǎn)鉸鏈，抑制旋轉(zhuǎn)鉸鏈自轉(zhuǎn)。具體減震器的圖紙和實物圖片如圖1。

圖1 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器圖紙

由于減震器對旋轉(zhuǎn)鉸鏈的晃動起到抑制作用，當發(fā)現(xiàn)其松動時便立即懷疑是由于減震器的緣故從而鉸鏈產(chǎn)生晃動，從而影響方位信號抖動。在對其進行徹底的緊固后，觀察RMM中的測試應答機方位信號，發(fā)現(xiàn)抖動現(xiàn)象有所改善，但經(jīng)過長時間觀測，信號質(zhì)量依舊不好，同時也基本排除了由減震器引起此次故障的可能性。

1.2.4 雷神二次詢問機部件排查

基本排除是由旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起此次故障的可能性后，我們開始在對設備的工作原理和信號流程以及相關電路進行全面的分析。在旋轉(zhuǎn)鉸鏈處安裝有兩個互為主備用的光學編碼器，它們相互獨立每個都能以平衡差分信號（RS-422）形式提供ACP（I）、ACP（Q）、APR信號給FMAC方位輸入單元。天線每轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生一個方位參考脈沖（正北信號）和16，384個方位變化脈沖（ACP）。每一個FMAC方位分配單元包括一個用于編碼器脈沖處理的方位輸入模塊和兩個方位輸出模塊，方位輸出模塊為一次雷達和二次雷達提供方位接口。根據(jù)一次雷達方位系統(tǒng)（如圖3），二次雷達的方位信號是由一次雷達提供的，方位信號是從一次雷達編碼器到一次雷達設備管理控制器（FMAC）的方位處理單元的輸入端，再經(jīng)過FMAC的方位處理單元的處理后，分別由一次雷達公共機柜頂輸出，對應由二次雷達A/B的機頂輸入，并且中間都加裝了信號避雷器。

圖3 雷達方位系統(tǒng)

首先嘗試跟換X編碼器，觀察信號情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RMM中的測試應答機方位信號抖動現(xiàn)象依舊存在。根據(jù)方位信號的流程，從一次雷達送過來的方位信號，是從二次雷達詢問機頂端輸入到視頻與定時電路板（Video and Timing）進行處理和分配，所以此電路板是雷神二次雷達進行方位處理的最直接和最主要的部件，便接著更換了視頻與定時電路板，故障依舊存在。然后又更換了應答與解碼電路板，還是么有任何改善。這樣一來基本更換并檢查觀察了我們認為影響方位信號故障的部件，也排除了這些部件故障的可能性。

1.2.5 天線波瓣圖測量和故障排除

排故至此，在分析有可能的故障原因被一個個排除后，根據(jù)信號的流圖，將重點再次轉(zhuǎn)移到天饋系統(tǒng)上，檢查下和、差、控制三個通道的信號到底是否良好，懷疑是可能由于天線三個通道信號的質(zhì)量不佳，從而導致相位發(fā)生偏移引起故障。同時，查找前面排故過程中可能被疏忽遺漏的地方。

對二次雷達系統(tǒng)進行天線波瓣圖測量（APM測試），與過去的APM圖進行比較后發(fā)現(xiàn)天線差、控制波束的曲線基本正常，而天線和波束與過去相比稍有異常，但不敢確定是否和通道有故障。和波束主要用于探測目標位置和代碼，和波束異常會引起目標丟失，差波束主要用于判斷目標方位，差波束過強容易導致方位判斷失誤引起目標分裂。（下圖為APM測試例圖）

圖4 APM測試例圖 圖5 通道轉(zhuǎn)接頭

通過APM測試，懷疑故障集中在和通道上，于是再次上天線塔頂進行仔細檢查。對每一個細小部件進行仔細檢查，最后發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)鉸鏈上用于傳輸和信號的射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，引起接頭的接觸不良。換上新的轉(zhuǎn)接頭后，觀察RMM發(fā)現(xiàn)信號恢復正常，方位抖動，Site Monitor Azimuth Fault， 和 Site Monitor Failed告警不在出現(xiàn)，但單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed）依舊未消除。

