雷神雷達通過視頻時鐘板進行正北校準的方法

梁朝輝

摘 要：二次雷達的正北標記對二次雷達的運行極其重要，只有確定了參考方向，二次雷達的點跡錄取器才能準確的找出雷達目標相對雷達站的方位和距離。文章主要介紹正北標志的重要性、雷神雷達通過視頻時鐘板來調節正北標志的方法、并延伸擴展雷神雷達的視頻時鐘板的其它功能。希望通過這篇文章，跟大家分享本人在工作中對雷神雷達的一些工作經驗。

關鍵詞：視頻時鐘板；正北校準；雷神雷達

中圖分類號：TN958 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）09-0116-03

Abstract： The correct north mark of the secondary radar is very important to the operation of the secondary radar. Only when the reference direction is determined， can the spot track recorder of the secondary radar accurately find the azimuth and distance of the radar target relative to the radar station. This paper mainly introduces the importance of the north mark， the method of Raytheon radar adjusting the north sign by video clock board， and extends the other functions of Raytheon radar video clock board. Through this article， I hope to share with you some of my work experience on Raytheon radar.

Keywords： video clock board； north calibration； Raytheon radar

1 研究背景

隨著民航空管事業的發展，目前基本所有的管制片區已經滿足雷達管制條件。由于民航雷達的運行可靠性強、可覆蓋的范圍大，雷達成為空中交通管制的重要設備。雷達管制大幅度縮小了飛機飛行間隔，更有效的利用了空域，尤其在這個航班量持續增長而航班正常性要求卻更加嚴格的環境下，空域的有效利用顯得更為重要。而雷神CONDOR MK2D型雷達的開放運行多已超過十年，按常規民航雷達正常十五年的設備生命周期，目前這段時期正是處于故障頻發的時期。此次南寧雷神CONDOR MK2D型雷達因天線系統的維修而需要重新進行正北方向的校準。正北標志的調節可以使得雷達目標融合正常，只有找到準確的正北標志，二次雷達的錄取器才能正確的輸出目標相對二次雷達站的方位和距離，同時多部雷達系統的雷達數據在自動化終端才可以更好的進行目標融合處理而不出現假目標，影響管制員的工作。

雷神雷達的信號流程主要是通過模式產生器（Mode Generator PEC）分別產生A/C模式的脈沖加載到驅動模塊（Driver Module）產生的1030MHz的驅動信號，再送往低占空比放大器（LDPA）進行兩次的功率放大從80W放大至3.8kW，傳輸至發射接口單元（TX Interface）再通過射頻切換單元（RFCO）經天線進行發射對航空器發出詢問；航空器收到詢問脈沖，會分別根據收到的A/C模式的詢問應答識別碼和高度碼的數據經天線返回至雷達詢問機柜。應答數據從天線經射頻切換單元（RFCO）傳輸至發射接口單元（TX Interface）后會通過環流器到∑、△、Ω接收機（Receiver），應答信號再在接收機接口單元（RX Interface）與驅動模塊（Driver Module）產生的1030MHz的本振信號產生混頻得到60MHz的中頻信號傳輸至視頻時鐘板（Video and Timing Board），在視頻時鐘板（Video and Timing Board）作數據處理，產生合成目標后送到應答解碼板（REPLY DECODER）作和視頻幅度處理及和差比處理，再經點跡錄取器（Plot Extractor）產生各種格式的飛機點跡輸出而在各個數據口進行數據輸出。

雷神CONDOR MK2D型雷達的視頻時鐘板（Video and Timing Board）在詢問機里主要實現以下功能：產生8bit、16M的時鐘信號；在發射機和接收機內分配時鐘信號；產生方位補償數據；接收量化視頻和相位檢波數據；產生合成目標；產生自檢目標數據；分配方位數據；按要求產生合成的方位模式代碼和觸發；作為接口從接收機接收信號和從模式產生器的時間控制至應答解碼板；方位數據、觸發和時鐘的監視；發送APM觸發信號至模式產生器啟動APM；雷達系統的軟件復位。

2 正北校準的意義

正北校準，就是一個方向的參考標準，類似于我們在測高度的時候需要商定一個參考標準，這個海平面就作為參考標準。所以正北校準，就是我們在方向上確定以正北方向為基準方向而對設備進行的方向校準。

確定二次雷達的正北基準對二次雷達系統的應用使有著重大意義，因為只有確定了基準方向，二次雷達系統的點跡錄取器才能根據基準方向加上偏離基準方向的方位偏差角度從而正確的計算當前目標相對于雷達天線的方位。每一部雷達都可以掃描其作用半徑范圍內的空域目標，而為了在自動化終端進行目標的融合處理，需要確定統一的正北基準方向，多部雷達的目標才可以在自動化相互融合而不產生目標分裂等假目標。

3 雷達角度的作用及產生過程

雷達天線的掃描脈沖向空域四周發射，捕獲飛機目標后，飛機目標接收到雷達的詢問經內部處理之后發射應答脈沖。飛機的應答脈沖與雷達的詢問脈沖間存在一個基準軸偏置角。基準軸偏置角的作用是通過偏置角的調整得到飛行目標相對雷達的準確方位角。

基準軸偏置角OBA表是由一系列由和差比數值SDR （Sum/Difference Ratio）與天線瞄準軸之間的偏差得到的表格數據。通過處理接收到的∑波束與△波束進行數據處理得到和差比SDR，再通過查找OBA表得到偏離瞄準軸角度的數值。所以目標方位實際是由單脈沖基準軸偏置角加上當前天線瞄準軸方位的角度？茲。

