蔣伍奎

(中國(guó)民用航空西南地區(qū)空中交通管理局重慶分局,重慶 401120)

0 引言

二次雷達(dá)是空中交通管制的重要設(shè)備,提供空中目標(biāo)的監(jiān)視數(shù)據(jù)。隨著民航事業(yè)的發(fā)展,對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性要求也在不斷提高。二次雷達(dá)系統(tǒng)的監(jiān)控依賴于各個(gè)模塊的自檢告警機(jī)制,深入研究二次雷達(dá)接收機(jī)單元風(fēng)扇告警機(jī)制可以為處置同類故障提供經(jīng)驗(yàn)。

1 相關(guān)硬件設(shè)備

1.1 接收機(jī)框架

SELEX_SIR-S二次雷達(dá)接收機(jī)屬于超外差接收機(jī),是核心部分,它結(jié)構(gòu)復(fù)雜,指標(biāo)多,數(shù)據(jù)要求精確[1],用于接收預(yù)選濾波器組件傳輸過(guò)來(lái)的和信號(hào)、差信號(hào)及控制信號(hào),用1030 MHz本振信號(hào)將1090 MHz射頻信號(hào)下變頻至60 MHz中頻信號(hào),之后將中頻信號(hào)處理至視頻信號(hào)并連同相位信息一起輸出到應(yīng)答處理及通道管理組件(RPCM)。SELEX_SIR-S二次雷達(dá)接收機(jī)單元由如下模塊組成:預(yù)選濾波器組件、射頻源和本振組件(RF&TO)、對(duì)數(shù)中放和相位檢測(cè)組件(LOG IF&PD)、接收機(jī)控制和監(jiān)視板(RXCM)、供電模塊。

1.2 接收機(jī)控制和監(jiān)視板

接收機(jī)控制和監(jiān)視板用于匯集各個(gè)模塊的自檢信號(hào)及監(jiān)控信號(hào)[1],傳輸至應(yīng)答處理及通道管理組件,由應(yīng)答處理及通道管理組件中的POWER PC板件傳輸至監(jiān)控終端LCMS和監(jiān)控終端LCP,實(shí)現(xiàn)整個(gè)接收機(jī)單元的信號(hào)及狀態(tài)監(jiān)控,其中監(jiān)控信號(hào)包含供電模塊電壓及接收機(jī)單元風(fēng)扇自檢信號(hào)。

2 接收機(jī)單元風(fēng)扇工作及自檢機(jī)制

接收機(jī)風(fēng)扇BITE信號(hào)流程如圖1所示,SELEX_SIR-S二次雷達(dá)接收機(jī)單元具有一套完善的過(guò)溫保護(hù)機(jī)制,其配置有3個(gè)24 V的風(fēng)扇,功率為4.5 W,24 V電源來(lái)自供電模塊中的+24 V/+5 V電源P1接口的A1(+24 V)針腳及A2(+24 V RET)針腳,TB1為接收機(jī)單元母板接口,自檢信號(hào)同樣通過(guò)該母板接口,傳輸至接收機(jī)控制和監(jiān)視板P2接口的對(duì)應(yīng)針腳[2],該自檢信號(hào)會(huì)通過(guò)一系列鏈路,體現(xiàn)在后端監(jiān)控終端上,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)接收機(jī)單元風(fēng)扇的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖1 接收機(jī)風(fēng)扇BITE信號(hào)流程(風(fēng)扇-接收機(jī)母板)

S1和S2為2個(gè)熱敏電阻,當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),S1通過(guò)接收機(jī)單元母板接口,傳輸告警信息至接收機(jī)控制和監(jiān)視板P2接口的B23(TEMP WARNING OUT)針腳及B24(TEMP WARNING IN)針腳,被監(jiān)控終端提取。如圖2所示,S2則通過(guò)接收機(jī)單元的J15串口的3(OVERTEMPERATURE IN)針腳及4(OVERTEMPERATURE OUT)針腳,傳輸控制信號(hào)到互連的J15的7(POWER ON/OFF+)針腳及8(POWR ON/OFF-)針腳。如圖3所示,該信號(hào)最后傳輸至供電模塊中+24 V/+5 V電源P1接口的5(POWR ON/OFF OUT)針腳及6(POWER ON/OFF IN)針腳,實(shí)現(xiàn)整個(gè)電源的關(guān)閉來(lái)保護(hù)整個(gè)接收機(jī)單元,防止過(guò)熱導(dǎo)致硬件損壞。

