空管二次雷達信號輸出中斷故障處理

四川九洲電器集團有限責任公司 楊 彬 龍 燕 姚 卓

現階段，民航事業發展速度日益加快。對于二次雷達信號傳輸系統而言，電氣參數具備的穩定性與信號在收發機、天線間的傳輸緊密相關，駐波比故障屬于解決起來較為困難的問題，并且其也屬于反映射頻電纜、雷達天饋系統工作情況的關鍵指標，所以在雷達日常維護，相關工作人員必須密切關注駐波比的正常性。對此，本文主要對空管二次雷達信號輸出中斷故障處理進行了探討，以供參考。

空管二次雷達設備屬于我國現階段控制交通管理系統之中較為常用的監視類設備。在民航二次雷達系統中，饋線系統是和雷達收發機、天線陣相連接的唯一渠道，其使雷達信號傳輸的正常性得到了保證，雷達維修人員必須加深對饋線系統重要作用的認識。駐波比太高會增大饋線反射系數，從而減少天線輻射的有用波，嚴重的時候甚至會造成雷達設備停機。因此，在日常雷達維護維修中，對雷達各通道射頻電纜進行檢查使極為關鍵的一環。

1 基本概念

1.1 二次雷達

對于二次雷達而言，屬于無線電子辨認與測位系統，其組成部分有應答雷達、詢問雷達。

詢問雷達對電磁波進行發射的過程中，應答雷達能夠進行接收，并對應答電磁波進行發射，然后詢問雷達就可以結合接收到的應答電池進行各項工作，以此將測位和識辨的目的順利達到。一般情況下，詢問雷達固定在地面上，將其信號作為對波束脈沖進行掃描的編碼，應答雷達和脈沖本身就涉及代號編碼。應答與詢問脈沖相比之下，在載波頻率方面存在差異，能夠預防出現發射波誤收的情況。

1.2 駐波比

縱觀整個無線通信系統，若發射機與天線、饋線和天線之間的阻抗出現差異，則會產生高頻能量反射折回的現象，并與之前的干擾進行整合，進而誘發駐波。針對發射與入射波相位一致的范圍來講，電壓振幅較為集中，出現最大量的電壓振幅Vmax，誘發波腹的出現。若反射波和入射波相位相反時，電壓振幅兩者之間相減便會出現最小電壓振幅Vmin，誘發波節的出現。

另外，在振幅值方面，各點往往處于波腹與波節中。對于此種合成波而言，被稱之為行駐波。要想測量天線系統之中的駐波特點，人們對“駐波比”此概念進行了構建，一般情況下，饋線的駐波狀態以電壓駐波比VSWR和反射損失RL為指標。同時，天線輸入阻抗和駐波比概念之間存在一定聯系，在輸入端出現的阻抗被稱之為天線輸入阻抗。另外，天線輸入端電壓Uin和電流Iin之間的比便是天線輸入阻抗，或借助輸入功能表示：

由此可見，Xin與Rin在虛部以及實部方面相對應。而天線輸入阻抗指的是饋線負載阻抗，其和饋線的駐波狀態息息相關。而駐波比計算公式為：

上述計算公式中，R指的是饋線終端電壓發射系數。針對這一范疇的反射波來講，同空間平面波之間的差異較大，是波導、微帶線、同軸線和雙導線等中的反向行波。無反射波最佳狀態被稱之為匹配狀態，和VSWR=1，RL=∞db相對應。其意義主要體現在下述幾個方面：首先，這時候所有的入射功率均向天線傳輸；其次，此時不會產生反射波反射回振蕩源，并且不會對其頻率產生干擾。

1.3 饋線系統

一般來說，射頻通道的旋轉鉸鏈、切換單元、通道射頻電纜等，屬于二次雷達單脈沖雷達饋線的構成部分。對于單脈沖二次雷達反饋系統而言，連續射頻信號主要采取對單元錄取設備進行發射，形成P1、P2、P3定時脈沖，然后對其進行分解，劃分成P1、P2與P3兩組。P1和P3等相關信號主要通過∑通道形成，P2信號則運用Ω通道予以傳輸，并通過耦合設備對射頻切換單元進行傳輸，然后立足于射頻電纜以及旋轉鉸鏈，將其向LVA大孔徑天線之中進行發射。

