某型數(shù)/信處理機故障分析

桑龍

某型數(shù)/信處理機故障分析

桑龍

（海軍裝備部，甘肅蘭州730070）

某部隊在飛行訓(xùn)練過程中，出現(xiàn)某型雷達數(shù)/信處理機報故障，飛機被迫返航。本論述簡要介紹了配裝某型飛機的某型雷達的組成、數(shù)/信處理機的功能及接口關(guān)系，針對在使用過程中出現(xiàn)的報故故障，對故障機理進行了詳細分析，并列出故障樹，按照故障樹進行了通電檢查和高低溫試驗，在低溫環(huán)境下復(fù)現(xiàn)了雷達數(shù)/信處理機報故故障，并通過進一步分析判斷故障點在數(shù)/信處理機機柜故障，最終確定機柜中100MHz傳輸?shù)皖l電纜屏蔽層損傷與地層不通，更換低頻電纜后進行低溫試驗，故障消失。經(jīng)過試驗驗證后，解決了故障問題，消除了對飛機使用和安全的影響。

報故；機理；改進

某部隊在飛行訓(xùn)練過程中，出現(xiàn)某型雷達數(shù)/信處理機報故障，飛機返航，任務(wù)失敗。

1　雷達的組成

某型雷達系統(tǒng)組成見圖1所示。

圖1　雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

信/數(shù)處理機作為雷達的一個重要組成部分，主要完成機載雷達的多種實時處理任務(wù)，按功能劃分為兩部分：信號處理單元（對外接口關(guān)系見圖2所示）、數(shù)據(jù)處理單元（對外接口關(guān)系見圖3），其組成見表1所示。

信號處理單元需完成的功能有：雷達回波信息的一次處理，提取目標(biāo)信息，以及目標(biāo)跟蹤的數(shù)據(jù)處理。

圖2　信號處理單元對外接口關(guān)系

數(shù)據(jù)處理單元需完成的功能有：完成對雷達系統(tǒng)內(nèi)部各分機的協(xié)調(diào)、控制、并實現(xiàn)與系統(tǒng)外部其他航電子系統(tǒng)的交聯(lián)。另外，還負責(zé)維護整機運行時故障信息管理，以及在各種工作方式下完成雷達圖像的顯示和實時參數(shù)記錄功能。

圖3　數(shù)據(jù)處理單元對外接口關(guān)系

表1　信/數(shù)處理機組成表

2　故障機理分析

工廠技術(shù)人員與飛機地勤人員在機上對故障雷達進行通電檢查，確認信/數(shù)處理機故障，由于機上排故條件的限制，工廠對機上信/數(shù)處理機進行了更換處理，在機上對雷達反復(fù)通電檢查，確認故障排除，據(jù)此判斷信/數(shù)處理機故障，做返廠處理。

返廠后對信/數(shù)處理機進行通電檢查，并未發(fā)現(xiàn)外場出現(xiàn)的故障，考慮到試飛環(huán)境溫度為零下，因此決定對信/數(shù)處理機做高低溫工作檢查。

試驗條件：低溫-55℃，保溫4h，開機工作。

高溫+70℃，保溫4h，開機工作。

信/數(shù)處理機在低溫工作時出現(xiàn)信號處理單元4-3模塊～4-8模塊（DSP運算板）程序無法加載的情況，造成雷達信/數(shù)處理機報故，與外場故障現(xiàn)象一致。通過實時在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)引起該故障的原因是4-1模塊（多功能載板）硬件復(fù)位引起的。

2.1故障樹

圖4　故障樹

2.2故障分析

信/數(shù)處理機中硬件復(fù)位信號由主控模塊和多功能載板模塊發(fā)出，主控模塊的復(fù)位信號對信/數(shù)處理機中所有模塊（4-1模塊～4-15模塊）進行硬件復(fù)位，多功能載板模塊的復(fù)位信號只對信號處理單元中所有模塊（4-1模塊～4-8模塊）復(fù)位。

