淺議雷達(dá)偵察設(shè)備的自檢方法

摘 要：雷達(dá)偵察設(shè)備監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境中由雷達(dá)發(fā)射的脈沖電磁波，是電子對(duì)抗的重要組成部分。雷達(dá)偵察設(shè)備的性能決定了使用者對(duì)其偵察結(jié)果的置信度，自檢是使用者了解和掌握雷達(dá)偵察設(shè)備性能的主要手段。文章闡述了常見的雷達(dá)偵察設(shè)備的自檢方法，從使用和維修的角度論述了雷達(dá)偵察設(shè)備的自檢方法應(yīng)具有的完整性、可靠性和層次性。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)偵察設(shè)備；自檢；MTBF

引言

雷達(dá)偵察設(shè)備在電磁環(huán)境中完成各種雷達(dá)信號(hào)的截獲、測(cè)量、分析、處理、識(shí)別，提供雷達(dá)的類型及威脅等級(jí)，并對(duì)威脅目標(biāo)進(jìn)行告警。雷達(dá)偵察設(shè)備由測(cè)向天線、測(cè)頻天線、接收機(jī)、處理機(jī)、顯控機(jī)組成，如圖1所示。測(cè)向天線陣與測(cè)向接收機(jī)完成對(duì)雷達(dá)脈沖到達(dá)角的檢測(cè)和測(cè)量，實(shí)時(shí)輸出脈沖的到達(dá)角數(shù)據(jù)（AOA），測(cè)頻天線與測(cè)頻接收機(jī)完成對(duì)其它脈沖參數(shù)的檢測(cè)和測(cè)量，實(shí)時(shí)輸出脈沖的載頻（RF）、到達(dá)時(shí)間（TOA）、脈沖寬度（PW）、脈沖功率或幅度（PA）數(shù)據(jù)。AOA、RF、TOA、PW、PA數(shù)據(jù)組合在一起成為脈沖描述字（PDW），接收機(jī)實(shí)時(shí)輸出PDW給處理機(jī)。處理機(jī)根據(jù)一系列的脈沖描述字（PDW）進(jìn)行雷達(dá)輻射源檢測(cè)、參數(shù)估計(jì)、狀態(tài)識(shí)別和威脅判別等，并將結(jié)果輸出給顯控機(jī)。顯控機(jī)顯示最終的雷達(dá)參數(shù)，使用者通過顯控機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操控。

雷達(dá)偵察設(shè)備接收未知雷達(dá)輻射的電磁波信號(hào)，使用者對(duì)周圍的電磁態(tài)勢(shì)無任何先驗(yàn)知識(shí)，因而對(duì)偵收到的雷達(dá)參數(shù)的正確性以及是否存在增批漏批無法確定。雷達(dá)偵察設(shè)備進(jìn)行自檢時(shí)其自檢單元向信道中耦合入已知參數(shù)的模擬信號(hào)，將對(duì)應(yīng)偵收結(jié)果與已知參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，可大致了解系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)及性能，因此使用者對(duì)偵察數(shù)據(jù)進(jìn)行可信度判斷前應(yīng)先進(jìn)行自檢。此外，自檢功能可及時(shí)向使用者提示系統(tǒng)存在的故障，以便盡早進(jìn)行故障的上報(bào)和診斷修復(fù)。

雷達(dá)偵察設(shè)備的維修者通過自檢進(jìn)行故障診斷，首先查看自檢結(jié)果報(bào)告，再結(jié)合其他的故障現(xiàn)象及外圍的測(cè)量工作定位故障，更換或修理完成后重新通過自檢判斷故障是否修復(fù)。優(yōu)秀的自檢設(shè)計(jì)可以將故障定位到具體的模塊或插件，為維修提供極大的便利。此外，某些為故障診斷而進(jìn)行的測(cè)試工作也需要自檢功能的配合才能完成。