2 故障情況處理

2.1 故障問題

某天，某單元使用二次雷達主備機控制面板的過程中，出現了錯誤代碼4702，此代碼的含義為信號輸出駐波偏高，雷達沒有雙機掉輻射、輸出信號。發出警告30s之后慢慢變正常，當天再一次發出警告，同時每次故障會連續出現30s。之后在運行過程中又出現諸多次這種情況。

2.2 排除故障

對通道信號輸出予以顯示，涉及較高的輸出比，該警告信息的出現，主要原因在于射頻線路、定向耦合設備、MIS-I等出現故障。對于信號在傳輸方面的雙通道公共部分而言，屬于產生故障的位置，所以造成此設備沒有主備機切換。詳細來說，故障排除過程為：第一，檢查饋線駐波比運行狀態，如圖1所示，之后將負載連接到Ω通道輸出端，（圖2中的①部位），發現設備處于正常運行狀態。鉸鏈Ω通道電纜上、下端（圖2中的②部位），可以看到在Ω通道的電纜頭腐蝕情況嚴重，所以懷疑可能是因為銹蝕造成，之后將設備停止運行，重新啟動后警告代碼再次出現，由此說明，故障發生在通道的射頻電纜。同時運用測試儀表設備，立足于射頻電纜輸出機柜端，測量駐波比，顯示4.5，銜接電纜頭以及旋轉鉸鏈等相關部位，因為銹蝕嚴重造成的Ω通道，駐波比較高。之后初步清除銹蝕情況后，發現雖然這種故障很快消失，但次日使用的時候仍會出現，所以更換Ω通道的電纜，發現能夠完全解決故障問題，在設備運行的兩個月時間里，一直都很穩定。

圖1 測試儀表及轉接線校準

圖2 排除故障流程圖

3 故障分析

此二次雷達設備經歷了十多年的運行時間，其運行時間已經遠遠超出了規定時間，此故障之所以出現，主要是因為室外元器件老化，同時發生銹蝕。詳細來說，即電纜頭產生了銹蝕的情況，同時越來越多，造成電纜頭短路故障、反射信號較大等現象較為普遍。系統一般工時狀態下，VSWR≤1.25，因反射信號較大，測量Ω通道射頻饋線VSWR，所得值為4.5，反射功率在25%以上，引起了設備出現雙機掉輻射，以及Ω通道之中VSWR在電壓駐波比方面的警告代碼，使得雷達信號中斷輸出。

針對有該設備和其它運行已久的設備的單位而言，重點分析老舊雷達設備運行時各安全風險，應注重維護，建議將下述幾個方面切實做好：

第一，重視設備部件產生的銹蝕狀況，并對設備可能會形成銹蝕的部件狀況進行全面、科學的分析，特別是就運行十五年以上的超過規定時間的運行設備，要著重檢查設備的銹蝕情況，并在固定的時間進行維護，第一時間把故障隱患消除。

其次，加強定期維護，并對維護內容進行優化與整合，重點檢查設備參數及性能是否改變、部件灰塵是否清掃干凈。

最后，認真配合設備維修中心，做好巡查，第一時間解決隱患以及問題，展現出預防性維護維修所具備的重要作用。

因為這一次在安裝時對產生銹蝕的電纜頭進行了防水密封處理，所以，沒有對電纜頭銹蝕狀況進行拆除檢查，進而很難發現此電纜頭內部銹蝕，同時每次出現時間較短，所以難以迅速將故障點找到。

總而言之，只要空管二次雷達信號在輸出過程中產生中斷問題，需要第一時間診斷故障和維修處理，同時應進一步強化其維修力度，在固定的時間對相關設備銜接逐漸的具體銹蝕程度進行檢查，從而第一時間把故障解決。此外，要定期開展維護工作，從而使設備運行參數的正常性得到保證。