于曉楠

北京華云東方探測(cè)技術(shù)有限公司

雷達(dá)數(shù)字電路板故障診斷方法的研究

于曉楠

北京華云東方探測(cè)技術(shù)有限公司

雷達(dá)數(shù)字電路具有體積小、性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它們?cè)诶走_(dá)設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，使得雷達(dá)設(shè)備的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，在提高雷達(dá)性能的同時(shí)，雷達(dá)測(cè)試和診斷的難度也大大增加了，本文主要以雷達(dá)數(shù)字電路板級(jí)故障診斷的故障類型為研究目的，對(duì)雷達(dá)數(shù)字電路板板故障的診斷方法進(jìn)行了研究。

雷達(dá)數(shù)字；電路板故障；診斷方法

隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，雷達(dá)電路板的數(shù)字化程度也日益提高。在此情況下，雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)字電路板的故障診斷也成為雷達(dá)研究領(lǐng)域的重要研究對(duì)象，其中，最為典型的是處理器的雷達(dá)數(shù)字電路板，所以電路板型芯片優(yōu)勢(shì)是具有高度集成的性能，而這種數(shù)字電路板往往是整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的核心，所以雷達(dá)數(shù)字電路板對(duì)故障診斷具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1、故障診斷概述

故障診斷又稱為故障測(cè)試，通過一定的方式對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)電路是否存在故障，并對(duì)故障進(jìn)行定位，在檢測(cè)過程的中的，故障診斷包括故障檢測(cè)，故障隔離和故障識(shí)別，換句話說，故障診斷不僅能將故障進(jìn)行定位，而且還能檢測(cè)故障發(fā)生的時(shí)間和故障類型，并進(jìn)一步分析故障的到底有多嚴(yán)重。數(shù)字電路故障診斷，即數(shù)字電路故障檢測(cè)，數(shù)字電路故障檢測(cè)是檢測(cè)到具有預(yù)期功能的數(shù)字電路的邏輯功能是否與數(shù)字電路故障檢測(cè)一致；測(cè)試不僅是檢測(cè)電路是否有故障，同時(shí)還要檢測(cè)電路故障發(fā)生了什么故障，并找出電路單元發(fā)生的故障，對(duì)數(shù)字電路故障定位。

2、故障類型

2.1 永久故障

一旦發(fā)生永久性故障，將不會(huì)恢復(fù)。只有手動(dòng)修理或更換電路板中的故障電路單元，故障才會(huì)消失，固定電平的故障和橋接故障屬于這一類故障。固定電平故障是數(shù)字電路板常見的故障，通常稱為呆板故障，即當(dāng)電路板運(yùn)行時(shí)，某個(gè)信號(hào)點(diǎn)的電平固定為“1”或固定為“0”。橋接故障通常是由于某種原因，是電路板兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)線在電路板之間短路形成的故障，雖然這種故障遲鈍故障檢測(cè)也比較困難，但只要被測(cè)單元發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)并根據(jù)輸出信號(hào)的特點(diǎn)來確定接橋故障的類型。

2.2 硬故障

硬故障的主要表現(xiàn)是故障器件的參數(shù)突然間發(fā)生永久、巨大的變化，如器件損壞，開路，短路等，對(duì)于這樣故障的出現(xiàn)，我們只能確定故障的位置，根據(jù)故障發(fā)生的時(shí)間可分為間歇性故障和永久性故障，永久性故障意味著只要出現(xiàn)故障就會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)期不能恢復(fù)的情況。間歇性故障是指發(fā)生故障是隨機(jī)發(fā)生的，這類故障更難以檢測(cè)到。

2.3 軟故障

軟故障可以稱為部分故障或逐步故障，軟故障的表現(xiàn)是故障設(shè)備的參數(shù)隨著環(huán)境和時(shí)間的變化而超過設(shè)備的容差，在這一點(diǎn)上，所有組件的功能不會(huì)丟失，而只會(huì)導(dǎo)致功能上的變化。軟故障不會(huì)導(dǎo)致電路失去其所有功能軟肩容差是可以容忍的，但有些不容忽視，特別是在電路的一些最重要的部分。

