某型數/信處理機故障分析

桑龍

某型數/信處理機故障分析

桑龍

（海軍裝備部，甘肅蘭州730070）

某部隊在飛行訓練過程中，出現某型雷達數/信處理機報故障，飛機被迫返航。本論述簡要介紹了配裝某型飛機的某型雷達的組成、數/信處理機的功能及接口關系，針對在使用過程中出現的報故故障，對故障機理進行了詳細分析，并列出故障樹，按照故障樹進行了通電檢查和高低溫試驗，在低溫環境下復現了雷達數/信處理機報故故障，并通過進一步分析判斷故障點在數/信處理機機柜故障，最終確定機柜中100MHz傳輸低頻電纜屏蔽層損傷與地層不通，更換低頻電纜后進行低溫試驗，故障消失。經過試驗驗證后，解決了故障問題，消除了對飛機使用和安全的影響。

報故；機理；改進

某部隊在飛行訓練過程中，出現某型雷達數/信處理機報故障，飛機返航，任務失敗。

1　雷達的組成

某型雷達系統組成見圖1所示。

圖1　雷達系統結構框圖

信/數處理機作為雷達的一個重要組成部分，主要完成機載雷達的多種實時處理任務，按功能劃分為兩部分：信號處理單元（對外接口關系見圖2所示）、數據處理單元（對外接口關系見圖3），其組成見表1所示。

信號處理單元需完成的功能有：雷達回波信息的一次處理，提取目標信息，以及目標跟蹤的數據處理。

圖2　信號處理單元對外接口關系

數據處理單元需完成的功能有：完成對雷達系統內部各分機的協調、控制、并實現與系統外部其他航電子系統的交聯。另外，還負責維護整機運行時故障信息管理，以及在各種工作方式下完成雷達圖像的顯示和實時參數記錄功能。

圖3　數據處理單元對外接口關系

表1　信/數處理機組成表

2　故障機理分析

工廠技術人員與飛機地勤人員在機上對故障雷達進行通電檢查，確認信/數處理機故障，由于機上排故條件的限制，工廠對機上信/數處理機進行了更換處理，在機上對雷達反復通電檢查，確認故障排除，據此判斷信/數處理機故障，做返廠處理。

返廠后對信/數處理機進行通電檢查，并未發現外場出現的故障，考慮到試飛環境溫度為零下，因此決定對信/數處理機做高低溫工作檢查。

試驗條件：低溫-55℃，保溫4h，開機工作。

高溫+70℃，保溫4h，開機工作。

信/數處理機在低溫工作時出現信號處理單元4-3模塊～4-8模塊（DSP運算板）程序無法加載的情況，造成雷達信/數處理機報故，與外場故障現象一致。通過實時在線監測發現引起該故障的原因是4-1模塊（多功能載板）硬件復位引起的。

2.1故障樹

圖4　故障樹

2.2故障分析

信/數處理機中硬件復位信號由主控模塊和多功能載板模塊發出，主控模塊的復位信號對信/數處理機中所有模塊（4-1模塊～4-15模塊）進行硬件復位，多功能載板模塊的復位信號只對信號處理單元中所有模塊（4-1模塊～4-8模塊）復位。

信/數處理機多功能載板在正常工作下對信號處理單元各模塊進行時時監測，當信號處理單元中任意模塊出現硬件故障、程序無法加載、程序跑飛、數據流堵塞等情況時，多功能載板發出硬件復位信號對信號處理單元各模塊進行硬件復位，使信/數處理機在死機情況下重新正常工作。

復位信號的設計可減少信/數處理機在復雜工作環境下死機情況的發生，從而提高了信/數處理機的可靠性。

接收機輸出至信/數處理機的100MHz時鐘信號，是雷達各定時脈沖的基準時鐘也是信/數處理機數據流傳輸的時鐘，開機工作時多功能載板對該時鐘的頻率、幅度進行時時檢測。若頻率出現較大偏移會造成雷達定時脈沖的錯亂，當幅度小于800mv時將無法產生定時脈沖，并且也會造成信/數處理機數據流傳輸錯誤使得信/數處理機死機。當100MHz時鐘由于環境干擾偶發出現上述情況時多功能載板也會發出復位信號，對信號處理單元各模塊進行復位。

信號處理單元電源模塊為信號處理單元各模塊正常工作提供所需電源，當正常工作時，電源輸出的電壓紋波、幅度都會影響模塊的正常工作。

在外廠排故時由于更換了信/數處理機后，故障排除，因此可排除接收機輸出100MHz時鐘故障。

針對信/數處理機低溫工作時運算板程序無法正常加載，多功能載板不斷復位的情況，首先對故障機中4-1模塊～4-15模塊與廠內檢驗合格的信/數處理機中的4-1模塊～4-15模塊進行了互換，進行低溫試驗，試驗結果為原故障機中4-1模塊～4-15模塊在檢驗合格的信/數處理機中無故障，而檢驗合格的4-1模塊～4-15模塊在故障機中出現相同故障，因此判定外場故障機中4-1模塊～4-15模塊無故障，故障定位在信/數處理機機柜、信號處理單元電源模塊、數據處理單元電源模塊。

將信號處理單元電源模塊、數據處理單元電源模塊拆下分別進行低溫試驗，對輸出電壓、負載能力和紋波進行檢查，試驗結果指標均滿足要求，因此判定信/數處理機機柜故障。

對信/數處理機機柜中100MHz時鐘傳輸通路進行檢查，檢測結果100MHzSMA穿墻插座無損傷，而信/數處理機機柜中100MHz傳輸低頻電纜屏蔽層損傷與地層不通，更換低頻電纜后進行低溫試驗，故障消失。

低頻電纜作為100MHz時鐘的傳輸通路，傳輸損耗和屏蔽性能對時鐘的傳輸至關重要。當屏蔽層失效時在低溫下元器件性能下降致使100MHz頻率和幅度發生改變，使得多功能載板不間斷發出復位信號，造成信號處理單元各模塊一直處于程序加載狀態，無法正常工作。

3　解決措施和試驗驗證

工廠針對低頻電纜屏蔽層斷裂的問題在電纜制作上已進行了工藝改進，避免電纜在安裝拆卸多次后出現損傷。對故障機中所有原低頻電纜用采用新工藝制作的低頻電纜進行更換后，進行高低溫試驗、振動試驗，信/數處理機無故障，證明采取措施有效。

［1］丁鷺飛，張平.雷達系統［M］.西安：西安電子科技大學出版社，1984.

［2］丁鷺飛；雷達原理［M］.西安：西北電訊工程學院出版社，1984.

［3］戴樹蓀，等.數字技術在雷達中的應用［M］.北京：國防工業出版社，1981.

［4］張欣，葉靈偉，李淑華，等.航空雷達原理［M］.北京：國防工業出版社，2012.

［5］伊伏斯，里迪.現代雷達原理［M］.卓榮邦，等譯.北京：電子工業出版社，1991.

［6］史定華.故障樹分析［J］.自然雜志，1984（01）.

TN956

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.008

2016-5-31

桑龍（1976-），男，漢族，陜西西安人，碩士，工程師，主要從事裝備監造和管理工作。