ALENIA單脈沖二次雷達(dá)對(duì)數(shù)中放組件維修

孫擎宇 溫峻峰 陳曉偉

摘 要：關(guān)注舊設(shè)備安全運(yùn)行狀況，加強(qiáng)對(duì)老、舊設(shè)備的維修力度，一直是安全生產(chǎn)中的重要議題。文章根據(jù)南京ALENIA單脈沖二次雷達(dá)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，簡(jiǎn)要敘述針對(duì)性能下降的對(duì)數(shù)中放組件，如何搭建測(cè)試平臺(tái)，并通過(guò)測(cè)試得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，查找電路中有故障的三極管，最后進(jìn)行維修，提高了該組件的動(dòng)態(tài)性能，進(jìn)一步影響了二次雷達(dá)系統(tǒng)的整體性能，為航管二次雷達(dá)系統(tǒng)相關(guān)維修提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：ALENIA單脈沖二次雷達(dá)；對(duì)數(shù)中放組件；三極管；維修

中圖分類號(hào)：TN958.96 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）13-0061-02

Abstract： Paying attention to the safe operation of the old equipment and strengthening the maintenance of the old and old equipment has always been an important topic in the safety production. According to the fault phenomenon of Nanjing ALENIA monopulse secondary radar， this paper briefly describes how to set up the test platform for the logarithmic amplifier module of the performance degradation， and get the experimental data through the test to find out the transistor with fault in the circuit. Finally， the dynamic performance of the module is improved， and the overall performance of the secondary radar system is further affected， which can be used for reference for the related maintenance of the secondary radar system of ATC （Air Traffic Control）.

Keywords： ALENIA monopulse secondary radar； logarithmic amplifier module； Triode； maintenance

1 概述

二次雷達(dá)是民航空管管制人員采取雷達(dá)管制方式的基礎(chǔ)設(shè)備，是保障航空安全的重要設(shè)備之一。上世紀(jì)90年代期間，多家國(guó)內(nèi)民航機(jī)場(chǎng)引進(jìn)了意大利ALENIA公司的二次雷達(dá)系統(tǒng)，其中南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)在1997年7月開始啟用Alenia SIR-M航管二次雷達(dá)設(shè)備，截止2015年，該套設(shè)備已運(yùn)行18年有余，依然作為南京機(jī)場(chǎng)重要的監(jiān)視設(shè)備使用，為塔臺(tái)管制人員提供了全天候管制范圍內(nèi)的有效雷達(dá)信號(hào)。隨著南京機(jī)場(chǎng)及華東地區(qū)航班量的與日俱增，對(duì)監(jiān)視設(shè)備的性能要求也越為嚴(yán)格。

南京ALENIA二次雷達(dá)SIR-M設(shè)備包括有主備A、B機(jī)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察比較，A機(jī)探測(cè)范圍明顯低于B機(jī)，150km外目標(biāo)逐漸減少，300km處目標(biāo)有丟失，根據(jù)空中交通管制二次監(jiān)視雷達(dá)設(shè)備技術(shù)規(guī)范要求，單脈沖體制空管二次監(jiān)視雷達(dá)的最大儀表作用距離不應(yīng)小于250nmile，因此該二次雷達(dá)出現(xiàn)目標(biāo)丟失現(xiàn)象屬于不正常現(xiàn)象。測(cè)試A機(jī)差通道LOG IF組件輸出信號(hào)電壓最大值為912mv，而相關(guān)技術(shù)資料顯示差通道輸出電壓最佳值為1.1V-1.2V[1]，差通道的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于最佳值，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)能力產(chǎn)生一定影響。將當(dāng)前差通道正在使用的LOG IF組件命名為板Ⅰ，用備件板Ⅱ更換板Ⅰ，輸出信號(hào)電壓值為861mv?？梢?，ALENIA二次雷達(dá)系統(tǒng)主、備件性能均有所下降。針對(duì)LOG IF組件運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，合格備件少，板件性能下降等特點(diǎn)，有必要通過(guò)維修提高LOG IF組件板Ⅰ和板Ⅱ性能。

2 測(cè)試平臺(tái)搭建與測(cè)試點(diǎn)選擇

2.1 測(cè)試平臺(tái)搭建

對(duì)數(shù)中頻LOG IF組件J1端口為輸入信號(hào)端口，J3端口為輸出信號(hào)端口，搭建的測(cè)試平臺(tái)如圖1所示，通過(guò)測(cè)量APACOR板輸出數(shù)據(jù)和板件電源電壓，得到射頻信號(hào)發(fā)生器和直流電源的模擬參數(shù)，LOG IF板件輸入閾值范圍大約是-10至-80dBm，APACOR板可調(diào)的模擬輸入?yún)⒖茧娖郊s在-50至-60dBm之間，可取-55dBm為典型參考值。

測(cè)試平臺(tái)所用儀器儀表包括：直流電源、射頻信號(hào)產(chǎn)生器、示波器、頻譜儀、萬(wàn)用表。需要注意輸入信號(hào)的功率、調(diào)制方式、調(diào)制頻率等，輸入信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)直接決定著輸出的結(jié)果。

