Alenia SSR-M二次雷達接收機中AGC電路故障分析

呂 遠 / 中國民用航空中南地區空中交通管理局海南分局

Alenia SSR-M二次雷達接收機中AGC電路故障分析

呂 遠 / 中國民用航空中南地區空中交通管理局海南分局

本文首先介紹了Alenia二次雷達接收機中AGC電路的基本功能和信號流程，然后對AGC自動增益控制如何在電路中實現進行了介紹，最后根據AGC電路在日常工作中出現的故障及調整點和對目標的影響進行了詳細闡述。旨在為設備維護維修人員提供一條有益的分析思路。

Alenia SIR-M；AGC電路；電路分析；故障分析

引言

意大利ALENIA公司生產的SIR-M型單脈沖二次雷達上世紀90年代引進中國，在空中交通管制系統中發揮著重要作用。Alenia二次雷達目前由于工作年限長，都已進入故障多發期，本文介紹了二次雷達接收機中AGC電路的工作原理，詳細指出了針對AGC電路故障的調整點以及對目標的影響，通過調整故障點，改善雷達性能。

1.Alenia二次雷達AGC電路功能概述

AGC電路又稱自動增益控制電路，該電路的作用是通過接收來自COS組件的Σ、Σ/Δ修正誤差信號，進行自動增益控制，使Σ信號和Δ信號得到的增益處理保持一致。總體來說，它由APACOR、LOG IF、COS三個組件構成，對目標的后續處理有重要影響，如圖1所示。

圖1 AGC信號流程圖

APACOR相幅均衡組件主要功能是為了保證：Σ通道與Δ通道接收的測試信號相位相同；Σ通道與Δ通道接收的測試信號幅度相同；保證Σ通道與Δ通道的總增益恒定。

COS增益校準組件是Alenia二次雷達接收部分重要組成部件，主要完成的功能是：獲取Σ/Δ的值，用于雷達的角度信息的計算；獲取Σ/Ω的值，用于雷達接收旁瓣抑制功能；產生用于Σ和Δ接收通道的AGC控制環路的修正電壓，其中，Ω通道的AGC控制環路沒有使用。

LOG IF組件是一個60MHz的中頻放大器，用于將接 收到的信號進行壓縮放大。壓縮功能是通過對數放大器得以實現的。其對數功能表現為：輸入信號1dB的變化將在輸出產生20mV的變化。該電路對接收信號的幅度壓縮與傳統中頻放大器所用的STC放大功能不同，STC是通過時間也就是距離的函數來壓縮接收信號，而對數放大電路不需要時間參與幅度的壓縮。使用對數放大可較易得到和差信號，和通道的對數中放組件同時將中頻信號進行檢波得到對數視頻信號并送入控制錄取器。

2.Alenia二次雷達AGC電路如何實現自動增益控制

如圖2所示，首先，中頻Σ信號由J1端輸入AGC電路中，使相幅均衡組件APACOR的增益保持恒定。其次，Σ信號在增益校準組件COS中產生Σ和Σ/Δ增益控制信息，從相幅均衡組件APACOR的J3端輸入到自動增益控制AGC電路，AGC控制信號電壓來決定放大器的放大量變化，電路通過C12可以調整相位，通過R8可以調整幅度。

圖2 APACOR-Σ通道信號流程圖

如圖3所示，APACOR組件Σ通道AGC電路主要由CR1、CR2、CR3三個Σ信號幅度動態調節二極管和U1、U2、CR27~CR30四個限幅二極管，以及Q6Σ信號幅度動態調節三極管等為核心元件，再輔以一些電阻、電容組成。Σ通道AGC電路對Σ信號幅度的動態調節過程是：Σ信號從J1口輸入，經Q1的集電極輸出，經隔直電容C9到達CR1正極，AGC電路對CR1正極的Σ信號進行動態調節，以達到Σ信號幅度均衡的目的。來自COS增益校準組件的Σ增益控制電壓信號，由J3口輸入經U1和U2放大，放大倍數約43倍。Σ增益控制信號實際是Σ信號幅度與參考電壓的差值，理想情況這個差值為0V；AGC電路作用的動態范圍由CR27~CR30四個限幅二極管決定。當因溫度變化，電路的工作參數也發生變化，U2的6腳輸出，Q6基極輸入的電壓過大或過小時，CR27~CR30起作用，使Q6基極輸入點保持在1.4V至-1.4V之間；當U2的6腳輸出電壓在適當的范圍時，根據Q6基極輸入電壓的不同，Q6的導通電流不同，控制流過CR1~CR3的電流不同，從而控制CR1正極的Σ信號的大小動態變化，達到使Σ信號恒定的目的。