圖2 接收機(jī)單元J15串口針腳

圖3 +24 V/+5 V電源P1接口局部

接收機(jī)風(fēng)扇自檢信號(hào)電路如圖4所示,接收機(jī)控制和監(jiān)視板通過(guò)自身P2接口接收來(lái)自接收機(jī)單元母板的接收機(jī)風(fēng)扇自檢信號(hào),通過(guò)74F244驅(qū)動(dòng)芯片及74LS123觸發(fā)器芯片,實(shí)現(xiàn)自檢信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè),將信號(hào)整合,提供給應(yīng)答處理及通道管理組件及后面的監(jiān)控終端LCP。

圖4 RXCM接收機(jī)風(fēng)扇自檢信號(hào)電路

3 案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)SELEX_SIR-S二次雷達(dá)B通道接收單元風(fēng)扇3出現(xiàn)告警,接收機(jī)控制和監(jiān)視板顯示正常,之后立即查看接收機(jī)單元風(fēng)扇3工作狀態(tài),發(fā)現(xiàn)其實(shí)際運(yùn)行正常,在對(duì)二次雷達(dá)B通道接收單元進(jìn)行軟件復(fù)位后,告警依然存在。

3.2 處置過(guò)程

在之后的排查中,拆開(kāi)二次雷達(dá)B通道接收單元背后蓋板,確認(rèn)風(fēng)扇3本端監(jiān)控線連接正常,嘗試更換接收機(jī)控制和監(jiān)視板備件后,二次雷達(dá)B通道接收單元風(fēng)扇3告警消失。對(duì)于故障的接收機(jī)控制和監(jiān)視板板件及正常板件,根據(jù)圖4,對(duì)3個(gè)風(fēng)扇自檢信號(hào)鏈路上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行上機(jī)對(duì)比測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 對(duì)比測(cè)試結(jié)果

通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)故障接收機(jī)控制和監(jiān)視板上機(jī)時(shí),74LS123觸發(fā)器芯片無(wú)脈沖輸出,初步判斷為該觸發(fā)器芯片故障,但是風(fēng)扇3告警雖然消失,同時(shí)接收機(jī)控制和監(jiān)視板備件上機(jī)時(shí)自檢信號(hào)輸入電壓偏高,在更換風(fēng)扇3之后,自檢信號(hào)輸入電壓偏高現(xiàn)象依舊,由此確認(rèn)風(fēng)扇3不是導(dǎo)致該輸入電壓偏高的原因。之后,根據(jù)圖4,檢查接收機(jī)控制和監(jiān)視板P2接口的C21(公頭)針腳及對(duì)應(yīng)接收機(jī)單元母板P2接口的C21(母頭)針腳,發(fā)現(xiàn)該接口異常,重新焊接后,測(cè)量自檢信號(hào)輸入電壓發(fā)現(xiàn)恢復(fù)正常。

3.3 分析及結(jié)論

74LS123是一種雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(有清除端),由圖4可知,風(fēng)扇2及風(fēng)扇3共用一個(gè)74LS123觸發(fā)器芯片-U26,通過(guò)不同針腳實(shí)現(xiàn)復(fù)用。74LS123觸發(fā)器芯片U26的1針腳及9針腳均接地,因此A始終為低電平,風(fēng)扇2及風(fēng)扇3分別使用2B、1B輸入端,理論上輸入電壓均約為5 V,由于該板件觸發(fā)輸入端B采用的是上升沿觸發(fā),所以正常實(shí)測(cè)風(fēng)扇2輸入端電壓方波均值電壓2.73 V,此時(shí)Q正常輸出高電平,接收機(jī)單元風(fēng)扇鏈路自檢正常。

此次故障判斷為:當(dāng)接收機(jī)控制和監(jiān)視板P2接口C21(公頭)針腳及對(duì)應(yīng)接收機(jī)單元母板P2接口的C21(母頭)針腳斷開(kāi)時(shí),BITE信號(hào)輸入電壓被外接的+5 V電源拉高到方波均值約為5 V,導(dǎo)致后端74LS123觸發(fā)器芯片輸入電壓過(guò)高被燒壞。而接收機(jī)控制和監(jiān)視板備件上的74LS123觸發(fā)器芯片性能較好,所能承受最大電壓優(yōu)于原故障的74LS123觸發(fā)器芯片[3],故能正常輸出高電平脈沖,后續(xù)經(jīng)過(guò)更換故障的接收機(jī)控制和監(jiān)視板74LS123觸發(fā)器芯片后,該板件經(jīng)上機(jī)測(cè)試正常。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)SELEX_SIR-S二次雷達(dá)接收機(jī)單元進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,對(duì)接收機(jī)控制和監(jiān)視板、系統(tǒng)過(guò)溫保護(hù)機(jī)制和風(fēng)扇自檢信號(hào)流程進(jìn)行了深入剖析,結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析,總結(jié)了74LS123觸發(fā)器芯片在整個(gè)風(fēng)扇自檢信號(hào)流程的作用,為該領(lǐng)域的研究提供借鑒。