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二次雷达发射信号流程解析及故障分析

2020-05-06周正

科学与财富 2020年5期

摘 要:对SELEX二次雷达发射部分的信号流程进行解析,在解析过程中了解每个板件在信号流程中所起到的功能,在深入了解过后,一旦出现故障时能迅速锁定故障点。本文结合工作中遇到的实际故障案例分析,通过现象明确故障点在发射部分,找出发射部分相关板件,通过信号流程逐级分析,并且列举了RF SOURCE、TXIP两个板件的故障,在以后二次雷达遇到此类情况时能有很好的处置流程,节省定位故障点的时间。熟悉雷达的信号流程、各个板件功能也是雷达从业者们工作中基本要掌握的知识。

关键词:SELEX二次雷达;告警;RF SOURCE;TXIP

0   引言

二十世纪民航事业迅速发展,而作为直辖市的重庆飞行流量也与日俱增,目前已经成为国内年航班吞吐量前十的机场。可想而知,民航重庆空管分局的压力也不小,对民航空管设备的要求也越发严格。本人就职于民航重庆空管分局的一碗水雷达站,一碗水雷达站始建于1992年,是空管分局的最早的一个雷达站,经过多年的更新换代,目前是使用的意大利生产的一二次合装雷达。本文着重介绍二次雷达,并且举出了工作中设备故障的两个实例,做到了一个很好的应急流程,为以后雷达相关故障的应急处置提供了一个通用的处理方法。

1  SELEX二次雷达发射部分板件功能及发射信号流程

在掌握发射的信号流程之前,我们先要了解一下发射机单元的相关板件以及它们的功能。

首先二次雷达发射机的功能是产生符合要求的发射RF脉冲,送到接收机单元1030MHz本振信号。而发射机单元主要包含以下7个部件:RF Source模块、驱动放大器模块(两块)、主功率放大器模块(两块)、辅功率放大器模块、TXIP模块、DETECTOR模块、电源模块。我们着重介绍一下前6块件的功能。

RF Source模块(射频源和调制模块):输出RF信号,包括1030MHz连续波输出,接收机本振信号;Σ发射通道RF信号输出,为已调制1030MHz信号; Ω发射通道RF信号输出,为已调制1030MHz信号。

DRIVER AMP(驱动放大模块):将来自射频和调制模块的功率电平为+15 dBm 的RF信号进行放大,产生两路功率电平为+46.5 dBm的输出信号。发射机框有两个同样驱动放大器模块,一个驱动主功率放大器模块,另一个驱动辅功率放大器模块。

MAIN POWER AMP(主高功放):主驅动放大器输出的两路SUM RF信号分别送到两个主功率放大器模块的输入端。两个主高功率分别放大驱动放大模块传来的+46.5dBm(约40W)主射频信号,并分别产生一路+61dBm(约600W)的输出信号,再通过一个90°合成器合成为一路64dBm(约1200W信号)的信号。

AUX POWER AMP(辅高功放):辅驱动放大器输出的两路RF信号直接送到辅功率放大器的两个输入端,两路RF信号的功率电平为+46.5 dBm. 辅功率放大器有两个输入接口,送入接口RF信号先经过微带线功率合成器合成后再进入放大链。

TXIP模块:发射机接口处理器模块负责S模式发射机和RPCM单元的通信。发射机接口处理器模块监测发射机的工作状态,并控制所有来自或送往发射机其他模块的信号。

DETECTION模块(检波器模块):检波器模块用于对主/辅发射机的正反向功率取样信号进行检波,由定向耦合器来的在此进行检波,视频信号送到TXIP模块正向功率和驻波比进行监视。

介绍完发射机相关板件功能,然后我们结合图1来解析下二次雷达的发射流程:RF SOURCE产生1030MHZ连续波信号给两个驱动放大模块进行放大,一路驱动放大模块信号送给两个主高功放模块再进行放大,两个主高功放模块的输出信号再通过一个90°合成器合成为一路的信号,另外一路驱动放大模块信号送给一个辅高功放模块进行放大输出一路信号;然后主高功放和辅高功放出来的两路信号都各自通过一个单向器送到一个两极带通滤波器,单向器用于为高功放提供一个稳定的输出负载,从而改善脉冲的形状,两极带通滤波器限制RF输出的频谱,控制脉冲边缘的形状。接着信号被送入位于机柜后部的循环器;再送到一个功率探测器,在这里信号被采样并送到检波器(DETECTION)进行检测,然后信号通过一个低通滤波器后输出到同轴电缆,经过同轴电缆信号送入到机柜顶部的CHANGOVER(通道切换单元);最后,选择主用信道的主辅信号通过同轴电缆送到天线塔的旋转铰链,再进入二次天线进行发射。

