SELEX一次雷達射頻信號鏈路分析及故障解析

曾強

民航重慶空管分局技術保障部

SELEX一次雷達射頻信號鏈路分析及故障解析

ANALYSIS ON RF SIGNAL&TROUBLESHOOTING IN SELEX PSR SYSTEM

曾強

民航重慶空管分局技術保障部

目的：對SELEX一次雷達的射頻信號從產生到發射至天線部分的整體信號流程及部件功能有一定的了解，并對實際工作中遇到故障時的檢修思路提供一定的幫助。方法：通過對我國民航應用較多的SELEX ATCR-33S一次雷達的射頻信號整體流程詳細介紹，結合工作中遇到的實際故障案例分析。結果：總結出現該類故障時對射頻鏈路進行逐級功率測量和供電分析是維修此類故障最常用以及最簡便的方法的維修思路。結論：指出熟悉部件功能、信號流程、各個測量點及其正常功率參數、各個模塊供電是工作中必須掌握的知識。

一次雷達；ATCR-33S；射頻鏈路；低功率告警；射頻告警

引言

隨著航管二次雷達、ADS-B、多點定位系統等技術的發展，航管一次雷達在民航空管系統中的使用越來越少，但是一次雷達作為主動監視設備，從安全角度考慮，是二次雷達和ADS-B等協同監視系統無法替代的，在日常工作中不能因為一次雷達的使用少而忽視對一次雷達的學習及了解。而射頻信號的產生是所有雷達探測的開始，了解一次雷達射頻信號的產生鏈路對設備維護、維修有著至關重要的作用。

1 射頻信號產生鏈路流程

SELEX ATCR-33S一次雷達射頻信號鏈路可以分為接收機部分（產生發射頻率）和發射機部分（功率放大）。

射頻信號產生首先從COHO板開始，其產生的30MHZ連續波COHO信號被分成五路輸出，其中與射頻信號產生相關的一路信號（COHO板的J6口）送到EXPANDER板中，信號在該板里進行非線性調制，得到10μs的短脈沖和100μs的長脈沖。值得注意的是，該處的載波仍為30MHZ。在該板采用非線性調制得到長短脈沖的目的是因為SELEX一次雷達采用的是固態發射機，晶體管放大器不同于電子管，做不了那么高的功率，為了保證雷達的探測范圍（60海里），在功率降低的情況下就需要增加發射時間，增加發射脈沖寬度，以攜帶更多的能量，所以需要100us的脈寬。但是這就出現了一個問題，由于雷達采用的是收發一體天線，在發射時就不能接收，根據雷達原理就可以發覺，發射100μs后進入接收機的信號是50μs以外的目標回波，這樣會造成15000米的探測盲區，這對于雷達來說是不可接受的，于是就采用了長短脈沖的方式解決這個問題，先發射一個10μs的短脈沖再發射100μs長脈沖，這樣在長脈沖發射的時候接收機就可以處理來自于短脈沖的回波，探測盲區縮短到1500米，也就很好的解決了這個問題[1]。

EXPANDER板輸出的信號被送到ATT中進行可控制的衰減后送到640/670MHZ產生器中，該產生器自身有一個晶振，產生670MHZ信號，把該信號送到送到670MHZ分配器，分配成多路，其中一路回到自身的混頻器，與TTA送來的30MHZ NLFM脈沖調制信號生成640MHZ信號輸出。670MHZ分配器接收來自640/ 670MHZ產生器輸出的670MHZ信號，將該信號分配為3路，1.分配回640/670MHZ產生器，用于生成640MHZ信號，2.分配到接收機的2個PRE-IF用于降頻生成30MHZ第二中頻信號，3.分配到另一通道的670MHZ分配器，用于信號的共享。640MHZ信號被送到混頻器中，與STALO輸出的高頻信號調制得到射頻脈沖，射頻脈沖經過MPA的放大后分成兩路，一路送到送到發射機進行放大并發射；一路是TTG信號，經過一個TTG開關送到接收機機柜后的TTG DISTRIBUTOR（TTG信號分配器）送往天線和各接收機通道。

送到發射機的一路就進入射頻鏈路的發射機部分。首先通過RF SWITCH選擇主用接收機的射頻信號送入RF DRIVER內，RF DRIVER處可調整輸入輸出功率大小，以保證進入HPA DRIVER（即驅動HPA）內的功率在容許范圍內。HPA DRIVER首先對射頻信號進行預放大，在通過RF DIRVER到達下一級功放，此處為8個HPA（高功率放大器）分別對射頻信號放大后再合成，最終產生傳輸至天線的發射信號[2]。

2 故障實例

以上為SELEX一次雷達射頻信號產生鏈路信號流程及部件組件功能的基本介紹，通過分析該信號產生鏈路即可排查解決大部分發射部分故障。以下通過一個故障排查實例來分享本人在射頻鏈路部分出現故障時的維修思路，以供同行在一次雷達的相關維修工作上作為參考。

