二次雷達(dá)信號中斷故障分析及處理

陶磊

摘 要：饋線系統(tǒng)作為二次雷達(dá)系統(tǒng)中主要組成部分，具有連接收發(fā)信機與天線陣的重要作用，為正常傳輸雷達(dá)信號提供保障。由于在較高駐波比的作用下會增加饋線的反射系數(shù)，減少天線輻射有用波，甚至造成雷達(dá)設(shè)備無法運作。本文針對空管領(lǐng)域二次雷達(dá)過程中出現(xiàn)的中斷故障進(jìn)行分析，最終提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：駐波比；饋線系統(tǒng)；信號中斷

中圖分類號：TN957.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0302-01

隨著民航事業(yè)的發(fā)展，在二次雷達(dá)信號傳輸系統(tǒng)中，信號在天線和收發(fā)信機之間的順利傳輸直接受電氣參數(shù)穩(wěn)定性的影響，其中最為棘手的問題就是駐波比故障，同時駐波比也是雷達(dá)的天饋系統(tǒng)及射頻電纜的工作狀況體現(xiàn)的重要指標(biāo)，因此需要相關(guān)工作人員在雷達(dá)日常維護(hù)中，對于駐波比的正常性給予高度關(guān)注。

1 基本概念

1.1 二次雷達(dá)

二次雷達(dá)作為一種無線電子辨認(rèn)與測位系統(tǒng)主要由詢問雷達(dá)、應(yīng)答雷達(dá)組成。詢問雷達(dá)進(jìn)行電磁波的發(fā)射，應(yīng)答雷達(dá)可對詢問雷達(dá)發(fā)射的電磁波進(jìn)行接收，被觸發(fā)后進(jìn)行應(yīng)答電磁波的發(fā)射，詢問雷達(dá)以收到應(yīng)答電磁為依據(jù)進(jìn)行工作，達(dá)到識辨與測位的目的。詢問雷達(dá)通常在地面上固定，掃描波束脈沖所用編碼為詢問信號，而應(yīng)答雷達(dá)應(yīng)答脈沖自身攜帶代號編碼。詢問脈沖與應(yīng)答脈沖具有不同的載波頻率，所用可有效防止發(fā)射波誤收現(xiàn)象。

1.2 駐波比

在具有相同相位反射波和入射波的位置，將電壓振幅進(jìn)行相加，得到Vmax最大的電壓振幅，并產(chǎn)生波腹；在具有相反相位的反射波和入射波的位置，將電壓振幅進(jìn)行相減，得到Vmin最小的電壓振幅，并產(chǎn)生波節(jié)。除此之外的各點振幅數(shù)值均處于波腹與波節(jié)的范圍內(nèi)。所形成的合成波即為行駐波。人們通過“駐波比”的概念實現(xiàn)對天線系統(tǒng)內(nèi)駐波的特性給予表征與測量，通常將VSWR電壓的駐波比及RL反射損失作為饋線駐波的狀態(tài)指標(biāo)。

1.3 饋線系統(tǒng)

通常情況下，二次雷達(dá)單脈沖雷達(dá)饋線的系統(tǒng)基本構(gòu)成主要包括射頻通道的切換單元、旋轉(zhuǎn)鉸鏈、和差控制的通道射頻電纜等。單脈沖的二次雷達(dá)反饋系統(tǒng)內(nèi)，連續(xù)的射頻信號經(jīng)發(fā)射單元錄取設(shè)備產(chǎn)生P1、P2、P3定時脈沖調(diào)制，得到的P1、P2、P3射頻脈沖進(jìn)行分解，形成P1、P2和P3兩個組別，其中Σ通道進(jìn)行P1、P3等信號的傳輸，由Ω通道進(jìn)行P2信號的傳輸，通過耦合設(shè)備向射頻的切換單元進(jìn)行傳輸，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)鉸鏈、射頻電纜向LVA垂直的大孔徑天線進(jìn)行發(fā)射。

2 故障分析

本場二次雷達(dá)在運行過程中，主備機的控制面板的雙通道的公共部分，出現(xiàn)較高的Ω通道的駐波比，雙機無輻射，輸出信號消失，持續(xù)發(fā)出30s告警后正常運作恢復(fù)。該故障當(dāng)日反復(fù)出現(xiàn)兩次，并在之后的2d內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)多次，持續(xù)的時間短，發(fā)生的頻率高，故障點難以快速定位，最終導(dǎo)致設(shè)備向主備機的切換無法進(jìn)行。工作人員對該故障作了如下排查：

（1）在對饋線系統(tǒng)的駐波比正常狀況進(jìn)行排查前，將轉(zhuǎn)接線及測試儀表作為整體部分進(jìn)行校準(zhǔn)，使由轉(zhuǎn)接線造成的誤差盡量消除。此次測試所用儀表為手持式R&SFSH3頻譜儀。

