SELEX一次雷達(dá)射頻信號(hào)鏈路分析及故障解析

曾強(qiáng)

民航重慶空管分局技術(shù)保障部

SELEX一次雷達(dá)射頻信號(hào)鏈路分析及故障解析

ANALYSIS ON RF SIGNAL&TROUBLESHOOTING IN SELEX PSR SYSTEM

曾強(qiáng)

民航重慶空管分局技術(shù)保障部

目的：對(duì)SELEX一次雷達(dá)的射頻信號(hào)從產(chǎn)生到發(fā)射至天線部分的整體信號(hào)流程及部件功能有一定的了解，并對(duì)實(shí)際工作中遇到故障時(shí)的檢修思路提供一定的幫助。方法：通過(guò)對(duì)我國(guó)民航應(yīng)用較多的SELEX ATCR-33S一次雷達(dá)的射頻信號(hào)整體流程詳細(xì)介紹，結(jié)合工作中遇到的實(shí)際故障案例分析。結(jié)果：總結(jié)出現(xiàn)該類故障時(shí)對(duì)射頻鏈路進(jìn)行逐級(jí)功率測(cè)量和供電分析是維修此類故障最常用以及最簡(jiǎn)便的方法的維修思路。結(jié)論：指出熟悉部件功能、信號(hào)流程、各個(gè)測(cè)量點(diǎn)及其正常功率參數(shù)、各個(gè)模塊供電是工作中必須掌握的知識(shí)。

一次雷達(dá)；ATCR-33S；射頻鏈路；低功率告警；射頻告警

引言

隨著航管二次雷達(dá)、ADS-B、多點(diǎn)定位系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展，航管一次雷達(dá)在民航空管系統(tǒng)中的使用越來(lái)越少，但是一次雷達(dá)作為主動(dòng)監(jiān)視設(shè)備，從安全角度考慮，是二次雷達(dá)和ADS-B等協(xié)同監(jiān)視系統(tǒng)無(wú)法替代的，在日常工作中不能因?yàn)橐淮卫走_(dá)的使用少而忽視對(duì)一次雷達(dá)的學(xué)習(xí)及了解。而射頻信號(hào)的產(chǎn)生是所有雷達(dá)探測(cè)的開始，了解一次雷達(dá)射頻信號(hào)的產(chǎn)生鏈路對(duì)設(shè)備維護(hù)、維修有著至關(guān)重要的作用。

1 射頻信號(hào)產(chǎn)生鏈路流程

SELEX ATCR-33S一次雷達(dá)射頻信號(hào)鏈路可以分為接收機(jī)部分（產(chǎn)生發(fā)射頻率）和發(fā)射機(jī)部分（功率放大）。

射頻信號(hào)產(chǎn)生首先從COHO板開始，其產(chǎn)生的30MHZ連續(xù)波COHO信號(hào)被分成五路輸出，其中與射頻信號(hào)產(chǎn)生相關(guān)的一路信號(hào)（COHO板的J6口）送到EXPANDER板中，信號(hào)在該板里進(jìn)行非線性調(diào)制，得到10μs的短脈沖和100μs的長(zhǎng)脈沖。值得注意的是，該處的載波仍為30MHZ。在該板采用非線性調(diào)制得到長(zhǎng)短脈沖的目的是因?yàn)镾ELEX一次雷達(dá)采用的是固態(tài)發(fā)射機(jī)，晶體管放大器不同于電子管，做不了那么高的功率，為了保證雷達(dá)的探測(cè)范圍（60海里），在功率降低的情況下就需要增加發(fā)射時(shí)間，增加發(fā)射脈沖寬度，以攜帶更多的能量，所以需要100us的脈寬。但是這就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，由于雷達(dá)采用的是收發(fā)一體天線，在發(fā)射時(shí)就不能接收，根據(jù)雷達(dá)原理就可以發(fā)覺(jué)，發(fā)射100μs后進(jìn)入接收機(jī)的信號(hào)是50μs以外的目標(biāo)回波，這樣會(huì)造成15000米的探測(cè)盲區(qū)，這對(duì)于雷達(dá)來(lái)說(shuō)是不可接受的，于是就采用了長(zhǎng)短脈沖的方式解決這個(gè)問(wèn)題，先發(fā)射一個(gè)10μs的短脈沖再發(fā)射100μs長(zhǎng)脈沖，這樣在長(zhǎng)脈沖發(fā)射的時(shí)候接收機(jī)就可以處理來(lái)自于短脈沖的回波，探測(cè)盲區(qū)縮短到1500米，也就很好的解決了這個(gè)問(wèn)題[1]。

