Alenia SSR-M二次雷達(dá)接收機(jī)中AGC電路故障分析

呂 遠(yuǎn) / 中國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局海南分局

Alenia SSR-M二次雷達(dá)接收機(jī)中AGC電路故障分析

呂 遠(yuǎn) / 中國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局海南分局

本文首先介紹了Alenia二次雷達(dá)接收機(jī)中AGC電路的基本功能和信號流程，然后對AGC自動增益控制如何在電路中實現(xiàn)進(jìn)行了介紹，最后根據(jù)AGC電路在日常工作中出現(xiàn)的故障及調(diào)整點(diǎn)和對目標(biāo)的影響進(jìn)行了詳細(xì)闡述。旨在為設(shè)備維護(hù)維修人員提供一條有益的分析思路。

Alenia SIR-M；AGC電路；電路分析；故障分析

引言

意大利ALENIA公司生產(chǎn)的SIR-M型單脈沖二次雷達(dá)上世紀(jì)90年代引進(jìn)中國，在空中交通管制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。Alenia二次雷達(dá)目前由于工作年限長，都已進(jìn)入故障多發(fā)期，本文介紹了二次雷達(dá)接收機(jī)中AGC電路的工作原理，詳細(xì)指出了針對AGC電路故障的調(diào)整點(diǎn)以及對目標(biāo)的影響，通過調(diào)整故障點(diǎn)，改善雷達(dá)性能。

1.Alenia二次雷達(dá)AGC電路功能概述

AGC電路又稱自動增益控制電路，該電路的作用是通過接收來自COS組件的Σ、Σ/Δ修正誤差信號，進(jìn)行自動增益控制，使Σ信號和Δ信號得到的增益處理保持一致?？傮w來說，它由APACOR、LOG IF、COS三個組件構(gòu)成，對目標(biāo)的后續(xù)處理有重要影響，如圖1所示。

圖1 AGC信號流程圖

APACOR相幅均衡組件主要功能是為了保證：Σ通道與Δ通道接收的測試信號相位相同；Σ通道與Δ通道接收的測試信號幅度相同；保證Σ通道與Δ通道的總增益恒定。

COS增益校準(zhǔn)組件是Alenia二次雷達(dá)接收部分重要組成部件，主要完成的功能是：獲取Σ/Δ的值，用于雷達(dá)的角度信息的計算；獲取Σ/Ω的值，用于雷達(dá)接收旁瓣抑制功能；產(chǎn)生用于Σ和Δ接收通道的AGC控制環(huán)路的修正電壓，其中，Ω通道的AGC控制環(huán)路沒有使用。

LOG IF組件是一個60MHz的中頻放大器，用于將接 收到的信號進(jìn)行壓縮放大。壓縮功能是通過對數(shù)放大器得以實現(xiàn)的。其對數(shù)功能表現(xiàn)為：輸入信號1dB的變化將在輸出產(chǎn)生20mV的變化。該電路對接收信號的幅度壓縮與傳統(tǒng)中頻放大器所用的STC放大功能不同，STC是通過時間也就是距離的函數(shù)來壓縮接收信號，而對數(shù)放大電路不需要時間參與幅度的壓縮。使用對數(shù)放大可較易得到和差信號，和通道的對數(shù)中放組件同時將中頻信號進(jìn)行檢波得到對數(shù)視頻信號并送入控制錄取器。

2.Alenia二次雷達(dá)AGC電路如何實現(xiàn)自動增益控制

如圖2所示，首先，中頻Σ信號由J1端輸入AGC電路中，使相幅均衡組件APACOR的增益保持恒定。其次，Σ信號在增益校準(zhǔn)組件COS中產(chǎn)生Σ和Σ/Δ增益控制信息，從相幅均衡組件APACOR的J3端輸入到自動增益控制AGC電路，AGC控制信號電壓來決定放大器的放大量變化，電路通過C12可以調(diào)整相位，通過R8可以調(diào)整幅度。

圖2 APACOR-Σ通道信號流程圖

如圖3所示，APACOR組件Σ通道AGC電路主要由CR1、CR2、CR3三個Σ信號幅度動態(tài)調(diào)節(jié)二極管和U1、U2、CR27~CR30四個限幅二極管，以及Q6Σ信號幅度動態(tài)調(diào)節(jié)三極管等為核心元件，再輔以一些電阻、電容組成。Σ通道AGC電路對Σ信號幅度的動態(tài)調(diào)節(jié)過程是：Σ信號從J1口輸入，經(jīng)Q1的集電極輸出，經(jīng)隔直電容C9到達(dá)CR1正極，AGC電路對CR1正極的Σ信號進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，以達(dá)到Σ信號幅度均衡的目的。來自COS增益校準(zhǔn)組件的Σ增益控制電壓信號，由J3口輸入經(jīng)U1和U2放大，放大倍數(shù)約43倍。Σ增益控制信號實際是Σ信號幅度與參考電壓的差值，理想情況這個差值為0V；AGC電路作用的動態(tài)范圍由CR27~CR30四個限幅二極管決定。當(dāng)因溫度變化，電路的工作參數(shù)也發(fā)生變化，U2的6腳輸出，Q6基極輸入的電壓過大或過小時，CR27~CR30起作用，使Q6基極輸入點(diǎn)保持在1.4V至-1.4V之間；當(dāng)U2的6腳輸出電壓在適當(dāng)?shù)姆秶鷷r，根據(jù)Q6基極輸入電壓的不同，Q6的導(dǎo)通電流不同，控制流過CR1~CR3的電流不同，從而控制CR1正極的Σ信號的大小動態(tài)變化，達(dá)到使Σ信號恒定的目的。