2.1 實例1

現象：發射機開輻射時本地控制面板上出現低功率告警，監視顯示器上無信號。

分析處置：第一步在發射機控制面板上查看驅動HPA和放大HPA的狀態，未發現HPA有任何告警及故障顯示，暫且先排除HPA故障的可能；第二步轉而檢查射頻產生部分故障的可能，首先測量MPA輸出的功率，即圖1中MPA連接的環形器J13處的功率，測得該處在開輻射情況下峰值功率為15.628dbm，而根據維護資料的說明，該處功率正常情況下應≥19dbm,于是又向前級檢查，測得640MHz輸出（圖1的640/670MHZ GENERATOR J6處）平均功率為19.3dbm，符合資料中說明的≥19dbm，測量STALO輸出（圖1的STALO的J3）平均功率為16.1dbm，符合資料中說明的≥15dbm，此時可以判斷MPA故障，于是更換MPA，更換后測量MPA輸出功率在開輻射情況下峰值功率為21.5dbm，符合資料要求，開機工作后開輻射告警消除，監視顯示器上信號正常。

2.2 實例2

現象：一次雷達接收機射頻告警。

分析處置：一次雷達接收機LCP上顯示接收機A通道RF/IF單元告警，提示STALO和EXPANDER組件故障。第一步在LCP上對故障告警信息復位，看是否是虛告警，復位后故障信息依舊，加輻射觀察無信號，確認故障存在；第二步根據故障信息以及技術資料對告警信息的處理程序，擬更換STALO和EXPANDER組件，因無備件，所以采取A、B通道互換的方式來確認板件是否故障，先把B通道的組件換到A通道上，結果告警依然存在，于是又將A通道的組件換到B通道上，無任何告警，開機工作正常，說明STA?LO和EXPANDER組件正常，告警不是由這兩個組件引起的；第三步進行全流程功率測量查找最終故障點，從前面結果分析認為故障可能是由于RF鏈路中的某個組件故障造成，而監控軟件對于故障點的定位不準確，于是對整個RF鏈路進行功率測量，查找最終故障點。從RF鏈路輸出端一級一級往前測量功率，得到的最終結果是RF輸出端功率（機柜頂部J13接口）遠遠低于正常值，640/ 670MHZ產生器J6口（640MHZ輸出）遠遠低于正常值，670MHZ分配器J3口（該信號為670MHZ分配器輸出到640/670產生器的信號）功率基本正常，TTA組件J2接口（該處為經過TTA衰減后輸出到640/670MHZ產生器的30MHZ信號）無功率輸出，EXPANDER組件J4口（該處為經過EXPANDER板非線性調制后的30MHZ信號）無功率輸出，COHO組件J6口（該處為COHO產生輸出到EX?PANDER板的30MHZ信號）功率輸出正常。經過以上測量，已經可以確認故障點在EXPANDER組件處，但是EXPANDER組件在維修之初已經確認為正常的，且該組件的3個輸入信號J6（30MHZ輸入）、J3（時鐘信號輸入）、J2（觸發信號輸入）經過測量后也都確認正常，故推測EXPANDER兩個串口接口與總線連接可能存在問題，由于該連接處有大量線路，線路情況十分復雜；第四步排除模塊供電，在資料的查找過程中發現EXPANDER板25針串口針腳信號內有3個電源輸入（±15V和＋5V直流），測量這3個電源電壓，±15V電壓正常，＋5V電壓測量出來只有2.76V，該處電壓不正常。但奇怪的是RF/IF單元電源組件只輸出±15電壓，且最開始就檢查過該模塊輸出電壓正常，于是根據電路圖仔細查找該5V電源來自何處，最終找到該電源來自射頻部分的電壓調整模塊（VOLT?AGE REGULATOR）P/N 414301A1，該模塊把來自RF/IF單元電源模塊的±15電壓轉換為±5V電壓輸出給EXPANDER、TTA以及STALO組件使用，由于該模塊既無測量口也無指示燈，無法判斷好壞，只好更換該模塊，更換后開機告警消失，開輻射觀察信號正常，最終確定該模塊故障。

3 結束語

在射頻故障的維修中，測量功率是最常用的方式，所以熟練使用功率計以及了解信號流程，熟知各個測量點的功率參數是每個維修人員在平時學習中必須掌握的基本知識，同時也不要忽視供電線路的了解，供電是每塊板件正常工作的基本，當故障排查過程中確定是某板件故障時，可以通過更換正常板件的方式來判斷是否是供電引起的問題。

[1]丁鷺飛，耿富錄，陳建春.雷達原理[M].4版.北京：電子工業出版社,2009:264-293.

[2]Selex公司.Selex一次雷達技術資料[Z].意大利.Selex公司, 2010：156-373,526-548.