（2）將開機、假負(fù)載接到Ω通道的輸出端口，設(shè)備運行正常，此時收發(fā)信機故障排除，隨后設(shè)備關(guān)機；同時卸下Ω通道的射頻電纜的下端電纜以及旋轉(zhuǎn)鉸鏈的下端電纜，在Ω通道的射頻電纜端頭發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象，初步認(rèn)定為該處銹蝕現(xiàn)象是造成通道的駐波比嚴(yán)重超高的主要原因，在對銹蝕進(jìn)行簡單處理后，將假負(fù)載接上，再進(jìn)行短暫開機，發(fā)現(xiàn)又有警告代碼出現(xiàn)，停機正常運行無法進(jìn)行，則表明故障出現(xiàn)在Ω通道的射頻電纜上，同時由檢測儀表對射頻電纜的輸入機柜進(jìn)行檢測顯示有4.5的駐波比，因此可以確定此次故障引發(fā)的原因為旋轉(zhuǎn)鉸鏈與電纜頭的連接處出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，繼而造成Ω通道的電纜出現(xiàn)過高的駐波比。經(jīng)過對電纜頭端的銹蝕進(jìn)行清除后，短時間內(nèi)故障暫時消除，但是隔日后該故障現(xiàn)象再次持續(xù)發(fā)生，該通道的電纜不能正常工作，在對Ω通道的射頻電纜進(jìn)行更換后，二次雷達(dá)正常運行恢復(fù)，然后經(jīng)過60d的觀察，該設(shè)備處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

3 結(jié)果分析

本文所研究的二次雷達(dá)設(shè)備已有十幾年的使用壽命，處于超期服役狀態(tài)，室外的元器件出現(xiàn)嚴(yán)重老化現(xiàn)象，并且由嚴(yán)重銹蝕，這是都是此次故障產(chǎn)生的主要原因。在系統(tǒng)處于正常運行中，VSWR不能超過1.25，由于銹蝕的原因，反射的信號比較大，Ω通道的射頻饋線為4.5VSWR，反射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過25%，導(dǎo)致設(shè)備雙機無輻射、Ω通道的駐波比出現(xiàn)告警代碼等現(xiàn)象，最終中斷雷達(dá)的輸出信號。本文在進(jìn)行安裝的過程中，由于對銹蝕電纜端頭進(jìn)行防水密封，所以定期維修項目內(nèi)未將電纜端頭的銹蝕狀況拆除檢查納入其中，對于電纜端頭的銹蝕現(xiàn)象難以發(fā)現(xiàn)，并且故障持續(xù)時間比較短，所以故障點快速定位的難度較大。

4 提高二次雷達(dá)故障檢修工作的有效措施

在工作運行中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對該種設(shè)備以及其他老化設(shè)備安全風(fēng)險給予高度重視，加大維修保護(hù)的力度，特提出以下幾點整改措施：

（1）提高對設(shè)備元件銹蝕狀況的重視程度，研究分析可能有銹蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的設(shè)備部件，特別是已有超出15年運行期的設(shè)備，需要對設(shè)備銹蝕情況定期進(jìn)行檢查，能夠?qū)⒐收想[患及時消除掉。

（2）做好設(shè)備的定期維護(hù)，確保維護(hù)工作的徹底化、規(guī)范化，對于設(shè)備性能及參數(shù)的變化情況及時關(guān)注，對部件積塵及時進(jìn)行清理。

（3）對于設(shè)備檢修中心工作積極配合，對設(shè)備進(jìn)行定期巡檢，及時處理巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的隱患及問題，在對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維修中確保巡檢作用的充分發(fā)揮。

5 結(jié)束語

本文通過對二次雷達(dá)在信號傳輸過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行詳細(xì)分析，并且提出有效的解決措施，對二次雷達(dá)信號傳輸故障的維修管理進(jìn)行剖析。通過具體工作研究，進(jìn)一步了解二次雷達(dá)傳輸信號故障處理及維護(hù)，確保雷達(dá)信號傳輸?shù)捻樌麑嵤?，在空管領(lǐng)域具有一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)

[1]魯 易.二次雷達(dá)信號干擾分析處理與維護(hù)管理[J].科學(xué)中國人，2015（13）.

[2]胡 瑩.二次雷達(dá)信號傳輸方式探討[J].科學(xué)家，2016，4（7）：40.

[3]李 牧.探析二次雷達(dá)信號干擾與維護(hù)管理相關(guān)對策[J].中國科技博覽，2015（12）：101.

[4]朱 巖.二次雷達(dá)接收機典型故障的分析與排除[J].民航科技，2006：34～36.

收稿日期：2018-9-16