空管二次雷達(dá)信號(hào)輸出中斷故障處理

四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 楊 彬 龍 燕 姚 卓

現(xiàn)階段，民航事業(yè)發(fā)展速度日益加快。對(duì)于二次雷達(dá)信號(hào)傳輸系統(tǒng)而言，電氣參數(shù)具備的穩(wěn)定性與信號(hào)在收發(fā)機(jī)、天線間的傳輸緊密相關(guān)，駐波比故障屬于解決起來(lái)較為困難的問(wèn)題，并且其也屬于反映射頻電纜、雷達(dá)天饋系統(tǒng)工作情況的關(guān)鍵指標(biāo)，所以在雷達(dá)日常維護(hù)，相關(guān)工作人員必須密切關(guān)注駐波比的正常性。對(duì)此，本文主要對(duì)空管二次雷達(dá)信號(hào)輸出中斷故障處理進(jìn)行了探討，以供參考。

空管二次雷達(dá)設(shè)備屬于我國(guó)現(xiàn)階段控制交通管理系統(tǒng)之中較為常用的監(jiān)視類設(shè)備。在民航二次雷達(dá)系統(tǒng)中，饋線系統(tǒng)是和雷達(dá)收發(fā)機(jī)、天線陣相連接的唯一渠道，其使雷達(dá)信號(hào)傳輸?shù)恼Ｐ缘玫搅吮ＷC，雷達(dá)維修人員必須加深對(duì)饋線系統(tǒng)重要作用的認(rèn)識(shí)。駐波比太高會(huì)增大饋線反射系數(shù)，從而減少天線輻射的有用波，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)斐衫走_(dá)設(shè)備停機(jī)。因此，在日常雷達(dá)維護(hù)維修中，對(duì)雷達(dá)各通道射頻電纜進(jìn)行檢查使極為關(guān)鍵的一環(huán)。

1 基本概念

1.1 二次雷達(dá)

對(duì)于二次雷達(dá)而言，屬于無(wú)線電子辨認(rèn)與測(cè)位系統(tǒng)，其組成部分有應(yīng)答雷達(dá)、詢問(wèn)雷達(dá)。

詢問(wèn)雷達(dá)對(duì)電磁波進(jìn)行發(fā)射的過(guò)程中，應(yīng)答雷達(dá)能夠進(jìn)行接收，并對(duì)應(yīng)答電磁波進(jìn)行發(fā)射，然后詢問(wèn)雷達(dá)就可以結(jié)合接收到的應(yīng)答電池進(jìn)行各項(xiàng)工作，以此將測(cè)位和識(shí)辨的目的順利達(dá)到。一般情況下，詢問(wèn)雷達(dá)固定在地面上，將其信號(hào)作為對(duì)波束脈沖進(jìn)行掃描的編碼，應(yīng)答雷達(dá)和脈沖本身就涉及代號(hào)編碼。應(yīng)答與詢問(wèn)脈沖相比之下，在載波頻率方面存在差異，能夠預(yù)防出現(xiàn)發(fā)射波誤收的情況。

1.2 駐波比

縱觀整個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)，若發(fā)射機(jī)與天線、饋線和天線之間的阻抗出現(xiàn)差異，則會(huì)產(chǎn)生高頻能量反射折回的現(xiàn)象，并與之前的干擾進(jìn)行整合，進(jìn)而誘發(fā)駐波。針對(duì)發(fā)射與入射波相位一致的范圍來(lái)講，電壓振幅較為集中，出現(xiàn)最大量的電壓振幅Vmax，誘發(fā)波腹的出現(xiàn)。若反射波和入射波相位相反時(shí)，電壓振幅兩者之間相減便會(huì)出現(xiàn)最小電壓振幅Vmin，誘發(fā)波節(jié)的出現(xiàn)。