在完成對系統(tǒng)進行方位調(diào)整和MSSR A，B路的OBA表重新校正后，單脈沖連續(xù)性告警消失，天線也不再紅色警告。至此，雷神二次信號嚴重抖動故障得以徹底排除，故障最終正是由于二次雷達和通道射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，產(chǎn)生信號抖動而引起的。

2 故障檢修維護總結(jié)

浦東雷神雷達作為我國民航空管系統(tǒng)早期引進的雷達，安裝運行超過10年，設備趨于老化，出故障的頻率和以往相比大大增加。此外，由于Raytheon公司已退出中國市場，因此缺乏廠家技術支持，如果遇到設備故障點非常隱蔽或者是從未碰到過的故障，則需要通過大量檢測和排查尋找故障。所以這就要求雷達設備維護人員不但要熟悉各個功能模塊間的信號流程網(wǎng)絡，還要熟悉單個模塊的內(nèi)部構(gòu)造及其雷達維護界面的具體操作，也就是點與面有機地結(jié)合起來。

當設備發(fā)生故障的時候，首先要保持頭腦冷靜沉著，在確定故障不會損壞替換器件，避免造成新的損失和故障的前提下可使用替換法查找故障。而在此基礎上根據(jù)實際情況，綜合使用故障排除法、觀察比較法等手段，逐步縮小和明確故障范圍，最終達到故障源的精確定位。當然，最終故障的排除還是建立在對設備的深入研究和縝密分析的基礎上。

文章從故障排除的角度，主要通過故障分析和故障排除過程的論述，對雷神雷達方位系統(tǒng)流程，一二次部分設備，設備原理三方面進行闡述。希望文章能在以后雷達設備維修工作中，碰到類似故障時能有所啟發(fā)，有所幫助。

參考文獻

[1]雷神Codor Mk2二次雷達系統(tǒng)手冊[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達導航處，2000，4.

[2]雷達一次雷達ASR-10SS設備手冊.民航總局空中交通管理局雷達導航處.

[3]雷神Codor Mk2二次雷達技術手冊天線設備手冊[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達導航處，2000，4.

經(jīng)測試后得出Azimuth Different的數(shù)值在8左右，偏差結(jié)果相當穩(wěn)定。從而推斷出旋轉(zhuǎn)鉸鏈基本沒有什么晃動，方位編碼器X與Y的方位基本一致，但由于時間有限，不能完全確定旋轉(zhuǎn)鉸鏈一定正常，旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起信號漂移故障的可能性依舊存在，所以隨后上天線塔頂對旋轉(zhuǎn)鉸鏈進行進一步檢測。

1.2.3 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）

根據(jù)對以往類似故障的維修經(jīng)驗，排故下一階段的重點放在旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件上。旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件與一個匯流環(huán)組件相耦合，此裝置提供26個AC/DC環(huán)用于電源和控制信號。旋轉(zhuǎn)鉸鏈裝備有自己的軸承，以便對每個通道的非接觸射頻扼流圈連接能作自動校準。旋轉(zhuǎn)鉸鏈還提供3個同軸SSR通道（分別用于MSSR的和、差、控制通道），1個PSR波導通道（通道1，用于一次雷達發(fā)射/接收路徑的波導管，并且接到天線的低波束饋源喇叭上），2個同軸PSR通道（通道2用于一次雷達接收的高波束，通道3用于一次雷達接收的氣象通道）和一個備用通道（通道7）。

