Alenia二次雷達(dá)編碼器工作原理及維護(hù)維修探討

曾超平

摘 要 編碼器在雷達(dá)測(cè)量飛機(jī)角度時(shí)起著決定性作用，為提高Aleina二次雷達(dá)設(shè)備維護(hù)人員排故能力，本文對(duì)單脈沖二次雷達(dá)測(cè)角工作原理、編碼器工作原理、Aleina二次雷達(dá)編碼器方位信號(hào)測(cè)量及編碼器維修等方面做了介紹，對(duì)從事民航二次雷達(dá)設(shè)備維護(hù)的技術(shù)保障人員有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞 單脈沖二次雷達(dá);測(cè)角;編碼器原理;信號(hào)測(cè)量

1單脈沖二次雷達(dá)測(cè)角

在我國(guó)民航系統(tǒng)里，單脈沖二次雷達(dá)是目前最主要的監(jiān)視飛機(jī)運(yùn)行軌跡的技術(shù)，主要用于測(cè)量飛機(jī)的距離和方位并形成連續(xù)的跟蹤，被譽(yù)為管制員指揮飛機(jī)飛行時(shí)的“眼睛”。

根據(jù)單脈沖二次雷達(dá)原理，如圖1所示，飛機(jī)方位角=θ±Δθ，其中“θ”為二次雷達(dá)天線瞄準(zhǔn)軸指向角，“Δθ”為飛機(jī)偏離瞄準(zhǔn)軸角度，“±”表示飛機(jī)偏離二次雷達(dá)天線瞄準(zhǔn)軸方向。在實(shí)際的二次雷達(dá)詢問(wèn)系統(tǒng)里面，天線瞄準(zhǔn)軸指向角“θ”由天線軸編碼器給出，因此天線軸編碼器能否正常工作，將直接影響飛機(jī)精確的方位數(shù)據(jù)的測(cè)量。

2Alenia二次雷達(dá)編碼器的工作原理

由意大利Alenia生產(chǎn)的SIR -M系列二次雷達(dá)，早在20世紀(jì)90年代就進(jìn)入我國(guó)，并一直在我國(guó)空管雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)里內(nèi)擁有很高的保有量。Alenia二次雷達(dá)編碼器屬于增量式光電編碼器。增量式光電編碼器分別由碼道輸出A相、B相和Z相三組方波脈沖，這個(gè)過(guò)程利用了光電轉(zhuǎn)換原理;A、B相用于判斷碼盤的旋轉(zhuǎn)方向，其脈沖數(shù)相同、相位差90度，而Z相則用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位，碼盤每一轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖。

3Alenia 二次雷達(dá)編碼器方位信號(hào)測(cè)量

在實(shí)際的Alenia二次雷達(dá)的設(shè)備維護(hù)中，機(jī)務(wù)維護(hù)人員每年都會(huì)測(cè)量編碼器的NRP（正北信號(hào)）和ACP的波形用于對(duì)編碼器的工作狀態(tài)的評(píng)估。測(cè)量方法為：打開(kāi)雷達(dá)錄取器機(jī)框，將單通道機(jī)柜背面的J21和J22連接至示波器CHA和CHB通道，示波器上以J21正北信號(hào)為觸發(fā)，正確設(shè)置示波器使J21和J22的信號(hào)同時(shí)顯示在屏幕下（如圖2所示）。觀察NRP和ACP的波形及頻率，測(cè)量的思路為：兩個(gè)NRP之間ACP出現(xiàn)的個(gè)數(shù)。Alenia二次雷達(dá)編碼器為12位的編碼器，理論上旋轉(zhuǎn)一圈可以出現(xiàn)4096個(gè)ACP脈沖，每個(gè)脈沖代表0.087890625°（將360°均分成4096份）。編碼器位數(shù)越多，角度分辨率越高，意味著測(cè)角精度越高。

4Alenia二次雷達(dá)方位編碼器的維修

在雷達(dá)系統(tǒng)里，編碼器屬于天線伺服系統(tǒng)室外天線部分，一方面安裝位置比較高，較易造雷擊，另一方面隨著編碼器內(nèi)部元器件老化，故障率逐年增加。因此，對(duì)Alenia雷達(dá)編碼器的維修，不僅能夠減少雷達(dá)故障停機(jī)時(shí)間，保障設(shè)備正常運(yùn)行，而且可以為單位節(jié)省維修費(fèi)用。

電路分析：編碼器的電路結(jié)構(gòu)圖由3組相似的電壓比較--推挽放大輸出的電路組成（如圖3所示）。光電部分輸出毫伏級(jí)直流電平進(jìn)入電壓比較器LM339的負(fù)端（PORT1），正弦波信號(hào)則進(jìn)入LM339正極（PORT2）。兩者進(jìn)行電壓比較，當(dāng)正級(jí)的正弦波電壓大于負(fù)端的參考電壓時(shí)輸出高電平，反之則輸出低電平，因此當(dāng)編碼器正常旋轉(zhuǎn)時(shí)，LM339電壓比較器輸出端輸出的是連續(xù)的方波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)后級(jí)由3個(gè)NPN三極管2N5551組成的推挽驅(qū)動(dòng)電路由OP端向外進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送。

故障情形：

ACP或NRP無(wú)波形輸出。排故方法：逐級(jí)排查，首先用示波器測(cè)量“PORT2”、“PORT4”、“PORT5”端口，若無(wú)輸出，則故障點(diǎn)為編碼器內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換部分;若能觀察到微弱正弦波信號(hào)，則測(cè)量LM339輸出是否有方波信號(hào)，若沒(méi)有，則測(cè)量比較器的正極電容是否因擊穿對(duì)地短路、LM339是否故障;若有方波信號(hào)，則故障點(diǎn)為組成推挽式驅(qū)動(dòng)電路的3個(gè)NPN三極管2N5551。

ACP或NRP波形不規(guī)則、有毛刺。排故方法：多為編碼器內(nèi)部機(jī)械部分的碼盤在長(zhǎng)期的工作中由于安裝在天線大盤齒輪下方，被齒輪滲油污染了碼道引起。

5結(jié)束語(yǔ)

本文從單脈沖二次雷達(dá)測(cè)角原理出發(fā)，分析了Alenia二次雷達(dá)方位編碼器的工作原理、設(shè)備維護(hù)中波形測(cè)量以及分析了編碼器電路圖和常見(jiàn)的故障情形及維修建議，對(duì)從事民航二次雷達(dá)維護(hù)的設(shè)備技術(shù)保障人員有一定的參考作用。

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