2.2 測(cè)試點(diǎn)的選擇

在對(duì)數(shù)中頻放大組件中，八級(jí)對(duì)數(shù)放大器級(jí)聯(lián)形成對(duì)數(shù)特性，擔(dān)負(fù)了主要的信號(hào)放大任務(wù)。后級(jí)的緩沖器增加了帶負(fù)載的能力，檢波器起到了提取包絡(luò)的功能，比較器輸出的信號(hào)反饋到監(jiān)測(cè)電路產(chǎn)生告警，這些模組對(duì)于信號(hào)的放大并無(wú)貢獻(xiàn)，因此在考慮到輸出電平增益不足的情況下，八級(jí)放大電路就成為了主要的考量目標(biāo)。八級(jí)放大電路由結(jié)構(gòu)完全相同的電流放大器首尾相接，以產(chǎn)生能夠擬合對(duì)數(shù)曲線的輸出信號(hào)，每一級(jí)的輸出都是電流信號(hào)，詳細(xì)電路圖可以參考技術(shù)資料[1]，經(jīng)過(guò)電阻R1和三極管Q1分流后送入基極進(jìn)行放大。因?yàn)槭静ㄆ骰蛘哳l譜儀輸入都是高阻，所以在本級(jí)的輸出點(diǎn)（即下一級(jí)輸入點(diǎn)）進(jìn)行測(cè)量[2]，測(cè)量到的電壓信號(hào)為：

VOUT=Iout×（Zout||Zin）

VOUT為示波器或頻譜儀測(cè)量到的電壓信號(hào)，Iout為本級(jí)輸出電流，Zout為上一級(jí)輸出阻抗，Zin為下一級(jí)輸入阻抗。Zin為Q1基極輸出阻抗和R1并聯(lián)，遠(yuǎn)小于Zout，因此

VOUT=Iout×Zin

因?yàn)榘思?jí)串聯(lián)的放大電路結(jié)構(gòu)都完全相同，所以每一級(jí)的輸入阻抗基本相同，都是從三極管Q1基極到地的阻抗，雖然后級(jí)也會(huì)有阻抗等效到輸入，但是除以？茁之后可以忽略不計(jì)。由此我們得出，測(cè)量到的VOUT的增益可以體現(xiàn)Iout增益的線性變化情況。

同理，在信號(hào)所經(jīng)過(guò)的通路上，因?yàn)殡娐方Y(jié)構(gòu)的一致性，只要測(cè)試點(diǎn)相同，阻抗就基本相同，測(cè)量到的信號(hào)就有一定的參考價(jià)值，可以結(jié)合前后級(jí)判斷此測(cè)試點(diǎn)附近的器件是否有損壞或者性能下降。

3 測(cè)量與分析

將板Ⅰ接入測(cè)試平臺(tái)中，運(yùn)用示波器和頻譜儀對(duì)組件的八級(jí)放大電路的每一級(jí)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試，輸入信號(hào)幅度取典型值-55dBm，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出，板Ⅰ前四級(jí)電路每級(jí)放大量接近10dB，這與技術(shù)資料[2]理論值相符，從第五級(jí)開始到第八級(jí)，電路沒有達(dá)到將前級(jí)信號(hào)放大10dB的要求，原因可能為：（1）輸入信號(hào)功率較高，經(jīng)過(guò)前四級(jí)電路的放大之后，后級(jí)電路輸入電流較大，Q2、Q3管進(jìn)入飽和區(qū)，增益下降；（2）后續(xù)電路有性能下降，導(dǎo)致電路放大效果較差。

將輸入的調(diào)制波信號(hào)幅度從-80dBm至-10dBm分別采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)前六級(jí)電路在輸入信號(hào)足夠小的情況下，都能達(dá)到接近10dB的放大量，但是后兩級(jí)信號(hào)放大的倍數(shù)仍然偏低，這樣三極管進(jìn)入飽和區(qū)導(dǎo)致增益下降的假設(shè)就不成立了，可能因?yàn)楹髢杉?jí)三極管性能下降所致。

4 維修結(jié)果

根據(jù)前面論述的故障判定方法，通過(guò)測(cè)量得出：板件Ⅰ的七、八兩級(jí)三極管Q1、Q4工作狀況不佳，Vbe和Vce均偏小，運(yùn)用同型號(hào)的三極管對(duì)性能不佳的器件進(jìn)行更換，同樣，輸入信號(hào)幅度取典型值-55dBm，測(cè)試結(jié)果為：七級(jí)級(jí)聯(lián)電路放大倍數(shù)由維修前的2.02dB提高至2.55dB，八級(jí)電路由1.80dB提高至2.61dB，可見七、八級(jí)的信號(hào)增益有較明顯的提高，基本滿足系統(tǒng)需求。

維修后的板件上機(jī)運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)與平臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)論也是幾乎相同的，維修后的板件在設(shè)備運(yùn)行中獲得了較為滿意的結(jié)果。

5 結(jié)束語(yǔ)

文中通過(guò)參考相關(guān)技術(shù)資料與其它專業(yè)資料，對(duì)對(duì)數(shù)中頻LOG IF組件的性能進(jìn)行了分析，之后通過(guò)測(cè)試找出了存在的性能下降的器件，在進(jìn)行更換后，組件性能得到了一定的提升，并利用同樣的方法對(duì)第二塊板件也進(jìn)行了維修，同樣獲得比較滿意結(jié)果，這說(shuō)明文中的測(cè)試方法對(duì)LOG IF組件的維修有一定的借鑒意義。目前，國(guó)內(nèi)還有許多機(jī)場(chǎng)仍然在使用ALENIA SIR-M二次雷達(dá)設(shè)備，故障狀況也不盡相同，但是本文為L(zhǎng)OG IF組件的三級(jí)維修方法提供了一定的參考，希望對(duì)相關(guān)技術(shù)保障和維修人員有所幫助。

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