信/數(shù)處理機多功能載板在正常工作下對信號處理單元各模塊進行時時監(jiān)測，當(dāng)信號處理單元中任意模塊出現(xiàn)硬件故障、程序無法加載、程序跑飛、數(shù)據(jù)流堵塞等情況時，多功能載板發(fā)出硬件復(fù)位信號對信號處理單元各模塊進行硬件復(fù)位，使信/數(shù)處理機在死機情況下重新正常工作。

復(fù)位信號的設(shè)計可減少信/數(shù)處理機在復(fù)雜工作環(huán)境下死機情況的發(fā)生，從而提高了信/數(shù)處理機的可靠性。

接收機輸出至信/數(shù)處理機的100MHz時鐘信號，是雷達各定時脈沖的基準(zhǔn)時鐘也是信/數(shù)處理機數(shù)據(jù)流傳輸?shù)臅r鐘，開機工作時多功能載板對該時鐘的頻率、幅度進行時時檢測。若頻率出現(xiàn)較大偏移會造成雷達定時脈沖的錯亂，當(dāng)幅度小于800mv時將無法產(chǎn)生定時脈沖，并且也會造成信/數(shù)處理機數(shù)據(jù)流傳輸錯誤使得信/數(shù)處理機死機。當(dāng)100MHz時鐘由于環(huán)境干擾偶發(fā)出現(xiàn)上述情況時多功能載板也會發(fā)出復(fù)位信號，對信號處理單元各模塊進行復(fù)位。

信號處理單元電源模塊為信號處理單元各模塊正常工作提供所需電源，當(dāng)正常工作時，電源輸出的電壓紋波、幅度都會影響模塊的正常工作。

在外廠排故時由于更換了信/數(shù)處理機后，故障排除，因此可排除接收機輸出100MHz時鐘故障。

針對信/數(shù)處理機低溫工作時運算板程序無法正常加載，多功能載板不斷復(fù)位的情況，首先對故障機中4-1模塊～4-15模塊與廠內(nèi)檢驗合格的信/數(shù)處理機中的4-1模塊～4-15模塊進行了互換，進行低溫試驗，試驗結(jié)果為原故障機中4-1模塊～4-15模塊在檢驗合格的信/數(shù)處理機中無故障，而檢驗合格的4-1模塊～4-15模塊在故障機中出現(xiàn)相同故障，因此判定外場故障機中4-1模塊～4-15模塊無故障，故障定位在信/數(shù)處理機機柜、信號處理單元電源模塊、數(shù)據(jù)處理單元電源模塊。

將信號處理單元電源模塊、數(shù)據(jù)處理單元電源模塊拆下分別進行低溫試驗，對輸出電壓、負載能力和紋波進行檢查，試驗結(jié)果指標(biāo)均滿足要求，因此判定信/數(shù)處理機機柜故障。

對信/數(shù)處理機機柜中100MHz時鐘傳輸通路進行檢查，檢測結(jié)果100MHzSMA穿墻插座無損傷，而信/數(shù)處理機機柜中100MHz傳輸?shù)皖l電纜屏蔽層損傷與地層不通，更換低頻電纜后進行低溫試驗，故障消失。

低頻電纜作為100MHz時鐘的傳輸通路，傳輸損耗和屏蔽性能對時鐘的傳輸至關(guān)重要。當(dāng)屏蔽層失效時在低溫下元器件性能下降致使100MHz頻率和幅度發(fā)生改變，使得多功能載板不間斷發(fā)出復(fù)位信號，造成信號處理單元各模塊一直處于程序加載狀態(tài)，無法正常工作。

3　解決措施和試驗驗證

工廠針對低頻電纜屏蔽層斷裂的問題在電纜制作上已進行了工藝改進，避免電纜在安裝拆卸多次后出現(xiàn)損傷。對故障機中所有原低頻電纜用采用新工藝制作的低頻電纜進行更換后，進行高低溫試驗、振動試驗，信/數(shù)處理機無故障，證明采取措施有效。

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TN956

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.008

2016-5-31

桑龍（1976-），男，漢族，陜西西安人，碩士，工程師，主要從事裝備監(jiān)造和管理工作。