另外，在振幅值方面，各點(diǎn)往往處于波腹與波節(jié)中。對(duì)于此種合成波而言，被稱之為行駐波。要想測(cè)量天線系統(tǒng)之中的駐波特點(diǎn)，人們對(duì)“駐波比”此概念進(jìn)行了構(gòu)建，一般情況下，饋線的駐波狀態(tài)以電壓駐波比VSWR和反射損失RL為指標(biāo)。同時(shí)，天線輸入阻抗和駐波比概念之間存在一定聯(lián)系，在輸入端出現(xiàn)的阻抗被稱之為天線輸入阻抗。另外，天線輸入端電壓Uin和電流Iin之間的比便是天線輸入阻抗，或借助輸入功能表示：

由此可見，Xin與Rin在虛部以及實(shí)部方面相對(duì)應(yīng)。而天線輸入阻抗指的是饋線負(fù)載阻抗，其和饋線的駐波狀態(tài)息息相關(guān)。而駐波比計(jì)算公式為：

上述計(jì)算公式中，R指的是饋線終端電壓發(fā)射系數(shù)。針對(duì)這一范疇的反射波來(lái)講，同空間平面波之間的差異較大，是波導(dǎo)、微帶線、同軸線和雙導(dǎo)線等中的反向行波。無(wú)反射波最佳狀態(tài)被稱之為匹配狀態(tài)，和VSWR=1，RL=∞db相對(duì)應(yīng)。其意義主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：首先，這時(shí)候所有的入射功率均向天線傳輸；其次，此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生反射波反射回振蕩源，并且不會(huì)對(duì)其頻率產(chǎn)生干擾。

1.3 饋線系統(tǒng)

一般來(lái)說(shuō)，射頻通道的旋轉(zhuǎn)鉸鏈、切換單元、通道射頻電纜等，屬于二次雷達(dá)單脈沖雷達(dá)饋線的構(gòu)成部分。對(duì)于單脈沖二次雷達(dá)反饋系統(tǒng)而言，連續(xù)射頻信號(hào)主要采取對(duì)單元錄取設(shè)備進(jìn)行發(fā)射，形成P1、P2、P3定時(shí)脈沖，然后對(duì)其進(jìn)行分解，劃分成P1、P2與P3兩組。P1和P3等相關(guān)信號(hào)主要通過(guò)∑通道形成，P2信號(hào)則運(yùn)用Ω通道予以傳輸，并通過(guò)耦合設(shè)備對(duì)射頻切換單元進(jìn)行傳輸，然后立足于射頻電纜以及旋轉(zhuǎn)鉸鏈，將其向LVA大孔徑天線之中進(jìn)行發(fā)射。

2 故障情況處理

2.1 故障問(wèn)題

某天，某單元使用二次雷達(dá)主備機(jī)控制面板的過(guò)程中，出現(xiàn)了錯(cuò)誤代碼4702，此代碼的含義為信號(hào)輸出駐波偏高，雷達(dá)沒(méi)有雙機(jī)掉輻射、輸出信號(hào)。發(fā)出警告30s之后慢慢變正常，當(dāng)天再一次發(fā)出警告，同時(shí)每次故障會(huì)連續(xù)出現(xiàn)30s。之后在運(yùn)行過(guò)程中又出現(xiàn)諸多次這種情況。

2.2 排除故障

對(duì)通道信號(hào)輸出予以顯示，涉及較高的輸出比，該警告信息的出現(xiàn)，主要原因在于射頻線路、定向耦合設(shè)備、MIS-I等出現(xiàn)故障。對(duì)于信號(hào)在傳輸方面的雙通道公共部分而言，屬于產(chǎn)生故障的位置，所以造成此設(shè)備沒(méi)有主備機(jī)切換。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，故障排除過(guò)程為：第一，檢查饋線駐波比運(yùn)行狀態(tài)，如圖1所示，之后將負(fù)載連接到Ω通道輸出端，（圖2中的①部位），發(fā)現(xiàn)設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)。鉸鏈Ω通道電纜上、下端（圖2中的②部位），可以看到在Ω通道的電纜頭腐蝕情況嚴(yán)重，所以懷疑可能是因?yàn)殇P蝕造成，之后將設(shè)備停止運(yùn)行，重新啟動(dòng)后警告代碼再次出現(xiàn)，由此說(shuō)明，故障發(fā)生在通道的射頻電纜。同時(shí)運(yùn)用測(cè)試儀表設(shè)備，立足于射頻電纜輸出機(jī)柜端，測(cè)量駐波比，顯示4.5，銜接電纜頭以及旋轉(zhuǎn)鉸鏈等相關(guān)部位，因?yàn)殇P蝕嚴(yán)重造成的Ω通道，駐波比較高。之后初步清除銹蝕情況后，發(fā)現(xiàn)雖然這種故障很快消失，但次日使用的時(shí)候仍會(huì)出現(xiàn)，所以更換Ω通道的電纜，發(fā)現(xiàn)能夠完全解決故障問(wèn)題，在設(shè)備運(yùn)行的兩個(gè)月時(shí)間里，一直都很穩(wěn)定。