2  SELEX二次雷达故障实例

之前的内容介绍二次雷达发射部分的信号流程以及各个发射相关板件的功能,当掌握这些知识之后,我们处理故障的时间将会更快。下面我将分享我在实际工作中的两个故障应急处置的实例,以便大家更好的理解这些板件的功能,以及在后续能更加快速准确的定位故障点,给其他雷达从业者们进行一个参考。

实例1

现象:CMS监控上出现二次雷达A通道发射机RF S&M告警,同时A通道接收机出现RF&TO和LOG AND PD告警,下端显示框依次显示测试振荡器故障,对数和、差、控制通道故障,下变频和射频和、控制通道故障。查看二次雷达A通道设备,发现发射机告警灯亮,查看二次雷达SSR LCP监控,同样发现A通道告警。

分析与处置:这是一起多模块同时告警的故障,面对此故障时,可以猜想从是一处故障引发的多模块告警,我们从发射开始逐级排查,首先就通过发射机RF S&M告警,锁定RF SOURCE模块。通过分析,RF SOURCE模块用于产生二次雷达发射所需的和信号与控制信号以及接收机所需1030MHz射频信号。RF&TO(射频和测试模块)和LOG&PD(对数放大和鉴相模块)是接收机的两个模块,来自发射机RF SOURCE的1030MHz信号到达TO模块,一方面是在TO模块与60MHz信号混频产生1090MHz测试信号,另一方面是到达RF模块与接收的1090MHz信号混频,下变频成60MHz中频信号传输给LOG&PD处理如图2所示。 由于RF SOURCE模块故障,导致发射机无法产生1030MHz信号,使RF SOURCE出现告警,同时接收机因无法接收到1030MHz信号,无法合成测试信号,也无法将接收的射频信号下变频为中频,导致RF&TO模块告警,随后LOD&PD模块因无法接收到前级来的中频信号,于是产生了LOG&PD告警。最终,经过分析后,值班人员更换发射机射频模块RF SOURCE,更换模块后通过观察,告警消失,设备运行正常。

实例2

现象:二次雷达LCP上B通道的Modulation指示灯有红色告警现象,把LCP软件重启后该告警还是存在,之后把二次主备通道切换后该告警现象依然存在(无论是A主用还是B主用,B通道此告警一直存在)。但是通过观察本地飞机信号正常。

分析与处置:二次雷达LCP上“Modulation”指示灯所表征的状态是二次雷达发射的“调制”信息,二次雷达RPCM产生的发射脉冲(P1P2P3)在在RF SOURCE硬件模块处进行调制(RF SOURCE产生1030MHz载波), RF SOURCE硬件模块在进行调制时给出调制状态信息,传送给TXIP硬件汇总,在传送个监控电脑LCP,此状态监控为在线实时监测(实时刷新的)。针对以上现象,值班员通过技术分析后,利用仪器仪表对二次雷达B通道进行了在线测试(使用雷达自身的检测口,不会对在用设备产生任何影响)。在RF SOURCE调制模块后端进行测试,正确检波出脉冲P1P2P3,且脉冲参数符合指标。说明RF SOURCE硬件正常工作,调制功能正常。通过技术分析和前期已做工作,判断“Modulation”指示灯告警为虚告警,前期已经对软件进行了复位重启未消除,说明告警信息来自硬件模块。已知“Modulation”告警信息涉及 RF SOURCE和 TXIP两个硬件模块。按照先TXIP,再RF SOURCE的顺序,利用備件对两个模块进行更换测试。最后更换TXIP模块后,“Modulation”指示灯告警消失。

3  结束语

在雷达设备故障时,观察设备监控信息也是非常重要的提示,然后再观察设备上的指示灯,这样能让我们迅速定位到与故障相关的板件,然后再根据信号流程逐级进行分析,然后锁定故障点。信号流程以及各个板件功能也是我们这些雷达从业者们必须要掌握的知识,当故障排查中,遇到硬件故障,可以通过更换备件来消除告警,这两个实例的分析与处置也给大家提供一个好的借鉴。

参考文献:

[1]张尉,二次雷达原理[M].北京:国防工业出版社,2009:183-186.

[2]SELEX公司.SELEX二次雷达技术资料[D].意大利.SELEX公司,2010.

作者简介:

周正,出生年月:1993年8月22日,性别:男,民族:汉族,籍贯(精确到市):四川南充,当前职务:机务员,当前职称:助理工程师,学历:本科,研究方向:雷达.