上天線塔頂對旋轉(zhuǎn)鉸鏈進行仔細的檢測。首先，利用萬向微調(diào)磁性表座把數(shù)顯千分表固定住來測試編碼器的抖動，測試結(jié)果表明數(shù)值很小，編碼器抖動不是很明顯。然后檢測兩個光學編碼器的與旋轉(zhuǎn)鉸鏈的聯(lián)接是否有松動，并分別對旋轉(zhuǎn)鉸鏈周圍的螺絲，編碼器，馬達螺絲進行緊固。緊固后再一次觀測RMM，發(fā)現(xiàn)測試應答機抖動現(xiàn)象依然嚴重。于是再一次上天線塔頂對大盤和旋轉(zhuǎn)鉸鏈繼續(xù)檢測，最后發(fā)現(xiàn)大盤與旋轉(zhuǎn)鉸鏈之間的一個旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）有些許松動，于是立即對其進行緊固。

旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）直徑10mm，安裝在基座下邊兩個螺栓之間，一個螺栓在固定基座上，另一個在旋轉(zhuǎn)鉸鏈上。每個天線的旋轉(zhuǎn)鉸鏈是不同的，而這個減震器是被調(diào)整到適合S波段上工作。旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器的主要功能就是在大盤轉(zhuǎn)動的時候頂住或者是拉著旋轉(zhuǎn)鉸鏈，抑制旋轉(zhuǎn)鉸鏈自轉(zhuǎn)。具體減震器的圖紙和實物圖片如圖1。

圖1 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器圖紙

由于減震器對旋轉(zhuǎn)鉸鏈的晃動起到抑制作用，當發(fā)現(xiàn)其松動時便立即懷疑是由于減震器的緣故從而鉸鏈產(chǎn)生晃動，從而影響方位信號抖動。在對其進行徹底的緊固后，觀察RMM中的測試應答機方位信號，發(fā)現(xiàn)抖動現(xiàn)象有所改善，但經(jīng)過長時間觀測，信號質(zhì)量依舊不好，同時也基本排除了由減震器引起此次故障的可能性。

1.2.4 雷神二次詢問機部件排查

基本排除是由旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起此次故障的可能性后，我們開始在對設備的工作原理和信號流程以及相關電路進行全面的分析。在旋轉(zhuǎn)鉸鏈處安裝有兩個互為主備用的光學編碼器，它們相互獨立每個都能以平衡差分信號（RS-422）形式提供ACP（I）、ACP（Q）、APR信號給FMAC方位輸入單元。天線每轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生一個方位參考脈沖（正北信號）和16，384個方位變化脈沖（ACP）。每一個FMAC方位分配單元包括一個用于編碼器脈沖處理的方位輸入模塊和兩個方位輸出模塊，方位輸出模塊為一次雷達和二次雷達提供方位接口。根據(jù)一次雷達方位系統(tǒng)（如圖3），二次雷達的方位信號是由一次雷達提供的，方位信號是從一次雷達編碼器到一次雷達設備管理控制器（FMAC）的方位處理單元的輸入端，再經(jīng)過FMAC的方位處理單元的處理后，分別由一次雷達公共機柜頂輸出，對應由二次雷達A/B的機頂輸入，并且中間都加裝了信號避雷器。

圖3 雷達方位系統(tǒng)

首先嘗試跟換X編碼器，觀察信號情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RMM中的測試應答機方位信號抖動現(xiàn)象依舊存在。根據(jù)方位信號的流程，從一次雷達送過來的方位信號，是從二次雷達詢問機頂端輸入到視頻與定時電路板（Video and Timing）進行處理和分配，所以此電路板是雷神二次雷達進行方位處理的最直接和最主要的部件，便接著更換了視頻與定時電路板，故障依舊存在。然后又更換了應答與解碼電路板，還是么有任何改善。這樣一來基本更換并檢查觀察了我們認為影響方位信號故障的部件，也排除了這些部件故障的可能性。

1.2.5 天線波瓣圖測量和故障排除

排故至此，在分析有可能的故障原因被一個個排除后，根據(jù)信號的流圖，將重點再次轉(zhuǎn)移到天饋系統(tǒng)上，檢查下和、差、控制三個通道的信號到底是否良好，懷疑是可能由于天線三個通道信號的質(zhì)量不佳，從而導致相位發(fā)生偏移引起故障。同時，查找前面排故過程中可能被疏忽遺漏的地方。

