SELEX一次雷達(dá)功率合成器對(duì)發(fā)射機(jī)性能的影響

空管一次雷達(dá)（PSR）是ATC系統(tǒng)監(jiān)視空中飛行情況的重要信息源之一。隨著雷達(dá)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PSR已經(jīng)從早期的磁控管雷達(dá)發(fā)展到現(xiàn)代全固態(tài)雷達(dá)。ATCR-33S是近程雷達(dá)主要用于監(jiān)視和跟蹤飛機(jī)的起降。本文主要分析ATCR-33S發(fā)射機(jī)當(dāng)中HPA模塊故障原因以及功率合成器對(duì)HPA模塊的影響。

【關(guān)鍵詞】一次雷達(dá) HPA 功率合成器

1 ATCR-33S概述和發(fā)射機(jī)的簡介

ATCR-33S是意大利SELEX公司研發(fā)的一種高性能雷達(dá)。這套雷達(dá)具有以下特征：全固態(tài)發(fā)射機(jī)、雙（高、低）波束、雙（長、短）脈沖、全相參AMTD技術(shù)、獨(dú)立的氣象通道技術(shù)、點(diǎn)跡/航跡處理、現(xiàn)場監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、雙套冗余結(jié)構(gòu)，在線維修。它工作在S波段，具有兩個(gè)發(fā)射頻率，分別是：2775MHz和2815MHz。PSR使用數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)，在不減少脈沖寬度和增加發(fā)射功率的情況下，得到一個(gè)很高的距離分辨率。

發(fā)射機(jī)是由驅(qū)動(dòng)單元和放大單元組成。驅(qū)動(dòng)單元的功能：選擇來自接收機(jī)發(fā)射脈沖。放大單元是接收來自驅(qū)動(dòng)的發(fā)射脈沖將其功率放大到9.5Kw。驅(qū)動(dòng)單元是由電源模塊，RF驅(qū)動(dòng)模塊，RF功率檢測模塊，HPA驅(qū)動(dòng)模塊，MCA模塊，散熱模塊，兩個(gè)變壓器組成。放大單元主要是由RF功分器、RF合路器、HPA模塊、數(shù)據(jù)總線、散熱模塊組成。

2 功率合成器原理

功率合成器利用多個(gè)功率放大電路同時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大，然后將各個(gè)功放的輸出信號(hào)相加這樣得到的總輸出功率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個(gè)功放電路的輸出功率。合成器接收來自HPA8路高功率信號(hào)，并且將8路信號(hào)耦合成一路輸出，其結(jié)構(gòu)原理是7個(gè)兩路功率合成器級(jí)聯(lián)而成，是典型的并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且每一路傳輸路由當(dāng)中，反射回來的信號(hào)被假負(fù)載吸收，如果假負(fù)載燒壞了，反射功率將會(huì)破壞前級(jí)電路。功率合成器有八個(gè)輸入端口，其中1和2，3和4，5和6，7和8，它們之間的隔離度與1和3，1和5之間隔離度是不一樣，這是依據(jù)廠家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來定義。

3 發(fā)射機(jī)故障現(xiàn)象

巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)放大單元HPA面板LOP紅燈指示，POW、RAD指示燈輪流閃爍。HPA工作正常的時(shí)候LOP正常時(shí)候指示燈是滅的，POW、RAD指示燈綠色。LOP紅燈顯示表明該HPA模塊RF放大功率較低。在DPC軟件控制面板上查看發(fā)射機(jī)狀態(tài)，“Degraded”紅燈指示，“2dB”紅燈指示，“AVAILABLE POWER”功率柱指示下降，在LCMS軟件上查看發(fā)射機(jī)狀態(tài)“Available Power Level More Than 2dB Below Nominal Lev”。在HPA模塊面板上重啟該模塊后HPA模塊面板上依然LOP紅燈指示，POW、RAD指示燈輪流閃爍，初步判斷該HPA放大鏈路故障，將該模塊關(guān)閉。

4 故障分析和處理

4.1 故障分析

目前出現(xiàn)4個(gè)HPA模塊故障，每一個(gè)模塊故障現(xiàn)象都是一樣，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)現(xiàn)在不能以滿功率工作，但是作用距離依然保持不變。首先，信號(hào)在HPA當(dāng)中以高功率放大，受溫度影響，可能導(dǎo)致放大電路當(dāng)中功放管燒壞，直接導(dǎo)致HPA功能失效。HPA模塊面板上有溫度檢測口，使用萬用表測量檢測口電壓并根據(jù)公式T=Vi *100-273，溫度均在正常范圍之內(nèi)。接著，根據(jù)信號(hào)路由和功率合成器結(jié)構(gòu)原理來分析，由于4個(gè)HPA模塊都是出現(xiàn)相同的故障現(xiàn)象，信號(hào)從HPA出來以后的信號(hào)屬于大功率信號(hào)，一旦有強(qiáng)反射信號(hào)進(jìn)入到HPA模塊肯定會(huì)將該模塊燒毀。

4.2 故障處理

使用儀表檢測任意兩個(gè)合成器輸入口之間隔離度。具體步驟如下：

（1）在安捷倫模擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生2775MHz，幅值為14dBm的信號(hào)，選擇合成器上任何一個(gè)RF輸入口，將該信號(hào)注入，并選取其它RF輸入口，使用安捷倫峰值功率計(jì)測量該口的功率。

（2）在安捷倫模擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生2815MHz，幅值為14dBm的信號(hào)，選擇合路器上任何一個(gè)RF輸入口，將該信號(hào)注入，并選取其它RF輸入口，使用安捷倫峰值功率計(jì)測量該口的功率。

根據(jù)合成器的結(jié)構(gòu)，針對(duì)性地選擇RF輸入口來測量其隔離度，最終結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1分析，兩個(gè)相鄰的RF輸入口之間的隔離度沒有達(dá)到廠家標(biāo)準(zhǔn)，說明假負(fù)載不能夠吸收發(fā)射回來的功率，從而判斷是由于合成器里面的假負(fù)載已經(jīng)燒毀，不能吸收反射回來功率，導(dǎo)致反射功率直接進(jìn)入HPA模塊將其燒毀。接下我們使用Rohde&Schwarz射頻分析儀的網(wǎng)絡(luò)分析功能測量假負(fù)載的VSWR。選取其中兩個(gè)假負(fù)載，在頻率為2775MHz時(shí)，VSWR分別為：17.3和17.83，在頻率為2815MHz時(shí)，VSWR分別為13.92和14.33，根據(jù)數(shù)值可確定假負(fù)載已經(jīng)燒毀。

4.3 總結(jié)

本次故障檢修過程當(dāng)中，排除溫度對(duì)HPA模塊的影響，根據(jù)發(fā)射機(jī)信號(hào)路由和合成器原理，最后推斷出故障所出現(xiàn)的地方，并通過儀表測量的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證推斷的正確性。合成器在RF信號(hào)傳輸過程中起著重要的作用，如果發(fā)生故障，不僅不能將前級(jí)的信號(hào)傳輸?shù)较乱患?jí)，還會(huì)將反射的信號(hào)引入前級(jí)，破壞前級(jí)電路。

參考文獻(xiàn)

[1]ATCR33S_TRANSMITTER UNIT TM-09M/E1440，2010.

[2]ATCR33S_RECEIVER GROUP TM-10M/E1564，2010.

作者簡介

王冠之（1990-），男，海南省瓊海市人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為民航三亞空管站助理工程師。研究方向?yàn)殡娮油ㄐ拧?/p>

作者單位

中國民用航空三亞空中交通管理站 海南省三亞市 572000