任雪峰

(海軍駐南京地區(qū)雷達(dá)系統(tǒng)軍事代表室，南京 210003)

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T/R組件抽樣檢驗方案研究

任雪峰

(海軍駐南京地區(qū)雷達(dá)系統(tǒng)軍事代表室，南京 210003)

T/R組件是相控陣?yán)走_(dá)中最為重要的組成部件之一，且在相控陣?yán)走_(dá)中包含大量的T/R組件。主要針對大批量T/R組件如何開展抽樣檢驗進(jìn)行了分析研究，對T/R組件的質(zhì)量特性進(jìn)行了分類，重點(diǎn)對各類質(zhì)量特性接收質(zhì)量限的確定進(jìn)行了分析，給出了批量為1000的T/R組件的抽樣方案。這對大批量T/R組件抽樣檢驗起到了參考作用。

T/R組件；抽樣檢驗；接收質(zhì)量限(AQL)

0 引 言

相控陣?yán)走_(dá)利用大量分布式收發(fā)通道和小型天線單元排列成有源天線陣面，實現(xiàn)波束在空間電掃描。相對于傳統(tǒng)機(jī)械掃描天線，相控陣?yán)走_(dá)天線具有波束指向靈活快捷、數(shù)據(jù)率高的優(yōu)點(diǎn)。同時，在實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種系統(tǒng)功能任務(wù)的層面上，相控陣?yán)走_(dá)也具有多目標(biāo)同時跟蹤且目標(biāo)容量大、對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾性能好、任務(wù)可靠性高等特點(diǎn)。因此，相控陣?yán)走_(dá)已成為雷達(dá)的重要發(fā)展方向。

T/R組件是相控陣?yán)走_(dá)中最為重要的組成部件之一，其質(zhì)量影響著整部雷達(dá)的質(zhì)量。由于每一部固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)通常由數(shù)百、數(shù)千甚至上萬套收/發(fā)(T/R)組件通道組成，因而如何有效地控制組件質(zhì)量并如何進(jìn)行合理的檢驗已成為相控陣?yán)走_(dá)研制和檢驗的一個研究重點(diǎn)。因其集成度高、功能多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且指標(biāo)體系復(fù)雜等特點(diǎn)，T/R組件給抽樣檢驗也帶來了很多困難。

本文簡要介紹了T/R組件的組成和工作原理，介紹了抽樣檢驗的理論發(fā)展、分類、基本步驟，重點(diǎn)研究了TR組件接受質(zhì)量限(AQL)的確定、抽樣方案的選取，并給出了T/R組件批量為1000個的抽樣檢驗實施案例。

1 T/R組件的組成及工作原理

T/R組件通常意義是指一個無線收發(fā)系統(tǒng)中射頻與天線單元之間的部分，其在接收時完成對天線單元接收的微弱信號進(jìn)行低噪聲放大，在發(fā)射時完成對激勵信號進(jìn)行大功率放大，同時還在系統(tǒng)控制下完成對信號的移相和衰減功能。其內(nèi)部功能框圖如圖1所示。T/R組件接收通道包括限幅器、低噪聲放大器和數(shù)字衰減器。在組件發(fā)射期間，若天線有很大的功率反射，此時限幅器能起到保護(hù)低噪聲放大器的作用，同時限幅器也可以對天線單元接收的大功率外部信號進(jìn)行限幅保護(hù)。T/R組件發(fā)射通道則是由多級功放鏈路組成，通常由1～2級小功率放大器對激勵信號進(jìn)行前級驅(qū)動，再在末級采用高功率放大器實現(xiàn)大功率放大?？刂齐娐凡糠钟蓴?shù)字移相器、數(shù)字可變衰減器、數(shù)字開關(guān)和驅(qū)動控制芯片組成。運(yùn)用了正反向的環(huán)形器，一個當(dāng)作隔離器用，另外一個作環(huán)形器用。

圖1 T/R組件原理框圖

T/R組件由多個質(zhì)量特性組成。作為相控陣?yán)走_(dá)的收發(fā)前端，T/R組件上行通道的發(fā)射功率影響著雷達(dá)的作用距離，其下行通道的噪聲系數(shù)則影響著雷達(dá)接收的靈敏度，同時其幅相一致性決定著有源天線的增益、指向精度與主副瓣特性。因此，這3個特性為組件最重要的質(zhì)量特性。這里將T/R組件典型的質(zhì)量特性進(jìn)行了分類，如表1所示。

表1 T/R組件主要技術(shù)特性分類表

序號項目名稱重要程度備注1上行信號功率重要2下行通道噪聲系數(shù)重要3工作頻段一般4功率平坦度一般5上行信號雜散一般6上行信號諧波一般7上行信號包絡(luò)一般8下行帶外抑制一般9下行信號帶內(nèi)增益一般10組件間幅度一致性重要11組件間相位一致性重要12可靠性一般13電磁兼容性一般14環(huán)境適應(yīng)性一般15對外接口輕微16重量輕微17外形尺寸輕微18外觀質(zhì)量輕微