1 常見的兩種自檢方法

1.1 模擬信號(hào)法

雷達(dá)偵察設(shè)備的顯控機(jī)控制自檢單元產(chǎn)生已知參數(shù)的模擬雷達(dá)信號(hào)耦合入信道，將該信號(hào)處理得出的結(jié)果與已知參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，如果差值在容許范圍內(nèi)則判定系統(tǒng)工作正常。模擬信號(hào)可以射頻信號(hào)、視頻信號(hào)等形式耦合入信道。射頻信號(hào)由自檢單元控制射頻振蕩器產(chǎn)生，通過調(diào)制開關(guān)的調(diào)制形成脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)再經(jīng)過功分器輸出到各個(gè)需檢測(cè)的信道。脈沖信號(hào)可通過小型天線（可將半硬電纜一頭的外導(dǎo)體剝?nèi)ヒ欢蝸砗?jiǎn)單實(shí)現(xiàn)）輻射到測(cè)向天線和測(cè)頻天線進(jìn)入信道，也可通過耦合器耦合入信道。視頻信號(hào)可以從視頻條、視頻放大器或DLVA的自檢端口饋入，這些器件內(nèi)部的高頻振蕩器受自檢端輸入視頻信號(hào)的調(diào)制輸出高頻脈沖信號(hào)，該高頻脈沖信號(hào)在器件內(nèi)部通過耦合器耦合入信道。此外，也可在測(cè)向接收機(jī)的輸入端并接一塊產(chǎn)生視頻信號(hào)的電路板件模擬測(cè)向天線的輸入。

1.2 狀態(tài)采樣法

雷達(dá)偵察設(shè)備的顯控機(jī)采集各個(gè)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵有源器件的電壓、電流、溫度等狀態(tài)，與正常值進(jìn)行比對(duì)，如果差值在容許范圍內(nèi)則判定系統(tǒng)工作正常。電壓測(cè)量是各種模擬量測(cè)量形式中最簡(jiǎn)單常見的。只需要確定電壓是否存在時(shí)，可以使用光電耦合器來完成隔離和檢測(cè)，但根據(jù)以往的修理經(jīng)驗(yàn)光電耦合器的故障概率較高。如需要精確的測(cè)量電壓值，則應(yīng)使用A/D轉(zhuǎn)換的方案。電流測(cè)量最常用的方法是根據(jù)歐姆定律進(jìn)行間接測(cè)量，即通過測(cè)量精密電阻器上的電壓來測(cè)量流過電阻器的電流。

2 自檢的完整性

雷達(dá)偵察設(shè)備自檢的完整性要求主要體現(xiàn)在：（1）對(duì)整個(gè)信道

鏈路上所有組成要素進(jìn)行檢查；（2）對(duì)所有的測(cè)向信道進(jìn)行自檢；（3）對(duì)測(cè)頻信道的多個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行自檢；（4）對(duì)使用者關(guān)心的多個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢查。

如果僅僅對(duì)信道鏈路上個(gè)別組成要素進(jìn)行自檢，沒有被檢測(cè)的組成要素出現(xiàn)故障時(shí)使用者將無法察覺，即便是概率較低，這始終是種一直存在的風(fēng)險(xiǎn)。采用非掃描工作方式的雷達(dá)偵察設(shè)備都有多個(gè)測(cè)向信道，信道之間的平衡統(tǒng)一是測(cè)向精度的主要影響因素，因此對(duì)所有的測(cè)向信道進(jìn)行自檢是必要的。測(cè)頻信道遇到頻率選擇性故障時(shí)，采用單一頻點(diǎn)進(jìn)行自檢將有很大概率無法發(fā)現(xiàn)故障，進(jìn)行自檢方法的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮對(duì)使用者重點(diǎn)關(guān)注的頻點(diǎn)進(jìn)行自檢。使用者通常關(guān)心測(cè)向精度、測(cè)頻精度、靈敏度等技術(shù)參數(shù)，但目前多數(shù)的雷達(dá)偵察設(shè)備的自檢對(duì)這些參數(shù)基本不做檢測(cè)，這主要是受檢測(cè)的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)復(fù)雜性的限制。