對二次雷達系統(tǒng)進行天線波瓣圖測量（APM測試），與過去的APM圖進行比較后發(fā)現(xiàn)天線差、控制波束的曲線基本正常，而天線和波束與過去相比稍有異常，但不敢確定是否和通道有故障。和波束主要用于探測目標位置和代碼，和波束異常會引起目標丟失，差波束主要用于判斷目標方位，差波束過強容易導致方位判斷失誤引起目標分裂。（下圖為APM測試例圖）

圖4 APM測試例圖 圖5 通道轉(zhuǎn)接頭

通過APM測試，懷疑故障集中在和通道上，于是再次上天線塔頂進行仔細檢查。對每一個細小部件進行仔細檢查，最后發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)鉸鏈上用于傳輸和信號的射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，引起接頭的接觸不良。換上新的轉(zhuǎn)接頭后，觀察RMM發(fā)現(xiàn)信號恢復正常，方位抖動，Site Monitor Azimuth Fault， 和 Site Monitor Failed告警不在出現(xiàn)，但單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed）依舊未消除。

在完成對系統(tǒng)進行方位調(diào)整和MSSR A，B路的OBA表重新校正后，單脈沖連續(xù)性告警消失，天線也不再紅色警告。至此，雷神二次信號嚴重抖動故障得以徹底排除，故障最終正是由于二次雷達和通道射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，產(chǎn)生信號抖動而引起的。

2 故障檢修維護總結(jié)

浦東雷神雷達作為我國民航空管系統(tǒng)早期引進的雷達，安裝運行超過10年，設備趨于老化，出故障的頻率和以往相比大大增加。此外，由于Raytheon公司已退出中國市場，因此缺乏廠家技術支持，如果遇到設備故障點非常隱蔽或者是從未碰到過的故障，則需要通過大量檢測和排查尋找故障。所以這就要求雷達設備維護人員不但要熟悉各個功能模塊間的信號流程網(wǎng)絡，還要熟悉單個模塊的內(nèi)部構(gòu)造及其雷達維護界面的具體操作，也就是點與面有機地結(jié)合起來。

當設備發(fā)生故障的時候，首先要保持頭腦冷靜沉著，在確定故障不會損壞替換器件，避免造成新的損失和故障的前提下可使用替換法查找故障。而在此基礎上根據(jù)實際情況，綜合使用故障排除法、觀察比較法等手段，逐步縮小和明確故障范圍，最終達到故障源的精確定位。當然，最終故障的排除還是建立在對設備的深入研究和縝密分析的基礎上。

文章從故障排除的角度，主要通過故障分析和故障排除過程的論述，對雷神雷達方位系統(tǒng)流程，一二次部分設備，設備原理三方面進行闡述。希望文章能在以后雷達設備維修工作中，碰到類似故障時能有所啟發(fā)，有所幫助。

參考文獻

[1]雷神Codor Mk2二次雷達系統(tǒng)手冊[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達導航處，2000，4.

[2]雷達一次雷達ASR-10SS設備手冊.民航總局空中交通管理局雷達導航處.

[3]雷神Codor Mk2二次雷達技術手冊天線設備手冊[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達導航處，2000，4.

經(jīng)測試后得出Azimuth Different的數(shù)值在8左右，偏差結(jié)果相當穩(wěn)定。從而推斷出旋轉(zhuǎn)鉸鏈基本沒有什么晃動，方位編碼器X與Y的方位基本一致，但由于時間有限，不能完全確定旋轉(zhuǎn)鉸鏈一定正常，旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起信號漂移故障的可能性依舊存在，所以隨后上天線塔頂對旋轉(zhuǎn)鉸鏈進行進一步檢測。