圖1 測(cè)試儀表及轉(zhuǎn)接線校準(zhǔn)

圖2 排除故障流程圖

3 故障分析

此二次雷達(dá)設(shè)備經(jīng)歷了十多年的運(yùn)行時(shí)間，其運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了規(guī)定時(shí)間，此故障之所以出現(xiàn)，主要是因?yàn)槭彝庠骷匣?，同時(shí)發(fā)生銹蝕。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，即電纜頭產(chǎn)生了銹蝕的情況，同時(shí)越來(lái)越多，造成電纜頭短路故障、反射信號(hào)較大等現(xiàn)象較為普遍。系統(tǒng)一般工時(shí)狀態(tài)下，VSWR≤1.25，因反射信號(hào)較大，測(cè)量Ω通道射頻饋線VSWR，所得值為4.5，反射功率在25%以上，引起了設(shè)備出現(xiàn)雙機(jī)掉輻射，以及Ω通道之中VSWR在電壓駐波比方面的警告代碼，使得雷達(dá)信號(hào)中斷輸出。

針對(duì)有該設(shè)備和其它運(yùn)行已久的設(shè)備的單位而言，重點(diǎn)分析老舊雷達(dá)設(shè)備運(yùn)行時(shí)各安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)注重維護(hù)，建議將下述幾個(gè)方面切實(shí)做好：

第一，重視設(shè)備部件產(chǎn)生的銹蝕狀況，并對(duì)設(shè)備可能會(huì)形成銹蝕的部件狀況進(jìn)行全面、科學(xué)的分析，特別是就運(yùn)行十五年以上的超過(guò)規(guī)定時(shí)間的運(yùn)行設(shè)備，要著重檢查設(shè)備的銹蝕情況，并在固定的時(shí)間進(jìn)行維護(hù)，第一時(shí)間把故障隱患消除。

其次，加強(qiáng)定期維護(hù)，并對(duì)維護(hù)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化與整合，重點(diǎn)檢查設(shè)備參數(shù)及性能是否改變、部件灰塵是否清掃干凈。

最后，認(rèn)真配合設(shè)備維修中心，做好巡查，第一時(shí)間解決隱患以及問(wèn)題，展現(xiàn)出預(yù)防性維護(hù)維修所具備的重要作用。

因?yàn)檫@一次在安裝時(shí)對(duì)產(chǎn)生銹蝕的電纜頭進(jìn)行了防水密封處理，所以，沒(méi)有對(duì)電纜頭銹蝕狀況進(jìn)行拆除檢查，進(jìn)而很難發(fā)現(xiàn)此電纜頭內(nèi)部銹蝕，同時(shí)每次出現(xiàn)時(shí)間較短，所以難以迅速將故障點(diǎn)找到。

總而言之，只要空管二次雷達(dá)信號(hào)在輸出過(guò)程中產(chǎn)生中斷問(wèn)題，需要第一時(shí)間診斷故障和維修處理，同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化其維修力度，在固定的時(shí)間對(duì)相關(guān)設(shè)備銜接逐漸的具體銹蝕程度進(jìn)行檢查，從而第一時(shí)間把故障解決。此外，要定期開展維護(hù)工作，從而使設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的正常性得到保證。