3 自檢的可靠性

雷達(dá)偵察設(shè)備自檢的目的是為了監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，自檢的結(jié)果必須穩(wěn)定可靠。如果自檢電路自身出現(xiàn)故障，即使雷達(dá)偵察設(shè)備功能正常也無法通過自檢，用于診斷故障的自檢單元本身的故障將導(dǎo)致診斷結(jié)論的錯(cuò)誤。自檢單元的可靠性標(biāo)準(zhǔn)是其平均故障間隔時(shí)間（MTBF）遠(yuǎn)大于系統(tǒng)本身（除去自檢單元）的平均故障間隔時(shí)間。

根據(jù)過往的修理經(jīng)驗(yàn)，自檢單元中涉及射頻信號(hào)的部分電路可靠性相對(duì)較低，其中射頻振蕩器、PIN調(diào)制器、多通道微波開關(guān)等故障率較高。某些射頻振蕩器要3-5分鐘的時(shí)間才能穩(wěn)定工作，所以容易出現(xiàn)第一次自檢提示出錯(cuò)而之后又可以通過自檢的現(xiàn)象。PIN調(diào)制器故障時(shí)通常表現(xiàn)為無輸出或不調(diào)制，可以通過便攜式頻譜儀進(jìn)行診斷。為防止射頻振蕩器和調(diào)制器對(duì)信道的干擾，自檢完畢后應(yīng)斷開射頻振蕩器和調(diào)制器的電源使其停止工作。多通道微波開關(guān)用于多個(gè)測(cè)向信道的自檢信號(hào)的分配，其故障多表現(xiàn)為某路測(cè)向信道無法通過自檢，可使用便攜式頻譜儀檢測(cè)器件相應(yīng)通道的輸出并與其它通道進(jìn)行比較。

外部的電磁環(huán)境也可能使自檢產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)論。當(dāng)有同頻段的較強(qiáng)信號(hào)存在時(shí)，自檢信號(hào)將被其掩蓋，使得原本正常的系統(tǒng)自檢出錯(cuò)。解決的方法是自檢時(shí)不接收外來信號(hào)或者設(shè)置程控濾波器將產(chǎn)生干擾的外來信號(hào)濾除。

4 自檢的層次性

使用模擬信號(hào)對(duì)雷達(dá)偵察設(shè)備進(jìn)行自檢，這個(gè)過程涉及到系統(tǒng)的所有組成部分。如果該模擬信號(hào)不能被正確偵收，故障可能出現(xiàn)在天線、接收機(jī)、處理機(jī)或顯控機(jī)。維修時(shí)將要考慮系統(tǒng)的所有組成部分，涉及工作量太大。

從圖1可以看出雷達(dá)偵察設(shè)備的構(gòu)成具有較明顯的層次性，因此可以設(shè)計(jì)一種如表1所示的具有層次性的自檢方法。

模擬信號(hào)不能被正確偵收意味著系統(tǒng)不能通過自檢流程D，在這種情況下可以實(shí)施自檢流程C、B、A從而將故障定位到顯控機(jī)、處理機(jī)、接收機(jī)、天線其中的某一部分。自檢方法的層次性可極大地提高雷達(dá)偵察設(shè)備的可維修性。

5 結(jié)束語

在日趨復(fù)雜化的電磁環(huán)境下，多手段、全方位、立體化的雷達(dá)偵察是奪取制電磁權(quán)的基本保障，這也使得雷達(dá)偵察設(shè)備越來越復(fù)雜和龐大，在這種情況下雷達(dá)偵察設(shè)備的自檢顯得尤為重要。從使用和維修的角度出發(fā)雷達(dá)偵察設(shè)備的自檢方法應(yīng)該具有上述的完整性、可靠性和層次性，但實(shí)際情況中也應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及系統(tǒng)復(fù)雜性從而取得較好的平衡，裝備的性能受造價(jià)、設(shè)計(jì)、制造、環(huán)境等多方面因素制約而不可能達(dá)到完全理想水平。

參考文獻(xiàn)

[1]趙國(guó)慶.雷達(dá)對(duì)抗原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.