1.2.3 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）

根據(jù)對以往類似故障的維修經(jīng)驗，排故下一階段的重點放在旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件上。旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件與一個匯流環(huán)組件相耦合，此裝置提供26個AC/DC環(huán)用于電源和控制信號。旋轉(zhuǎn)鉸鏈裝備有自己的軸承，以便對每個通道的非接觸射頻扼流圈連接能作自動校準。旋轉(zhuǎn)鉸鏈還提供3個同軸SSR通道（分別用于MSSR的和、差、控制通道），1個PSR波導通道（通道1，用于一次雷達發(fā)射/接收路徑的波導管，并且接到天線的低波束饋源喇叭上），2個同軸PSR通道（通道2用于一次雷達接收的高波束，通道3用于一次雷達接收的氣象通道）和一個備用通道（通道7）。

上天線塔頂對旋轉(zhuǎn)鉸鏈進行仔細的檢測。首先，利用萬向微調(diào)磁性表座把數(shù)顯千分表固定住來測試編碼器的抖動，測試結(jié)果表明數(shù)值很小，編碼器抖動不是很明顯。然后檢測兩個光學編碼器的與旋轉(zhuǎn)鉸鏈的聯(lián)接是否有松動，并分別對旋轉(zhuǎn)鉸鏈周圍的螺絲，編碼器，馬達螺絲進行緊固。緊固后再一次觀測RMM，發(fā)現(xiàn)測試應答機抖動現(xiàn)象依然嚴重。于是再一次上天線塔頂對大盤和旋轉(zhuǎn)鉸鏈繼續(xù)檢測，最后發(fā)現(xiàn)大盤與旋轉(zhuǎn)鉸鏈之間的一個旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）有些許松動，于是立即對其進行緊固。

旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）直徑10mm，安裝在基座下邊兩個螺栓之間，一個螺栓在固定基座上，另一個在旋轉(zhuǎn)鉸鏈上。每個天線的旋轉(zhuǎn)鉸鏈是不同的，而這個減震器是被調(diào)整到適合S波段上工作。旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器的主要功能就是在大盤轉(zhuǎn)動的時候頂住或者是拉著旋轉(zhuǎn)鉸鏈，抑制旋轉(zhuǎn)鉸鏈自轉(zhuǎn)。具體減震器的圖紙和實物圖片如圖1。

圖1 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器圖紙

由于減震器對旋轉(zhuǎn)鉸鏈的晃動起到抑制作用，當發(fā)現(xiàn)其松動時便立即懷疑是由于減震器的緣故從而鉸鏈產(chǎn)生晃動，從而影響方位信號抖動。在對其進行徹底的緊固后，觀察RMM中的測試應答機方位信號，發(fā)現(xiàn)抖動現(xiàn)象有所改善，但經(jīng)過長時間觀測，信號質(zhì)量依舊不好，同時也基本排除了由減震器引起此次故障的可能性。

1.2.4 雷神二次詢問機部件排查

基本排除是由旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起此次故障的可能性后，我們開始在對設備的工作原理和信號流程以及相關電路進行全面的分析。在旋轉(zhuǎn)鉸鏈處安裝有兩個互為主備用的光學編碼器，它們相互獨立每個都能以平衡差分信號（RS-422）形式提供ACP（I）、ACP（Q）、APR信號給FMAC方位輸入單元。天線每轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生一個方位參考脈沖（正北信號）和16，384個方位變化脈沖（ACP）。每一個FMAC方位分配單元包括一個用于編碼器脈沖處理的方位輸入模塊和兩個方位輸出模塊，方位輸出模塊為一次雷達和二次雷達提供方位接口。根據(jù)一次雷達方位系統(tǒng)（如圖3），二次雷達的方位信號是由一次雷達提供的，方位信號是從一次雷達編碼器到一次雷達設備管理控制器（FMAC）的方位處理單元的輸入端，再經(jīng)過FMAC的方位處理單元的處理后，分別由一次雷達公共機柜頂輸出，對應由二次雷達A/B的機頂輸入，并且中間都加裝了信號避雷器。

圖3 雷達方位系統(tǒng)

