由ALENIA二次雷達對數中放組件故障排除到排故原則分析

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 二次雷達設備于1991 年10 月引進安裝和調試，安裝地點位于原合肥駱崗機場內(北緯31°47＇05″、東經117°17＇52″)。 1992 年12 月通過校驗飛行， 正式投產使用。 1999 年加裝ALENIA 一次雷達天線和設備，完成一二次雷達合裝系統，確保了軍民航指揮安全。

ALENIA 單脈沖二次雷達主要是利用單脈沖測角原理，由地面雷達站向空中不間斷的發出詢問信號，并接收飛機應答機發射的應答信號， 經過計算機設定程序對接收來得信號進行處理， 算出其高度、方位、距離等有效信息，再利用傳輸設備將數據送至終端系統顯示，配合管制人員對飛機進行駕控。其設計特性有ALENIA 單脈沖技術、抗反射功能、 脈沖功率調制、 改進型詢問旁瓣抑制IISLS、 靈敏度時間控制STC、接收機旁瓣抑制RSLS 等功能。 ALENIA 二次雷達SIR-M 設備的標準模式包括： 一個主備雙機系統， 一個射頻切換組件和一個天線系統。 目前該套雷達已連續運行達21 年，除合肥外，華東地區仍有部分地方也仍有ALENIA 二次雷達在運行使用中，本文特針對其中易損耗，故障多發的對數中放組件LOG IF 做出相應分析，以供維護人員參考。

2 原理說明

天線接收1090MHZ 的應答信號，該天線采用雙波束接收，分別是和波束∑、差波束Δ。 對每個應答信號的接收都由兩個不同的通道進行接收（參考圖1）。 Σ 信號和Δ 信號送入耦合組件LIC 中，在這個組件中強信號被限幅。 由信號產生組件DTG 產生的測試信號經耦合組件LIC 加入接收機，對接收機各通道進行自檢。 耦合組件LIC 的輸出經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， 加到對數中放組件LOG IF進行檢波，形成相應的對數視頻信號。 然后利用對數放大器對其進行對數放大。 對數中頻LOG IF 的輸出LOG ∑送入錄取器，LOG ∑信號與另一路輸出LOG Δ 送入增益校準組件COS 中。 增益校準組件COS主要是產生LOG ∑/Δ 信號， 錄取器利用此信號來獲得單脈沖信息（OBA）。 在對數中頻組件LOG IF 中僅進行對數放大， 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相對天線瞄準軸的位置是偏左還是偏右。接收機的第三個通道是Ω 通道，它主要接收由控制天線接收進來的信息，用于實現接收機旁瓣抑制RSLS。

圖1 ALENIA 二次雷達信號流程圖

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放大器中。 對數放大器每一級是具有對數特性的，每一級提供10dB 增益。逐步增強輸入信號，使其由-85dBm 增強到-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輸入 輸出特性的放大器來實現的，所以輸入信號每變化1dB,輸出的信號僅發生20mv 的改變。 通過把接受到的信號進行幅度壓縮，不僅提高了接收機的動態范圍，而且后續電路利用對數參數邏輯容易實現ΣΔ 和ΣΩ 的比值運算。

LOG IF 的J1 端口

輸入信號動態范圍為：-85dBm～-5dBm，約80dB；

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

Σ 通道的對數中放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，送入信號增益校準組件COS。

Δ 通道的對數中放組件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。LOG IF 組件在開線自檢時若檢測到故障存在，則將告警狀態送到后續其他組件的自檢電路，抑制后續開線自檢的執行。

3 故障現象及工作環境

ALENIA 二次雷達主用通道控制面板顯示“+5201”、“+5901”主要告警， 設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 通道接收機告警， 對應Δ 接收機、LIC、DTG、DEC、MIS-1。

“+5901”為Σ/Δ 相位告警，對應的硬件設備是鑒相組件PHADE。兩個告警同時出現， 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部分， 和MIS-1 板等無關， 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SIGMA/DELT 相位錯誤和電路圖分析 （參考SIR-M/C 單脈沖二次雷達（上冊）），而故障未產生“+51XX”告警，初步判斷故障出現在主用通道的Δ 通道接收機。

根據排故由易到難，由前級到后級的原則，先簡單處理，用萬用表測量增益校準組件COS 的J12 端口， 嘗試調整APACOR 的調節電位器R37 和COS 的R122 數圈， J12 端口電壓無法調零。 R37 是調節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 是調節Δ 通道的誤差電平及從COS 的J12 端口的輸出。

根據維護程序12，做開線自檢后，Δ 通道APACOR 的開線自檢燈DS4 點亮，關鍵在這里，可能會直接認為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， 進一步判斷故障出現在APACOR，LOG IF，COS。 更換Σ、Δ 通道LOG IF 的J1 輸入互換， 出現 “+5101”，“+5201”，“+5901” 告警。 “+5101”對應Σ 接收機、LIC、DTG、DEC、MIS-1。 相應故障轉移。 換回Σ、Δ 通道LOG IF 的J1 輸入。 由此判斷故障出現在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

將設備置于輻射關狀態，將COS 上的開關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。 根據維護程序13， 示波器上的脈沖幅度應為1.1V 至1.2V。 如果脈沖不再這個范圍內，則需要調整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LOG IF 增益測量圖

經測試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，調節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， 根據維護程序13 進行Σ 通道與Δ 通道增益調整。 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至， 再通過COS 的R9 和R122 將J11, J12端口的誤差電平調零。 設備恢復正常。

技術分析：因為LOG IF 中某一級對數放大器中的三極管損壞，造成其放大倍數不夠，影響正常的信號放大功能，導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、先外后內等基本原則。

遇到故障要先認真觀察， 即首先要觀察故障現象及工作環境，如故障的設備的表現現象、顯示的內容，然后觀察設備使用的電源、溫度情況，還有設備內部環境、灰塵、指示燈狀態等，最后觀察設備軟硬件配置，了解設備軟件運行狀態，以及軟硬件所占資源的情況。

觀察之后要先想后做，根據觀察到的現象，通過掌握的相關資料及知識，了解有無相應的技術要求、使用特點等。 然后，結合自身已有的知識和經驗來判斷故障原因，最后動手維護維修。

在具體動手排故的過程中需要考慮周全，細致入微。 帶有軟件部分的設備需要先排除軟件故障然后再查找硬件故障。這是因為硬件受軟件所控制，而軟件系統內任何細小的問題都可能造成硬件運行出現故障。另一方面，從軟件設置開始排查能夠更好地，更徹底地找到故障源。由于ALENIA 雷達是一部早期雷達，除有些參數需設置外，無軟件部分，而且故障現象針對硬件部分，所以本案例中未例舉軟件排查過程。

在排查硬件故障時，應先外后內的逐步排查，可以從設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，在檢測內部各個硬件。這樣的依據也是遵循了由易到難的原則，因為往往設備外部連接等故障的排除和解決方法都較為簡單，且花費時間較少，而檢測設備內部硬件不僅耗時耗力，而且對人員的技術要求及檢測所需的配置要求較高。

對于設備內部硬件的檢測，則需要確定故障存在的范圍，相關組件，再在設備硬件故障的范圍內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 結束語

本文首先闡述了LOG IF 組件的基本組成與功能，根據實際維護中所出現過的LOG IF 組件的故障進行了分析， 并且根據排故的原則總結了部分排故經驗以供維護人員分享。 希望本文對于ALENIA 二次雷達今后的維護和排故會帶來一定的幫助。

［1］蘇志剛.二次雷達設備[M].中國民用航空學院，1998

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