王冬冬

（民航安徽空中交通管理分局，安徽 合肥230051）

1 背景描述

合肥的意大利ALENIA 二次雷達(dá)設(shè)備于1991 年10 月引進(jìn)安裝和調(diào)試，安裝地點(diǎn)位于原合肥駱崗機(jī)場內(nèi)(北緯31°47＇05″、東經(jīng)117°17＇52″)。 1992 年12 月通過校驗(yàn)飛行， 正式投產(chǎn)使用。 1999 年加裝ALENIA 一次雷達(dá)天線和設(shè)備，完成一二次雷達(dá)合裝系統(tǒng)，確保了軍民航指揮安全。

ALENIA 單脈沖二次雷達(dá)主要是利用單脈沖測角原理，由地面雷達(dá)站向空中不間斷的發(fā)出詢問信號，并接收飛機(jī)應(yīng)答機(jī)發(fā)射的應(yīng)答信號， 經(jīng)過計(jì)算機(jī)設(shè)定程序?qū)邮諄淼眯盘栠M(jìn)行處理， 算出其高度、方位、距離等有效信息，再利用傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)送至終端系統(tǒng)顯示，配合管制人員對飛機(jī)進(jìn)行駕控。其設(shè)計(jì)特性有ALENIA 單脈沖技術(shù)、抗反射功能、 脈沖功率調(diào)制、 改進(jìn)型詢問旁瓣抑制IISLS、 靈敏度時(shí)間控制STC、接收機(jī)旁瓣抑制RSLS 等功能。 ALENIA 二次雷達(dá)SIR-M 設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)模式包括： 一個主備雙機(jī)系統(tǒng)， 一個射頻切換組件和一個天線系統(tǒng)。 目前該套雷達(dá)已連續(xù)運(yùn)行達(dá)21 年，除合肥外，華東地區(qū)仍有部分地方也仍有ALENIA 二次雷達(dá)在運(yùn)行使用中，本文特針對其中易損耗，故障多發(fā)的對數(shù)中放組件LOG IF 做出相應(yīng)分析，以供維護(hù)人員參考。

2 原理說明

天線接收1090MHZ 的應(yīng)答信號，該天線采用雙波束接收，分別是和波束∑、差波束Δ。 對每個應(yīng)答信號的接收都由兩個不同的通道進(jìn)行接收（參考圖1）。 Σ 信號和Δ 信號送入耦合組件LIC 中，在這個組件中強(qiáng)信號被限幅。 由信號產(chǎn)生組件DTG 產(chǎn)生的測試信號經(jīng)耦合組件LIC 加入接收機(jī)，對接收機(jī)各通道進(jìn)行自檢。 耦合組件LIC 的輸出經(jīng)射頻放大組件加到混頻組件MIXER-PIF 中。 信號在混頻組件MIXER-PIF 中與1030MHZ 的本振信號進(jìn)行混頻， 形成60MHZ 的中頻信號。 此中頻信號送入相幅均衡組件APACOR。 在相幅均衡組件APACOR 中比較∑通道信號與Δ 通道信號的相位和幅度。 相幅均衡組件APACOR 還受到自動增益控制信號的控制。 相幅均衡組件APACOR 的輸出信號， ∑信號與Δ 信號， 加到對數(shù)中放組件LOG IF進(jìn)行檢波，形成相應(yīng)的對數(shù)視頻信號。 然后利用對數(shù)放大器對其進(jìn)行對數(shù)放大。 對數(shù)中頻LOG IF 的輸出LOG ∑送入錄取器，LOG ∑信號與另一路輸出LOG Δ 送入增益校準(zhǔn)組件COS 中。 增益校準(zhǔn)組件COS主要是產(chǎn)生LOG ∑/Δ 信號， 錄取器利用此信號來獲得單脈沖信息（OBA）。 在對數(shù)中頻組件LOG IF 中僅進(jìn)行對數(shù)放大， 而未檢波的LOG ∑信號與LOG Δ 信號加到鑒相組件PHADE 中。 在鑒相組件PHADE 中形成錄取器所需的符號信息SIGN(+_)。 該信息使錄取器確定目標(biāo)相對天線瞄準(zhǔn)軸的位置是偏左還是偏右。接收機(jī)的第三個通道是Ω 通道，它主要接收由控制天線接收進(jìn)來的信息，用于實(shí)現(xiàn)接收機(jī)旁瓣抑制RSLS。

圖1 ALENIA 二次雷達(dá)信號流程圖

相幅均衡組建APACOR 送出60MHzΣ、Δ 中頻信號分別送入各自的對數(shù)中放組件LOG IF。 該信號先由一低噪聲中頻放大器放大后送到八級對數(shù)放大器中。 對數(shù)放大器每一級是具有對數(shù)特性的，每一級提供10dB 增益。逐步增強(qiáng)輸入信號，使其由-85dBm 增強(qiáng)到-5dBm，從最后一級到第一級逐步飽和。 增益也由80dB 逐漸下降到10dB。 對數(shù)中放組件LOG IF 是用于壓縮接收信號的中頻放大器， 由于壓縮是通過具有對數(shù)輸入 輸出特性的放大器來實(shí)現(xiàn)的，所以輸入信號每變化1dB,輸出的信號僅發(fā)生20mv 的改變。 通過把接受到的信號進(jìn)行幅度壓縮，不僅提高了接收機(jī)的動態(tài)范圍，而且后續(xù)電路利用對數(shù)參數(shù)邏輯容易實(shí)現(xiàn)ΣΔ 和ΣΩ 的比值運(yùn)算。