EXPANDER板輸出的信號(hào)被送到ATT中進(jìn)行可控制的衰減后送到640/670MHZ產(chǎn)生器中，該產(chǎn)生器自身有一個(gè)晶振，產(chǎn)生670MHZ信號(hào)，把該信號(hào)送到送到670MHZ分配器，分配成多路，其中一路回到自身的混頻器，與TTA送來(lái)的30MHZ NLFM脈沖調(diào)制信號(hào)生成640MHZ信號(hào)輸出。670MHZ分配器接收來(lái)自640/ 670MHZ產(chǎn)生器輸出的670MHZ信號(hào)，將該信號(hào)分配為3路，1.分配回640/670MHZ產(chǎn)生器，用于生成640MHZ信號(hào)，2.分配到接收機(jī)的2個(gè)PRE-IF用于降頻生成30MHZ第二中頻信號(hào)，3.分配到另一通道的670MHZ分配器，用于信號(hào)的共享。640MHZ信號(hào)被送到混頻器中，與STALO輸出的高頻信號(hào)調(diào)制得到射頻脈沖，射頻脈沖經(jīng)過(guò)MPA的放大后分成兩路，一路送到送到發(fā)射機(jī)進(jìn)行放大并發(fā)射；一路是TTG信號(hào)，經(jīng)過(guò)一個(gè)TTG開關(guān)送到接收機(jī)機(jī)柜后的TTG DISTRIBUTOR（TTG信號(hào)分配器）送往天線和各接收機(jī)通道。

送到發(fā)射機(jī)的一路就進(jìn)入射頻鏈路的發(fā)射機(jī)部分。首先通過(guò)RF SWITCH選擇主用接收機(jī)的射頻信號(hào)送入RF DRIVER內(nèi)，RF DRIVER處可調(diào)整輸入輸出功率大小，以保證進(jìn)入HPA DRIVER（即驅(qū)動(dòng)HPA）內(nèi)的功率在容許范圍內(nèi)。HPA DRIVER首先對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大，在通過(guò)RF DIRVER到達(dá)下一級(jí)功放，此處為8個(gè)HPA（高功率放大器）分別對(duì)射頻信號(hào)放大后再合成，最終產(chǎn)生傳輸至天線的發(fā)射信號(hào)[2]。

2 故障實(shí)例

以上為SELEX一次雷達(dá)射頻信號(hào)產(chǎn)生鏈路信號(hào)流程及部件組件功能的基本介紹，通過(guò)分析該信號(hào)產(chǎn)生鏈路即可排查解決大部分發(fā)射部分故障。以下通過(guò)一個(gè)故障排查實(shí)例來(lái)分享本人在射頻鏈路部分出現(xiàn)故障時(shí)的維修思路，以供同行在一次雷達(dá)的相關(guān)維修工作上作為參考。

2.1 實(shí)例1

現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)開輻射時(shí)本地控制面板上出現(xiàn)低功率告警，監(jiān)視顯示器上無(wú)信號(hào)。

分析處置：第一步在發(fā)射機(jī)控制面板上查看驅(qū)動(dòng)HPA和放大HPA的狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)HPA有任何告警及故障顯示，暫且先排除HPA故障的可能；第二步轉(zhuǎn)而檢查射頻產(chǎn)生部分故障的可能，首先測(cè)量MPA輸出的功率，即圖1中MPA連接的環(huán)形器J13處的功率，測(cè)得該處在開輻射情況下峰值功率為15.628dbm，而根據(jù)維護(hù)資料的說(shuō)明，該處功率正常情況下應(yīng)≥19dbm,于是又向前級(jí)檢查，測(cè)得640MHz輸出（圖1的640/670MHZ GENERATOR J6處）平均功率為19.3dbm，符合資料中說(shuō)明的≥19dbm，測(cè)量STALO輸出（圖1的STALO的J3）平均功率為16.1dbm，符合資料中說(shuō)明的≥15dbm，此時(shí)可以判斷MPA故障，于是更換MPA，更換后測(cè)量MPA輸出功率在開輻射情況下峰值功率為21.5dbm，符合資料要求，開機(jī)工作后開輻射告警消除，監(jiān)視顯示器上信號(hào)正常。

