INDRA二次雷達(dá)雙通道頻繁自動切換的原因分析

黎建春

摘要：IRS-20MP/L是西班牙INDRA公司所研制的單脈沖航管二次雷達(dá)，系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備份方式，具有較高的任務(wù)可靠性。國內(nèi)某空管局于2009年5月建設(shè)投產(chǎn)該雷達(dá)。近年來，該雷達(dá)頻繁出現(xiàn)主/備自動切換的異?，F(xiàn)象。經(jīng)測試，雷達(dá)各項(xiàng)指標(biāo)正常，通過雷達(dá)巡檢，大修，對雷達(dá)通道異常切換進(jìn)行了分析，排查、復(fù)現(xiàn)，但仍未找到有效的解決方案。雷達(dá)雙通道頻繁互切現(xiàn)象依舊，雷達(dá)室技術(shù)人員深入分析雷達(dá)雙通道自動切換問題時，發(fā)現(xiàn)雷達(dá)單脈沖曲線存在異常，通過調(diào)整和、差通道接收機(jī)幅相一致性，雷達(dá)單脈沖曲線得到了改善，雷達(dá)雙通道頻繁互切也得到了有效的控制。

一、故障現(xiàn)象

國內(nèi)某空管局INDRA IRS-20MP/L型二次雷達(dá)頻繁出現(xiàn)主備通道異常切換的現(xiàn)象，雷達(dá)告警日志顯示：“BOARD 10 R/T Monopulse Detector Fault”，雷達(dá)由通道1切換至通道2，緊接著通道1自動恢復(fù)正常。雷達(dá)通道2發(fā)生自動切換時的告警日志與通道1一致。詳細(xì)告警日志如圖1所示。

雷達(dá)通道自動切換時，一般不會影響外送信號，但當(dāng)出現(xiàn)通道頻繁切換時，會造成目標(biāo)丟失。

二、通道自動切換原因分析

（1）、雷達(dá)公共部分排查

由于通道切換發(fā)生在雙通道之間，雷達(dá)室初步懷疑雷達(dá)切換開關(guān)至天線的公共部分工作異常，對雷達(dá)天線，饋線、旋轉(zhuǎn)鉸鏈、編碼器、切換開關(guān)進(jìn)行測量，相關(guān)指標(biāo)均符合運(yùn)行要求。

（2）、A10板告警機(jī)制排查

英德拉二次雷達(dá)A10板告警時，雷達(dá)通道自動切換，雷達(dá)室根據(jù)英德拉二次雷達(dá)的自檢機(jī)制和設(shè)計(jì)原理，對該告警進(jìn)行深入分析。

A10板接收雷達(dá)MRX模塊（接收機(jī)）送出的基帶信號，進(jìn)行處理，同時檢測MRX檢波輸出測試信號的狀態(tài)，以此判斷接收機(jī)功能和單脈沖處理的功能的正常與否，故障判斷邏輯如圖2所示。有6個故障分支可引起該故障現(xiàn)象。

經(jīng)測試，接收機(jī)靈敏度、動態(tài)范圍、MFA電源穩(wěn)定性等指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

雷達(dá)自檢信號頻率、幅度穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)異常。通過外加干擾源測試，排除外部干擾導(dǎo)致的通道切換。

利用射頻信號發(fā)生器，模擬應(yīng)答機(jī)異步應(yīng)答信號干擾，當(dāng)干擾信號增強(qiáng)至-55dBm時，示波器端觀察到雷達(dá)自檢信號嚴(yán)重變形，幅度相對標(biāo)準(zhǔn)自檢信號有大幅波動，同時A10模塊產(chǎn)生“BOARD A10 R/T Monopulse Detector Fault”的告警;逐漸降低干擾信號強(qiáng)度，當(dāng)干擾信號強(qiáng)度低于-55dBm時，從示波器端觀察到雷達(dá)自檢信號，變形微弱，同時A10模塊自檢正常，SLG終端日志顯示“BOARD A10 R/T Monopulse Detector Recover”。故障復(fù)現(xiàn)場景儀器連接圖如3所示，異步干擾信號測試圖如4所示。

通過以上測試，初步判定雷達(dá)通道切換為異步干擾造成。但考慮到近些年才出現(xiàn)的雷達(dá)通道自動切換，且周邊雷達(dá)數(shù)量并未出現(xiàn)較大改變，航班數(shù)量也未出現(xiàn)急劇的增長。異步干擾造成雷達(dá)通道切換的可能性不大。雷達(dá)室繼續(xù)排查可能導(dǎo)致通道切換的原因。在排查過程中，發(fā)現(xiàn)INDRA二次雷達(dá)單脈沖曲線存在異常，詳見圖5。多次更新單脈沖曲線，仍無改善。

因?yàn)閱蚊}沖曲線是唯一包括檢查天線和線纜在內(nèi)的機(jī)內(nèi)自檢。INDRA二次雷達(dá)通過實(shí)時檢測隨機(jī)目標(biāo)應(yīng)答報(bào)告中的和差比（SDR）及方位角信息，周期地計(jì)算單脈沖測角的偏差值，以此對系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)系統(tǒng)性能下降或其他原因引起總偏差大于用戶所設(shè)定的門限值時，將產(chǎn)生“Monopulse Detector Fault”，通道自動切換，甚至航跡不平滑等現(xiàn)象。

更換新購雷達(dá)接收機(jī)后，單脈沖曲線有所改善，通道切換得到有效控制。初步判定為接收機(jī)性能下降，導(dǎo)致雷達(dá)單脈沖曲線異常，通道頻繁自動切換。

三、改善雷達(dá)通道自動切換的措施

因更換新購接收機(jī)后，雷達(dá)通道自動切換得到了有效控制。初步懷疑原接收機(jī)性能下降導(dǎo)致單脈沖曲線畸變，通道頻繁自動切換。由于雷達(dá)接收機(jī)各項(xiàng)測試指標(biāo)均滿足運(yùn)行需求，雷達(dá)單脈沖曲線畸變可能為接收機(jī)和差通道幅相一致性變差導(dǎo)致。為此，技術(shù)人員在差接收機(jī)射頻輸入端外接一個移相器，通過改變差通道的相位，改變值，通過多次調(diào)整，單脈沖曲線得到極大改善，詳見圖6。雷達(dá)通道自動切換也得到了有效的控制。

四、結(jié)束語

本文通過對INDRA二次雷達(dá)雙通道頻繁自動切換原因進(jìn)行分析，得出INDRA二次雷達(dá)和差接收機(jī)幅相位不一致，導(dǎo)致雷達(dá)單脈沖曲線畸變，引起雷達(dá)目標(biāo)方位角的測量誤差。系統(tǒng)周期地計(jì)算單脈沖測角的偏差值，當(dāng)總偏差大于用戶所設(shè)定的門限值時，將產(chǎn)生“Monopulse Detector Fault”，雷達(dá)通道自動切換。針對雷達(dá)和差通道接收機(jī)幅相位不一致問題，技術(shù)人員在差通道接收機(jī)后端外界移相器，調(diào)整差通道接收機(jī)相位，改善單脈沖曲線，有效解決了雷達(dá)雙通道頻繁切換問題。

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