LOG IF 的J1 端口

輸入信號動態(tài)范圍為：-85dBm～-5dBm，約80dB；

輸出信號動態(tài)范圍為：-11dBm (330mv)～+5dBm (1.9v)， 約16dB(1.6v)。

Σ 通道的對數(shù)中放LOG IF 分三路輸出， 一路為LOGΣ 視頻信號由J3 端口輸出，送給控制器/錄取器EDF 板解碼以得到航空器的應(yīng)答信息， 一路為LOGΣ 60MHz 中頻信號由J4 端口輸出， 送入相位組件PHADE， 用以檢測單脈沖信息， 一路為LOGΣ 視頻信號由J2 端口輸出，送入信號增益校準(zhǔn)組件COS。

Δ 通道的對數(shù)中放組件LOG IF 也分三路輸出， 一路為LOGΔ 60MHz 中頻信號由J4 端口輸出， 送入相位組件PHADE， 一路為LOGΔ 視頻信號由J2 端口輸出，送入COS 組件，另一路J3 端口沒用。對數(shù)中放組件LOG IF 也有在線自檢和開線自檢功能， 以檢測自身電路的工作狀態(tài)。LOG IF 組件在開線自檢時(shí)若檢測到故障存在，則將告警狀態(tài)送到后續(xù)其他組件的自檢電路，抑制后續(xù)開線自檢的執(zhí)行。

3 故障現(xiàn)象及工作環(huán)境

ALENIA 二次雷達(dá)主用通道控制面板顯示“+5201”、“+5901”主要告警， 設(shè)備工作自動切換至備用通道， 主用通道的相幅均衡組件APACOR DS4 燈亮，及PHADE DS1 燈亮。 工作機(jī)房溫度為20℃，濕度為29%。

4 故障分析和排查

分析：“+5201” 為Σ/Δ 通道接收機(jī)告警， 對應(yīng)Δ 接收機(jī)、LIC、DTG、DEC、MIS-1。

“+5901”為Σ/Δ 相位告警，對應(yīng)的硬件設(shè)備是鑒相組件PHADE。兩個告警同時(shí)出現(xiàn)， 相幅均衡組件APACOR DS4 燈表示ΣΔ 增益控制， 說明故障存在于模擬接收機(jī)部分， 和MIS-1 板等無關(guān)， PHADE DS1 燈表示Σ 接收通道和Δ 通道對接收信號的相移是否相同, 根據(jù)SIGMA/DELT 相位錯誤和電路圖分析 （參考SIR-M/C 單脈沖二次雷達(dá)（上冊）），而故障未產(chǎn)生“+51XX”告警，初步判斷故障出現(xiàn)在主用通道的Δ 通道接收機(jī)。

根據(jù)排故由易到難，由前級到后級的原則，先簡單處理，用萬用表測量增益校準(zhǔn)組件COS 的J12 端口， 嘗試調(diào)整APACOR 的調(diào)節(jié)電位器R37 和COS 的R122 數(shù)圈， J12 端口電壓無法調(diào)零。 R37 是調(diào)節(jié)ΔGAIN 既Δ 信號通過APACOR 的J5 端口輸送到Δ 通道LOG IF 的信號增益幅度，R122 是調(diào)節(jié)Δ 通道的誤差電平及從COS 的J12 端口的輸出。

根據(jù)維護(hù)程序12，做開線自檢后，Δ 通道APACOR 的開線自檢燈DS4 點(diǎn)亮，關(guān)鍵在這里，可能會直接認(rèn)為APACOR 故障，而COS 是不能通過開線自檢檢測的電路，且考慮到∑、△通道AGC 回路的相互影響， 進(jìn)一步判斷故障出現(xiàn)在APACOR，LOG IF，COS。 更換Σ、Δ 通道LOG IF 的J1 輸入互換， 出現(xiàn) “+5101”，“+5201”，“+5901” 告警。 “+5101”對應(yīng)Σ 接收機(jī)、LIC、DTG、DEC、MIS-1。 相應(yīng)故障轉(zhuǎn)移。 換回Σ、Δ 通道LOG IF 的J1 輸入。 由此判斷故障出現(xiàn)在Δ 通道LOG IF，COS之間，且“+5901”告警是由“+5201”告警引起的。