2 抽樣檢驗的介紹和一般步驟

2.1 抽樣檢驗介紹及分類

統(tǒng)計抽樣檢驗方法始于20世紀(jì)20年代美國貝爾試驗室《一種抽樣方法》。1974年國際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(ISO)提出了ISO2859，1981年我國發(fā)布了GB/T2828，1986年我國針對軍工行業(yè)發(fā)布了GJB179，近些年來GB/T2828 和GJB179又發(fā)布了新的版本。

抽樣檢驗是按照規(guī)定的抽樣方案隨機(jī)地從一批或一個過程中抽取少量個體進(jìn)行的檢驗，根據(jù)樣本檢驗的結(jié)果判定一批產(chǎn)品或一個過程是否可以接收。抽樣檢驗的特點(diǎn)是：檢驗對象是一批產(chǎn)品，根據(jù)抽樣結(jié)果應(yīng)用統(tǒng)計原理推斷產(chǎn)品批的接收與否。抽樣檢驗一般用于破壞性檢驗、大批量檢驗、流程性材料檢驗等場合。

抽樣檢驗按檢驗的目的可以分為預(yù)防性、驗收性、監(jiān)督性抽樣檢驗；按照單位產(chǎn)品的質(zhì)量特性可以分為計數(shù)抽樣檢驗、計量抽樣檢驗；按檢驗場所分為工序檢驗、外發(fā)檢驗、庫存檢驗、客處檢驗；按抽取樣本的次數(shù)分類可以分為一次抽樣檢驗、二次抽樣檢驗、多次抽樣檢驗、貫序抽樣檢驗；按照是否調(diào)整抽樣可以分為調(diào)整型和非調(diào)整型檢驗。

2.2 抽樣檢驗的一般步驟

在抽樣檢驗中批量用N表示，抽樣個數(shù)用n表示，可接收不合格個數(shù)用Ac表示，不可接收的不合格數(shù)用Re表示。當(dāng)抽樣中不合格數(shù)小于等于Ac則該批次判為接收，當(dāng)抽樣中不合格大于等于Re則判為拒收。計數(shù)抽樣檢驗一般的操作步驟如圖2所示。

圖2 抽樣檢驗步驟

3 T/R組件的抽樣方案

3.1 T/R組件接收質(zhì)量限(AQL)的確定

AQL指當(dāng)一個連續(xù)系列批被提交驗收抽樣時可容忍的最差過程平均質(zhì)量水平。它是對生產(chǎn)方的過程質(zhì)量提出的要求，是容忍的生產(chǎn)過程平均(不合格品率)的最大值。AQL 是描述產(chǎn)品質(zhì)量過程平均的一個重要指標(biāo)，是當(dāng)一個連續(xù)系列批被提交驗收抽樣時可允許的最差過程平均質(zhì)量水平[1]。

標(biāo)準(zhǔn)《GJB179A-1996 計數(shù)抽樣檢驗程序及表》中指出[2]，對于不同類別的缺陷或不合格品可以規(guī)定不同的AQL值，還可以在缺陷類別或不合格品類別中劃分子類別單獨(dú)規(guī)定AQL值。確定AQL值的方法主要有工程法、相似法、經(jīng)驗法、實驗法、計算法、估計法、反推法、模型法等[3]。

根據(jù)前文介紹，T/R組件一般具有18個質(zhì)量特性，分為重要、一般、輕微?？紤]不合格對產(chǎn)品性能的影響的嚴(yán)重程度，對應(yīng) A類不合格、B類不合格、C類不合格，對應(yīng)的AQL值依次遞減。根據(jù)這種情況采用工程法和經(jīng)驗法相結(jié)合的模式來確定每類不合格的AQL值。綜合T/R組件為雷達(dá)中的重要部件、各個等級質(zhì)量特性的數(shù)量，以及對每個項目的檢驗在后續(xù)安裝調(diào)試及整機(jī)測試時的考核情況來確定AQL，如表2所示。這里定義AQL值指每百單位產(chǎn)品不合格數(shù)。

表2 T/R組件質(zhì)量各質(zhì)量性的AQL值

3.2 T/R組件抽樣檢驗舉例

(1) 確定檢驗項目及判定準(zhǔn)則

根據(jù)T/R組件的質(zhì)量特性確定了18個檢驗項目，其判定標(biāo)準(zhǔn)為產(chǎn)品的任務(wù)書和技術(shù)條件。

(2) 確定允許接收質(zhì)量限制(AQL)