2.2 實(shí)例2

現(xiàn)象：一次雷達(dá)接收機(jī)射頻告警。

分析處置：一次雷達(dá)接收機(jī)LCP上顯示接收機(jī)A通道RF/IF單元告警，提示STALO和EXPANDER組件故障。第一步在LCP上對(duì)故障告警信息復(fù)位，看是否是虛告警，復(fù)位后故障信息依舊，加輻射觀察無(wú)信號(hào)，確認(rèn)故障存在；第二步根據(jù)故障信息以及技術(shù)資料對(duì)告警信息的處理程序，擬更換STALO和EXPANDER組件，因無(wú)備件，所以采取A、B通道互換的方式來(lái)確認(rèn)板件是否故障，先把B通道的組件換到A通道上，結(jié)果告警依然存在，于是又將A通道的組件換到B通道上，無(wú)任何告警，開機(jī)工作正常，說(shuō)明STA?LO和EXPANDER組件正常，告警不是由這兩個(gè)組件引起的；第三步進(jìn)行全流程功率測(cè)量查找最終故障點(diǎn)，從前面結(jié)果分析認(rèn)為故障可能是由于RF鏈路中的某個(gè)組件故障造成，而監(jiān)控軟件對(duì)于故障點(diǎn)的定位不準(zhǔn)確，于是對(duì)整個(gè)RF鏈路進(jìn)行功率測(cè)量，查找最終故障點(diǎn)。從RF鏈路輸出端一級(jí)一級(jí)往前測(cè)量功率，得到的最終結(jié)果是RF輸出端功率（機(jī)柜頂部J13接口）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常值，640/ 670MHZ產(chǎn)生器J6口（640MHZ輸出）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常值，670MHZ分配器J3口（該信號(hào)為670MHZ分配器輸出到640/670產(chǎn)生器的信號(hào)）功率基本正常，TTA組件J2接口（該處為經(jīng)過(guò)TTA衰減后輸出到640/670MHZ產(chǎn)生器的30MHZ信號(hào)）無(wú)功率輸出，EXPANDER組件J4口（該處為經(jīng)過(guò)EXPANDER板非線性調(diào)制后的30MHZ信號(hào)）無(wú)功率輸出，COHO組件J6口（該處為COHO產(chǎn)生輸出到EX?PANDER板的30MHZ信號(hào)）功率輸出正常。經(jīng)過(guò)以上測(cè)量，已經(jīng)可以確認(rèn)故障點(diǎn)在EXPANDER組件處，但是EXPANDER組件在維修之初已經(jīng)確認(rèn)為正常的，且該組件的3個(gè)輸入信號(hào)J6（30MHZ輸入）、J3（時(shí)鐘信號(hào)輸入）、J2（觸發(fā)信號(hào)輸入）經(jīng)過(guò)測(cè)量后也都確認(rèn)正常，故推測(cè)EXPANDER兩個(gè)串口接口與總線連接可能存在問(wèn)題，由于該連接處有大量線路，線路情況十分復(fù)雜；第四步排除模塊供電，在資料的查找過(guò)程中發(fā)現(xiàn)EXPANDER板25針串口針腳信號(hào)內(nèi)有3個(gè)電源輸入（±15V和＋5V直流），測(cè)量這3個(gè)電源電壓，±15V電壓正常，＋5V電壓測(cè)量出來(lái)只有2.76V，該處電壓不正常。但奇怪的是RF/IF單元電源組件只輸出±15電壓，且最開始就檢查過(guò)該模塊輸出電壓正常，于是根據(jù)電路圖仔細(xì)查找該5V電源來(lái)自何處，最終找到該電源來(lái)自射頻部分的電壓調(diào)整模塊（VOLT?AGE REGULATOR）P/N 414301A1，該模塊把來(lái)自RF/IF單元電源模塊的±15電壓轉(zhuǎn)換為±5V電壓輸出給EXPANDER、TTA以及STALO組件使用，由于該模塊既無(wú)測(cè)量口也無(wú)指示燈，無(wú)法判斷好壞，只好更換該模塊，更換后開機(jī)告警消失，開輻射觀察信號(hào)正常，最終確定該模塊故障。

3 結(jié)束語(yǔ)

在射頻故障的維修中，測(cè)量功率是最常用的方式，所以熟練使用功率計(jì)以及了解信號(hào)流程，熟知各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的功率參數(shù)是每個(gè)維修人員在平時(shí)學(xué)習(xí)中必須掌握的基本知識(shí)，同時(shí)也不要忽視供電線路的了解，供電是每塊板件正常工作的基本，當(dāng)故障排查過(guò)程中確定是某板件故障時(shí)，可以通過(guò)更換正常板件的方式來(lái)判斷是否是供電引起的問(wèn)題。

[1]丁鷺飛，耿富錄，陳建春.雷達(dá)原理[M].4版.北京：電子工業(yè)出版社,2009:264-293.

[2]Selex公司.Selex一次雷達(dá)技術(shù)資料[Z].意大利.Selex公司, 2010：156-373,526-548.