首先嘗試跟換X編碼器，觀察信號情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RMM中的測試應答機方位信號抖動現(xiàn)象依舊存在。根據(jù)方位信號的流程，從一次雷達送過來的方位信號，是從二次雷達詢問機頂端輸入到視頻與定時電路板（Video and Timing）進行處理和分配，所以此電路板是雷神二次雷達進行方位處理的最直接和最主要的部件，便接著更換了視頻與定時電路板，故障依舊存在。然后又更換了應答與解碼電路板，還是么有任何改善。這樣一來基本更換并檢查觀察了我們認為影響方位信號故障的部件，也排除了這些部件故障的可能性。

1.2.5 天線波瓣圖測量和故障排除

排故至此，在分析有可能的故障原因被一個個排除后，根據(jù)信號的流圖，將重點再次轉(zhuǎn)移到天饋系統(tǒng)上，檢查下和、差、控制三個通道的信號到底是否良好，懷疑是可能由于天線三個通道信號的質(zhì)量不佳，從而導致相位發(fā)生偏移引起故障。同時，查找前面排故過程中可能被疏忽遺漏的地方。

對二次雷達系統(tǒng)進行天線波瓣圖測量（APM測試），與過去的APM圖進行比較后發(fā)現(xiàn)天線差、控制波束的曲線基本正常，而天線和波束與過去相比稍有異常，但不敢確定是否和通道有故障。和波束主要用于探測目標位置和代碼，和波束異常會引起目標丟失，差波束主要用于判斷目標方位，差波束過強容易導致方位判斷失誤引起目標分裂。（下圖為APM測試例圖）

圖4 APM測試例圖 圖5 通道轉(zhuǎn)接頭

通過APM測試，懷疑故障集中在和通道上，于是再次上天線塔頂進行仔細檢查。對每一個細小部件進行仔細檢查，最后發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)鉸鏈上用于傳輸和信號的射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，引起接頭的接觸不良。換上新的轉(zhuǎn)接頭后，觀察RMM發(fā)現(xiàn)信號恢復正常，方位抖動，Site Monitor Azimuth Fault， 和 Site Monitor Failed告警不在出現(xiàn)，但單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed）依舊未消除。

在完成對系統(tǒng)進行方位調(diào)整和MSSR A，B路的OBA表重新校正后，單脈沖連續(xù)性告警消失，天線也不再紅色警告。至此，雷神二次信號嚴重抖動故障得以徹底排除，故障最終正是由于二次雷達和通道射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，產(chǎn)生信號抖動而引起的。

2 故障檢修維護總結(jié)

浦東雷神雷達作為我國民航空管系統(tǒng)早期引進的雷達，安裝運行超過10年，設備趨于老化，出故障的頻率和以往相比大大增加。此外，由于Raytheon公司已退出中國市場，因此缺乏廠家技術支持，如果遇到設備故障點非常隱蔽或者是從未碰到過的故障，則需要通過大量檢測和排查尋找故障。所以這就要求雷達設備維護人員不但要熟悉各個功能模塊間的信號流程網(wǎng)絡，還要熟悉單個模塊的內(nèi)部構(gòu)造及其雷達維護界面的具體操作，也就是點與面有機地結(jié)合起來。

當設備發(fā)生故障的時候，首先要保持頭腦冷靜沉著，在確定故障不會損壞替換器件，避免造成新的損失和故障的前提下可使用替換法查找故障。而在此基礎上根據(jù)實際情況，綜合使用故障排除法、觀察比較法等手段，逐步縮小和明確故障范圍，最終達到故障源的精確定位。當然，最終故障的排除還是建立在對設備的深入研究和縝密分析的基礎上。

文章從故障排除的角度，主要通過故障分析和故障排除過程的論述，對雷神雷達方位系統(tǒng)流程，一二次部分設備，設備原理三方面進行闡述。希望文章能在以后雷達設備維修工作中，碰到類似故障時能有所啟發(fā)，有所幫助。

參考文獻

[1]雷神Codor Mk2二次雷達系統(tǒng)手冊[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達導航處，2000，4.

[2]雷達一次雷達ASR-10SS設備手冊.民航總局空中交通管理局雷達導航處.

[3]雷神Codor Mk2二次雷達技術手冊天線設備手冊[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達導航處，2000，4.