4 正北校準的原理及操作方法

4.1雷神雷達通過視頻時鐘板進行正北校準的原理

（1）先通過進入雷達系統的透明模式輸入相應指令可以查看雷達系統內部設置的應答機方位偏置角角度。

（2）將視頻時鐘板的跳線開關重置為零，之后測試目標在顯示屏上應答機的方位角度為初始角度。

（3）兩個角度之間的差值就是設置視頻時鐘板的跳線開關所對應的角度。按一個圓周有360°，對應的方位脈沖計數值為16384。再按等比關系，算出兩個角度之間的差值對應的方位脈沖的計數值。

（4）對這個所得的數值進行二進制的轉化后得到一個14位的二進制數字串，參照設備維修技術手冊，對應視頻時鐘板的14個跳線開關LK30-LK43。按短路為0，開路為1的設置規則對跳線開關進行相應的短接處理。

（5）將視頻時鐘板插回詢問機卡槽位置，開啟雷達詢問機后在目標顯示屏觀察應答機目標方位是否校準完成，即觀察雷達目標的航跡是否均勻分布在地圖航線上。

（6）對另一通道的視頻時鐘板的跳線開關執行同樣的操作，再插回詢問機卡槽后開啟詢問機通道觀察應答目標方位是否正常。

4.2 雷神雷達通過視頻時鐘板進行正北校準的操作

（1）先在之前標志放置應答機（Site Monitor）的地方放置應答機天線并開機應答機（Site Monitor），設置四字代碼為7777，延時為2800us。

（2）以雷神雷達A通道為例，在雷神雷達的CMS上點擊登錄框后以控制者身份登錄系統，在A通道單擊詢問機框選擇進入透明模式后（Transparent Mode），在keyboard對話框選擇enable輸入，輸入DDP 20 06指令可以查看之前雷達應答機方位的方位偏置角（Site Azimuth）設置值A為224.53°。

（3）關閉詢問機機柜電源，從機柜抽出視頻時鐘板

（Video and Timing Board）板卡，戴好防靜電手環將視頻時鐘板（Video and Timing Board）上的LK30-LK43跳線全部短接使得偏置值置零。其中設置規則是短路為0，開路為1。

（4）插好視頻時鐘板（Video and Timing Board）板卡至相應槽位，合上詢問機電源開關，開啟詢問機，在雷神RMM上測量現在所得的應答機（Site Monitor）目標代碼7777的方位角度B為246.25°。

（5）將方位角B減去方位角A得到偏差夾角C為21.72°，利用360°減去夾角C，然后算得偏置角D為338.28°。

（6）通過查找詢問機設備維護手冊資料，按一個周期360°存在有16384個ACPs方位脈沖，將所得的偏置角D代入換算算得對應的ACPs方位計數脈沖值（Azimuth Count Pulse）=15398.4987，取整為15398，轉化為二進制數：11 1100 0010 0110（補齊至14位，若不夠14位，在前面補0；此處已經滿足14位，則不需要再補0）。此處14位二進制數字對應14個跳線開關的連接方式。

（7）關閉詢問機，從機柜抽出視頻時鐘板（Video and Timing Board），將視頻時鐘板（Video and Timing Board）的LK30-LK43的跳線按11 1100 0010 0110順序接好，其中的規則是短路為0，開路為1。

（8）之后插好視頻時鐘板（Video and Timing Board）至母板對應的卡槽位置，開啟詢問機，在雷達維護監控顯示器RMM上查看目標航跡正確分布在地圖的航路上。

（9）同樣的，對另一個通道的詢問機的視頻時鐘板（Video and Timing Board）進行同樣等值的偏置角設置，切換至另一通道在線工作并在RMM上切換通道觀察目標航跡分布情況。至此整個雷達系統恢復正常工作。

4.3 雷神雷達視頻時鐘板跳線的分工意義

雷神雷達的視頻時鐘板可以實現的功能還有很多，其中LK18、LK19可以共同設置同步方位旋轉速度，其中00代表7.5rpm，10代表10rpm，01代表15rpm，11代表20rpm。LK23-LK27共同設置天線旋轉速度。LK45允許合成目標數據在應答解碼板直接接入系統。LK49-LK56共同設置空白視頻延遲時間。LK57-LK63共同設置空白視頻脈沖寬度間隔。另外，可以看到，如果需要調整設置雷達天線的轉速，除了要在逆變器單元（Inverter Unit）設置調節天線的轉速，還需要在視頻時鐘板（Video and Timing Boar

d）使用跳線改變LK18、LK19的連接方式才可以正常的投入使用。

5 結束語

通過此次雷神雷達的方位調整，即正北校準的操作在設備維護手冊里并沒有詳細的操作指引，通過大家對維護手冊的研讀，在手冊里查找到有效的信息并把其中的邏輯關系組織起來。綜合來看，雷神雷達的運行相對其它雷達來說還是比較穩定的，已經走到了設備生命周期的后半階段，我們前期理論知識的學習和積累將可能會在未來的五年內經受考驗。在之后的工作時間，可以更多的利用時間學習這些維護手冊的知識，慢慢的有效積累才可以在將來更多的承擔維護任務。我們更多的參考應該是故障的維修過程中解決困難的思路，我們處理問題的出發點應該朝著更方便我們解決問題的方向出發。同時，拓寬思路，從新的角度去看待問題，從而能解決問題，這樣的方法也可以應用到其它雷達的方向校準維護。

參考文獻：

[1]Equipment Manual for Condor MSSR Interrogator 808136/008[Z].

[2]嚴浩.二次雷達與測試應答機相對位置的計算方法[J].空中交通，2015（5）：20-22.