5 測量Σ、Δ 通道的波形

將設(shè)備置于輻射關(guān)狀態(tài)，將COS 上的開關(guān)S1，S2，S3 置于“M”位置， 用示波器分別測量Σ、Δ 通道LOG IF 的J3 端口。 根據(jù)維護(hù)程序13， 示波器上的脈沖幅度應(yīng)為1.1V 至1.2V。 如果脈沖不再這個范圍內(nèi)，則需要調(diào)整APACOR 上的電位器R8 和R37，直至幅度正確。

如圖2 所示，連接好示波器，測量J3 端口信號幅度：

圖2 ALENIA 二次雷達(dá)LOG IF 增益測量圖

經(jīng)測試Σ 通道LOG IF 的J3 端口幅度值為1.1V，Δ 通道LOG IF的J3 端口幾乎無波形輸出，調(diào)節(jié)APACOR 的R37，△通道LOG IF 的J3 輸出信號幅度變化很小。 ，而確定故障出現(xiàn)在Δ 通道LOG IF，且其開線自檢電路亦故障。

更換備件LOG IF 后， 根據(jù)維護(hù)程序13 進(jìn)行Σ 通道與Δ 通道增益調(diào)整。 通過Σ 通道的電位器R8Δ 通道的R37，將兩個通道LOG IF的J3 端口輸出幅度值都調(diào)至， 再通過COS 的R9 和R122 將J11, J12端口的誤差電平調(diào)零。 設(shè)備恢復(fù)正常。

技術(shù)分析：因?yàn)長OG IF 中某一級對數(shù)放大器中的三極管損壞，造成其放大倍數(shù)不夠，影響正常的信號放大功能，導(dǎo)致過低的幅度輸出值在自檢電路中低于門限而告警，不能正常工作。

6 故障排除原則淺談

故障排查是一個循序漸進(jìn)的過程，一般遵循由易到難，由前級到后級的步驟，帶有軟件部分的故障組件，還要遵循先軟后硬、先外后內(nèi)等基本原則。

遇到故障要先認(rèn)真觀察， 即首先要觀察故障現(xiàn)象及工作環(huán)境，如故障的設(shè)備的表現(xiàn)現(xiàn)象、顯示的內(nèi)容，然后觀察設(shè)備使用的電源、溫度情況，還有設(shè)備內(nèi)部環(huán)境、灰塵、指示燈狀態(tài)等，最后觀察設(shè)備軟硬件配置，了解設(shè)備軟件運(yùn)行狀態(tài)，以及軟硬件所占資源的情況。

觀察之后要先想后做，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，通過掌握的相關(guān)資料及知識，了解有無相應(yīng)的技術(shù)要求、使用特點(diǎn)等。 然后，結(jié)合自身已有的知識和經(jīng)驗(yàn)來判斷故障原因，最后動手維護(hù)維修。

在具體動手排故的過程中需要考慮周全，細(xì)致入微。 帶有軟件部分的設(shè)備需要先排除軟件故障然后再查找硬件故障。這是因?yàn)橛布苘浖刂?，而軟件系統(tǒng)內(nèi)任何細(xì)小的問題都可能造成硬件運(yùn)行出現(xiàn)故障。另一方面，從軟件設(shè)置開始排查能夠更好地，更徹底地找到故障源。由于ALENIA 雷達(dá)是一部早期雷達(dá)，除有些參數(shù)需設(shè)置外，無軟件部分，而且故障現(xiàn)象針對硬件部分，所以本案例中未例舉軟件排查過程。

在排查硬件故障時(shí)，應(yīng)先外后內(nèi)的逐步排查，可以從設(shè)備電源是否存在問題、各個組件連接是否正常等外在因素入手。 待排除上述原因后，在檢測內(nèi)部各個硬件。這樣的依據(jù)也是遵循了由易到難的原則，因?yàn)橥O(shè)備外部連接等故障的排除和解決方法都較為簡單，且花費(fèi)時(shí)間較少，而檢測設(shè)備內(nèi)部硬件不僅耗時(shí)耗力，而且對人員的技術(shù)要求及檢測所需的配置要求較高。

對于設(shè)備內(nèi)部硬件的檢測，則需要確定故障存在的范圍，相關(guān)組件，再在設(shè)備硬件故障的范圍內(nèi)由前級到后級逐步排查。 例如本文所提到的LOG IF 組件故障， 則是在確定故障組件范圍后， 先檢測APACOR 組件，再到LOG IF 組件而確定故障源，最后更換故障硬件而排除故障。

7 結(jié)束語

本文首先闡述了LOG IF 組件的基本組成與功能，根據(jù)實(shí)際維護(hù)中所出現(xiàn)過的LOG IF 組件的故障進(jìn)行了分析， 并且根據(jù)排故的原則總結(jié)了部分排故經(jīng)驗(yàn)以供維護(hù)人員分享。 希望本文對于ALENIA 二次雷達(dá)今后的維護(hù)和排故會帶來一定的幫助。

［1］蘇志剛.二次雷達(dá)設(shè)備[M].中國民用航空學(xué)院，1998

［2］SIR-M/C 單脈沖二次雷達(dá)（上冊）[M].中國民用航空總局雷達(dá)導(dǎo)航處.