3、故障診斷方式

(1)在線診斷方法和離線診斷方法上，在線診斷方式是指為了測(cè)試電路板的在線測(cè)試功能，找到已經(jīng)測(cè)試的電路板上的元器件故障；離線功能測(cè)試是指使用某些方法將被測(cè)電路板與自動(dòng)測(cè)試設(shè)備相連，然后通過自動(dòng)測(cè)試設(shè)備激勵(lì)儀器模塊進(jìn)行測(cè)試，發(fā)送激勵(lì)電路板信號(hào)，并使用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備測(cè)量模塊收集實(shí)際的輸出信號(hào)，最后與預(yù)期的輸出信號(hào)相比較，來判斷電路板是否有故障，由于雷達(dá)電路板是雷達(dá)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)上的板級(jí)故障診斷，所以我們主要采用離線故障診斷方法。

(2)主動(dòng)診斷方法和被動(dòng)診斷方法，主動(dòng)診斷的方法是通過測(cè)試儀器的激勵(lì)裝置將激勵(lì)信號(hào)發(fā)送給UUT，并通過測(cè)試儀器中的測(cè)量?jī)x器采集相應(yīng)的響應(yīng)。被動(dòng)診斷的方法是被測(cè)對(duì)象的自身能輸出一些信號(hào)，測(cè)試設(shè)備只需用測(cè)量?jī)x器采集這些信號(hào)，如晶體振蕩電路一旦上電，就會(huì)產(chǎn)生一定的信號(hào)頻率在電路輸出端，用測(cè)量?jī)x器采集信號(hào)并進(jìn)行分析判斷可以檢測(cè)出晶振電路有故障。

但是，由于雷達(dá)電路板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的電路數(shù)量多，為了能夠?qū)﹄娐钒暹M(jìn)行完整的診斷和定位，雷達(dá)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的勵(lì)磁儀表模塊必須以主電路對(duì)被測(cè)電路板的輸入端輸入相應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)和相應(yīng)的按鍵輸出信號(hào)，同時(shí)被系統(tǒng)中的測(cè)量?jī)x模塊采集，所以，系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)電路板進(jìn)行故障診斷的方式是主動(dòng)診斷模式。當(dāng)然，故障診斷模式也可以根據(jù)待測(cè)電路板的工作狀態(tài)分為靜態(tài)故障診斷模式和動(dòng)態(tài)故障診斷模式等其他故障診斷模式，在此不再多講。

4、雷達(dá)數(shù)字電路板故障診斷實(shí)現(xiàn)方法

數(shù)字電路板故障診斷的基本思想是將測(cè)試矢量注入到被測(cè)電路板的關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)，然后通過一定的算法和操作規(guī)則等分析處理相應(yīng)的輸出響應(yīng)，最后確定類型故障和在電路中故障的位置。雷達(dá)數(shù)字電路板在雷達(dá)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)上診斷時(shí)，首先根據(jù)電路板的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在系統(tǒng)TPS開發(fā)平臺(tái)上對(duì)電路板的故障診斷測(cè)試程序進(jìn)行編程，測(cè)試程序用于控制ATE儀表模塊生成的測(cè)試向量，斷開被測(cè)試板的電源并由測(cè)試程序控制ATE中的儀表模塊收集相應(yīng)的輸出響應(yīng)，并將其輸出響應(yīng)與數(shù)字雷達(dá)板在正常工作輸出的響應(yīng)，進(jìn)行確定與診斷。從上面我們可以看出，無論采用何種雷達(dá)數(shù)字電路板的故障診斷方法，關(guān)鍵在于在故障診斷之前必須明確電路板所施加的是什么樣的激勵(lì)，在對(duì)測(cè)試電路板的故障激活和診斷，具體應(yīng)用在哪里以及哪里測(cè)量了輸出響應(yīng)。

5、結(jié)束語

基于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷史，本文研究了自主研發(fā)的雷達(dá)電路板級(jí)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)數(shù)字電路板級(jí)故障診斷和故障在系統(tǒng)平臺(tái)上的定位，并且研究和總結(jié)雷達(dá)數(shù)字電路板故障診斷的方法和某些特定雷達(dá)數(shù)字電路板故障診斷的優(yōu)點(diǎn)，以雷達(dá)數(shù)字電路板微處理器雷達(dá)電路板為例，提出了仿真測(cè)試方法在電路板故障診斷中的優(yōu)點(diǎn)。

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[2]劉云久.雷達(dá)數(shù)字電路板故障診斷方法的研究[D].東南大學(xué),2016.