圖3 APACOR-Σ通道AGC電路圖

3.實例分析

3.1 故障現象

RMM顯示大范圍丟目標，差通道誤差電平無法調零，嚴重時，出現5101、5201告警。

3.2 電路分析

如圖4所示，從LOF IF對數中放組件J3口輸出的logΣ和logΣ/Δ信號至COS增益校準組件后，分別送至Σ通道和Δ通道的采樣保持電路，一方面，logΣ信號經過采樣保持電路U1處理后送往加法器U2，與參考電平進行加法運算，參考電平可通過變阻器R9進行調整。信相加后得出Σ信號和AGC控制號，該信號可通過J11端口進行檢測。Σ信號AGC控制信號由COS組件的J1端口反饋回APACOR組件進行AGC控制；另一方面，logΣ/ Δ首先經過50Ω的阻抗匹配，然后通過加法器與基準電平VR1送來的電平疊加送往采樣保持電路處理，再通過加法器與基準電平VR3送來的電平值進行疊加，得出Σ/Δ信號和AGC控制信號，最后由COS組件的J2端口輸出，其中AGC信號反饋回APACOR組件進行AGC控制，Σ/Δ信號可通過J12進行檢測。

圖4 AGC環路修正電壓產生電路

綜上所述，基準電平VR1和VR3是整個AGC電路實現自動增益控制的關鍵點，直接決定著相幅能否達到均衡狀態。如圖5所示為AGC電壓基準電路，提供VR1、VR2、VR3、VR4四個基準電壓，變化范圍在-6.6V~﹢6.6V之間，其中，VR1和VR3為Σ/Δ信號提供基準電壓，VR1進行前級誤差電平調零，VR3進行后級誤差電平調零，分別對應可變電阻器R11和R122。

圖5 AGC電壓基準電路

3.3 處理過程

通過對R110和R122的調整，依然無法將誤差電平調零。加延伸板進行帶電檢測，發現誤差電平調整電路的兩端輸出為-4.9V~﹢4.9V，與標稱值-6.6V~﹢6.6V不符，因此，根本無法調零。進一步檢測發現，誤差電平調整電路的基準電壓非常敏感，當碳膜電阻的阻值發生輕微變化時，電壓就會出現明顯偏差。將COS拆下靜態測量發現在電壓基準電路中有多處碳膜電阻出現老化，阻值嚴重偏離標稱值，將檢測到的老化電阻逐一更換后發現丟目標現象大幅度改善。

4.工作建議

此類模塊中的碳膜電阻已大多老化，建議盡量更換，但更換過程中，應先拍照留底，以免接錯接線柱。對于誤差電平無法調零的情況，可上電檢查誤差電平調整電路的輸出是否正常。本案例中確定了誤差電平調整電路的標準輸出為-6.6V~﹢6.6V。對于可勉強調整接近調零的模塊應加以關注，因為此時的調整裕度已經非常小了，如果溫度等環境因素改變后，模塊就會出現無法調零的現象。

5.結束語

本文對ALENIA二次雷達AGC電路的信號流程和原理進行梳理，對AGC電路功能進行分析，并且在此基礎上分析了AGC電路在日常工作中出現的故障以及如何排除故障，希望對同行能有所幫助。文中不妥之處，敬請批評指正。

[1]蘇志剛.雷達原理[M].天津：中國民航大學出版社，2007:56.

[2]蘇紅衛.SIR-M單脈沖航管二次雷達設備講義[Z].天津：中國民航大學繼續教育學院，2006:19.

[3]意大利Alenia公司，SIR-M TECHNICAL MANUAL[Z].1998