圖3 APACOR-Σ通道AGC電路圖

3.實例分析

3.1 故障現(xiàn)象

RMM顯示大范圍丟目標(biāo)，差通道誤差電平無法調(diào)零，嚴(yán)重時，出現(xiàn)5101、5201告警。

3.2 電路分析

如圖4所示，從LOF IF對數(shù)中放組件J3口輸出的logΣ和logΣ/Δ信號至COS增益校準(zhǔn)組件后，分別送至Σ通道和Δ通道的采樣保持電路，一方面，logΣ信號經(jīng)過采樣保持電路U1處理后送往加法器U2，與參考電平進(jìn)行加法運(yùn)算，參考電平可通過變阻器R9進(jìn)行調(diào)整。信相加后得出Σ信號和AGC控制號，該信號可通過J11端口進(jìn)行檢測。Σ信號AGC控制信號由COS組件的J1端口反饋回APACOR組件進(jìn)行AGC控制；另一方面，logΣ/ Δ首先經(jīng)過50Ω的阻抗匹配，然后通過加法器與基準(zhǔn)電平VR1送來的電平疊加送往采樣保持電路處理，再通過加法器與基準(zhǔn)電平VR3送來的電平值進(jìn)行疊加，得出Σ/Δ信號和AGC控制信號，最后由COS組件的J2端口輸出，其中AGC信號反饋回APACOR組件進(jìn)行AGC控制，Σ/Δ信號可通過J12進(jìn)行檢測。

圖4 AGC環(huán)路修正電壓產(chǎn)生電路

綜上所述，基準(zhǔn)電平VR1和VR3是整個AGC電路實現(xiàn)自動增益控制的關(guān)鍵點(diǎn)，直接決定著相幅能否達(dá)到均衡狀態(tài)。如圖5所示為AGC電壓基準(zhǔn)電路，提供VR1、VR2、VR3、VR4四個基準(zhǔn)電壓，變化范圍在-6.6V~﹢6.6V之間，其中，VR1和VR3為Σ/Δ信號提供基準(zhǔn)電壓，VR1進(jìn)行前級誤差電平調(diào)零，VR3進(jìn)行后級誤差電平調(diào)零，分別對應(yīng)可變電阻器R11和R122。

圖5 AGC電壓基準(zhǔn)電路

3.3 處理過程

通過對R110和R122的調(diào)整，依然無法將誤差電平調(diào)零。加延伸板進(jìn)行帶電檢測，發(fā)現(xiàn)誤差電平調(diào)整電路的兩端輸出為-4.9V~﹢4.9V，與標(biāo)稱值-6.6V~﹢6.6V不符，因此，根本無法調(diào)零。進(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn)，誤差電平調(diào)整電路的基準(zhǔn)電壓非常敏感，當(dāng)碳膜電阻的阻值發(fā)生輕微變化時，電壓就會出現(xiàn)明顯偏差。將COS拆下靜態(tài)測量發(fā)現(xiàn)在電壓基準(zhǔn)電路中有多處碳膜電阻出現(xiàn)老化，阻值嚴(yán)重偏離標(biāo)稱值，將檢測到的老化電阻逐一更換后發(fā)現(xiàn)丟目標(biāo)現(xiàn)象大幅度改善。

4.工作建議

此類模塊中的碳膜電阻已大多老化，建議盡量更換，但更換過程中，應(yīng)先拍照留底，以免接錯接線柱。對于誤差電平無法調(diào)零的情況，可上電檢查誤差電平調(diào)整電路的輸出是否正常。本案例中確定了誤差電平調(diào)整電路的標(biāo)準(zhǔn)輸出為-6.6V~﹢6.6V。對于可勉強(qiáng)調(diào)整接近調(diào)零的模塊應(yīng)加以關(guān)注，因為此時的調(diào)整裕度已經(jīng)非常小了，如果溫度等環(huán)境因素改變后，模塊就會出現(xiàn)無法調(diào)零的現(xiàn)象。

5.結(jié)束語

本文對ALENIA二次雷達(dá)AGC電路的信號流程和原理進(jìn)行梳理，對AGC電路功能進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上分析了AGC電路在日常工作中出現(xiàn)的故障以及如何排除故障，希望對同行能有所幫助。文中不妥之處，敬請批評指正。

[1]蘇志剛.雷達(dá)原理[M].天津：中國民航大學(xué)出版社，2007:56.

[2]蘇紅衛(wèi).SIR-M單脈沖航管二次雷達(dá)設(shè)備講義[Z].天津：中國民航大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院，2006:19.

[3]意大利Alenia公司，SIR-M TECHNICAL MANUAL[Z].1998