SELEX一次雷達功率合成器對發射機性能的影響

空管一次雷達（PSR）是ATC系統監視空中飛行情況的重要信息源之一。隨著雷達技術、計算機技術和電子技術的飛速發展，PSR已經從早期的磁控管雷達發展到現代全固態雷達。ATCR-33S是近程雷達主要用于監視和跟蹤飛機的起降。本文主要分析ATCR-33S發射機當中HPA模塊故障原因以及功率合成器對HPA模塊的影響。

【關鍵詞】一次雷達 HPA 功率合成器

1 ATCR-33S概述和發射機的簡介

ATCR-33S是意大利SELEX公司研發的一種高性能雷達。這套雷達具有以下特征：全固態發射機、雙（高、低）波束、雙（長、短）脈沖、全相參AMTD技術、獨立的氣象通道技術、點跡/航跡處理、現場監控和遠程監控技術、雙套冗余結構，在線維修。它工作在S波段，具有兩個發射頻率，分別是：2775MHz和2815MHz。PSR使用數字脈沖壓縮技術，在不減少脈沖寬度和增加發射功率的情況下，得到一個很高的距離分辨率。

發射機是由驅動單元和放大單元組成。驅動單元的功能：選擇來自接收機發射脈沖。放大單元是接收來自驅動的發射脈沖將其功率放大到9.5Kw。驅動單元是由電源模塊，RF驅動模塊，RF功率檢測模塊，HPA驅動模塊，MCA模塊，散熱模塊，兩個變壓器組成。放大單元主要是由RF功分器、RF合路器、HPA模塊、數據總線、散熱模塊組成。

2 功率合成器原理

功率合成器利用多個功率放大電路同時對輸入信號進行放大，然后將各個功放的輸出信號相加這樣得到的總輸出功率可以遠遠大于單個功放電路的輸出功率。合成器接收來自HPA8路高功率信號，并且將8路信號耦合成一路輸出，其結構原理是7個兩路功率合成器級聯而成，是典型的并聯饋電網絡結構，并且每一路傳輸路由當中，反射回來的信號被假負載吸收，如果假負載燒壞了，反射功率將會破壞前級電路。功率合成器有八個輸入端口，其中1和2，3和4，5和6，7和8，它們之間的隔離度與1和3，1和5之間隔離度是不一樣，這是依據廠家設計標準來定義。

3 發射機故障現象

巡視時發現發射機放大單元HPA面板LOP紅燈指示，POW、RAD指示燈輪流閃爍。HPA工作正常的時候LOP正常時候指示燈是滅的，POW、RAD指示燈綠色。LOP紅燈顯示表明該HPA模塊RF放大功率較低。在DPC軟件控制面板上查看發射機狀態，“Degraded”紅燈指示，“2dB”紅燈指示，“AVAILABLE POWER”功率柱指示下降，在LCMS軟件上查看發射機狀態“Available Power Level More Than 2dB Below Nominal Lev”。在HPA模塊面板上重啟該模塊后HPA模塊面板上依然LOP紅燈指示，POW、RAD指示燈輪流閃爍，初步判斷該HPA放大鏈路故障，將該模塊關閉。

4 故障分析和處理

4.1 故障分析

目前出現4個HPA模塊故障，每一個模塊故障現象都是一樣，導致發射機現在不能以滿功率工作，但是作用距離依然保持不變。首先，信號在HPA當中以高功率放大，受溫度影響，可能導致放大電路當中功放管燒壞，直接導致HPA功能失效。HPA模塊面板上有溫度檢測口，使用萬用表測量檢測口電壓并根據公式T=Vi *100-273，溫度均在正常范圍之內。接著，根據信號路由和功率合成器結構原理來分析，由于4個HPA模塊都是出現相同的故障現象，信號從HPA出來以后的信號屬于大功率信號，一旦有強反射信號進入到HPA模塊肯定會將該模塊燒毀。

4.2 故障處理

使用儀表檢測任意兩個合成器輸入口之間隔離度。具體步驟如下：

（1）在安捷倫模擬信號發生器產生2775MHz，幅值為14dBm的信號，選擇合成器上任何一個RF輸入口，將該信號注入，并選取其它RF輸入口，使用安捷倫峰值功率計測量該口的功率。

（2）在安捷倫模擬信號發生器產生2815MHz，幅值為14dBm的信號，選擇合路器上任何一個RF輸入口，將該信號注入，并選取其它RF輸入口，使用安捷倫峰值功率計測量該口的功率。

根據合成器的結構，針對性地選擇RF輸入口來測量其隔離度，最終結果如表1所示。

根據表1分析，兩個相鄰的RF輸入口之間的隔離度沒有達到廠家標準，說明假負載不能夠吸收發射回來的功率，從而判斷是由于合成器里面的假負載已經燒毀，不能吸收反射回來功率，導致反射功率直接進入HPA模塊將其燒毀。接下我們使用Rohde&Schwarz射頻分析儀的網絡分析功能測量假負載的VSWR。選取其中兩個假負載，在頻率為2775MHz時，VSWR分別為：17.3和17.83，在頻率為2815MHz時，VSWR分別為13.92和14.33，根據數值可確定假負載已經燒毀。

4.3 總結

本次故障檢修過程當中，排除溫度對HPA模塊的影響，根據發射機信號路由和合成器原理，最后推斷出故障所出現的地方，并通過儀表測量的數據來驗證推斷的正確性。合成器在RF信號傳輸過程中起著重要的作用，如果發生故障，不僅不能將前級的信號傳輸到下一級，還會將反射的信號引入前級，破壞前級電路。

參考文獻

[1]ATCR33S_TRANSMITTER UNIT TM-09M/E1440，2010.

[2]ATCR33S_RECEIVER GROUP TM-10M/E1564，2010.

作者簡介

王冠之（1990-），男，海南省瓊海市人。大學本科學歷。現為民航三亞空管站助理工程師。研究方向為電子通信。

作者單位

中國民用航空三亞空中交通管理站 海南省三亞市 572000