根據(jù)上文中的分析，對T/R組件18個質(zhì)量特性進(jìn)行了分類，進(jìn)而對T/R組件的不合格等級進(jìn)行了分類，其中A類不合格2項，B類不合格13項，C類不合格3項。由于不合格項目為多項，將AQL值定義為每百單位產(chǎn)品不合格數(shù)。根據(jù)上文分析三類不合格的AQL值分別為0.025、0.25、1.0。

(3) 確定檢驗水平

T/R組件的檢驗為非破壞性檢驗，考慮到T/R組件復(fù)雜程度、檢驗費(fèi)用、生產(chǎn)穩(wěn)定性，特確定檢驗水平為II類。

(4) 確定批量大小

一部有源相控陣?yán)走_(dá)T/R組件個數(shù)有幾百甚至上萬個不等，而這里的批量指在同一時間段生產(chǎn)并采用元器件、原材料等為一個批次的組件。這里假設(shè)批量N=1000。

(5) 確定樣本的大小字碼

根據(jù)T/R組件的批量N=1000，以及檢驗水平為II類，查GJB179A中表1[2]，對應(yīng)字碼為J。

(6) 確定抽樣方式

可以分為一次抽樣、二次抽樣、多次抽樣。這里選擇一次抽樣。

(7) 確定嚴(yán)格程度

一般嚴(yán)格程度分為正常檢驗、加嚴(yán)檢驗、放寬檢驗。在檢驗開始時，一般采用正常檢驗，加嚴(yán)檢驗和放寬檢驗應(yīng)根據(jù)已檢信息和轉(zhuǎn)移規(guī)則選擇使用。這里選擇正常檢驗。

(8) 查出樣本數(shù)和判別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)T/R組件A、B、C三類AQL值及對應(yīng)字碼J，通過查GJB179A中“表2-A 一次正常抽樣檢驗方案”，查得結(jié)果如表3。

表3 T/R組件抽樣方案

(9) 實物抽樣測定樣本特性

抽樣方式可分為簡單隨機(jī)抽樣法、系統(tǒng)隨機(jī)抽樣法、分層抽樣法、分群抽樣法等方法?？紤]到T/R組件生產(chǎn)工序較多，質(zhì)量特性一般呈隨機(jī)分布，因此選擇簡單隨機(jī)抽樣法。為了避免人的主觀影響，可以利用簡單的計算機(jī)程序完成隨機(jī)抽樣。例如，可以利用Matlab軟件中的“randperm(N)”生成N個隨機(jī)數(shù)列，然后抽取前n個數(shù)字對應(yīng)的序號產(chǎn)品，然后根據(jù)檢驗文件開展檢驗工作。

(10) 判別該批接收與否

根據(jù)檢驗結(jié)果分別記錄A、B、C三類不合格數(shù)量。當(dāng)抽樣中不合格數(shù)小于等于Ac，則該批次判為接收，當(dāng)抽樣中不合格大于等于Re，則判為拒收。只有三類都判為接收，才能判別該批次接收，否則該批拒收。

4 結(jié)束語

本文主要針對大批量T/R組件如何開展抽樣檢驗進(jìn)行了分析研究，對T/R組件的質(zhì)量特性進(jìn)行了分類，重點(diǎn)對各類質(zhì)量特性接收質(zhì)量限的確定進(jìn)行了分析，給出了批量為1000的T/R組件的抽樣方案，對大批量T/R組件抽樣檢驗起到了參考作用。隨著檢驗次數(shù)的增多，還可以利用過程平均的方法確定AQL值。另外，如何利用統(tǒng)計過程控制來提高T/R組件的生產(chǎn)質(zhì)量為下一步研究的重點(diǎn)。

[1] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB/T 2828.1-2012 《計數(shù)抽樣檢驗程序》 第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃，2012-11-05：5.

[2] 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會. GJB 179A-1996 《計數(shù)抽樣檢驗程序及表》，1996-06-04：10.

[3] 吳清明. 合格質(zhì)量水平(AQL)的確定原則和方法[J].《中國標(biāo)準(zhǔn)化》，1995(2).

A study on sampling inspection scheme for T/R modules

REN Xue-feng

(Military Representatives Office of Radar System of the PLA Navy in Nanjing, Nanjing 210003)

T/R module is one of the most important components in the phased array radar, and the phased array radar contains a large number of T/R modules. How to perform the sampling inspection of large quantities of T/R modules is mainly analyzed and studied. The quality characteristics of T/R modules are classified, and the acceptance quality limit (AQL) of various quality characteristics is determined and analyzed emphatically. The sampling scheme of 1000 T/R modules is given, which can play a reference role in the sampling inspection of large quantities of T/R modules.

T/R module; sampling inspection; AQL

2016-04-20

任雪峰(1986-)，男，工程師，研究方向：質(zhì)量管理。

TN958.92

A

1009-0401(2016)04-0019-03