ALENIA一次雷达低功率告警的分析与处理

李永光

摘 要:20世纪90年代初,我国民航部门引进的意大利ALENIA雷达,分布在全国30多个机场,为空中交通管制发挥重大作用。经过长时间较为稳定的运行后,该雷达系统许多模块已经老化,进入故障多发期。其中,低功率告警是一次雷达比较常见的一种故障。本文对引起低功率告警的几种情况进行分析,并进行解决。

关键词:一次雷达低功率告警分析排除功率检测作用距离

中图分类号:TN95 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0003-02

ALENIA一次雷达(型号:ATC—33K)设备工作在S波段。由天线组、发射机(XMTR)、接收机(RCVR)、射频单元、宽带天线共用器和天线启动器/驱动器等单元组成。采用先进的数据录取、窄带数据传输及自适应技术。系统工作时,由接收机单元中的控制/录取器产生各种控制信号对系统进行控制,这些信号包括:触发信号、控制信号、数据信号及射频信号等。

1故障现象

雷达接收机面板的低功率告警灯(LDIR PWR 红色灯)亮,输入查看功率指令,液晶数码显示功率偏低(小于60)甚至为0,显示低功率告警,在VDU上观察可发现一次航迹数量较少或为0(与正常情况比较)。

2分析及解决方法

结合设备的日常维护维修经验,经过仔细分析、研究,总结出造成低功率告警的原因,大致有以下几种:(1)功率检测电路。(2)频率产生及驱动部分。(3)高压——速调管灯丝工作电压产生电路。(4)功率放大器件——速调管;以下分别对上述故障原因进行分析、排查解决。

2.1 功率检测电路

ALENIA一次雷达发射机由以下四个机柜组成如图1。

(1)高压机柜:为发射调制器提供三相电源和直流电压。(2)调制机柜:为速调管提供与RF脉冲同步的稳定高压脉冲。(3)速调管机柜:对RF信号进行功率放大。(4)波导机柜:将放大后的RF信号送到天线。

速调管输出信号被送到波导机柜,在波导机柜中进行功率耦合、衰减、晶体管检波,送到接收机的RXINT板,RXINT板将波导机柜送来的功率信号转换成数字信号后送往VERA计算机。在此过程中,如果检测头、RXINT板出现问题,都可能造成低功率告警。

检测头中容易故障的部件是二极管检波管,检测头有问题应优先检查检波管,将故障管更换即可。如果RXINT板没故障只是存在老化现象,则可以调整此板中的R27电位器(此电位器用于调整差分放大器的偏致电压)。对于同一功率的信号,通过调整此电位器可以改变在前面板显示的功率数值,从而可以排除因门限问题导致的低功率告警。

2.2 频率产生及驱动单元

接收机柜中的频率产生电路为系统提供所需的工作频率,经脉冲调制器后形成脉冲调制信号,送往速调管机柜经过滤波、A类、C类放大,再送到速调管放大。

2.2.1 频率产生电路

一次雷达以一定的频率发射和接收射频信号,该射频信号由晶体振荡器产生高稳定度的本机振荡信号,经8倍倍频器和2倍倍频器产生所需的工作频率,再经三路功分器处理。其中只要任一组件故障,就不能提供正常的工作频率,经过后面滤波器的滤波处理,就没有正常信号送往驱动预放大电路,造成低功率告警。

因频率产生电路引起的低功率解决方法,可用功率计测量各级功率,将结果分别与另一通道比较,逐级进行故障排除,即可发现故障所在。

2.2.2 调制电路

发射机以一定的脉冲重复频率(1000Hz)发射射频脉冲,晶体振荡器和倍频器产生的射频信号在送到发射机之前,还必须送往调制器。实际上该调制器只起到开关作用,由一个调制信号控制它的通断,从而形成一个受脉冲调制的射频信号。此调制信号由控制/录取器中的专用接口板DRIVERS(XA13)提供。DRIVERS板作为驱动器功能板,其中作为具有平衡输出的TTL驱动器中就有MODGATE(调制门)信号,该信号作为调制信号对调制器的通断进行控制。MODGATE信号来自此板的单稳态电路。DRIVERS只是对此信号驱动,不具备产生此信号的功能。此信号的产生是由VERA计算机、IMF板及PTG板共同产生。

执行接收机面板总清操作(按下CLR键)后,设备通过自检或自检逻辑进行检查,根据前面板液晶显示告警码,便可查找相应的故障板,更换故障件即可解决问题。

2.2.3 驱动及放大

射频信号从接收机送到速调管机柜,经过滤波器滤波、A类放大器放大,3DB衰减、C类放大器放大,产生最大为7.5W的射频脉冲信号,送往速调管进行功率放大。

如果怀疑驱动及放大电路有问题,可用功率计逐级测量功率,再与另一正常的通道相比较,也可尝试采用对换部件进行比较。其中有一点必须注意,因为A、B两个通道的工作频率不同,两通道唯一不能对换的是滤波器部分。如果对换A类或C类放大器不能排除故障,但问题恰是此放大器引起,就要查看放大器的工作电压是否正常。驱动预放大是一块组件,对换方便,排除故障也比较容易。

2.3 高压产生电路

三相主电源进入高压变压器(HVPS)和整流器,经过变换和整流后为调制器提供直流电压。该直流电压再通过充电变压器和串联二极管对脉冲形成网络(人工线PFN)进行充电。变压器的副级并联一组可控硅(SCR),当PFN人工线电压充至正常值时,充电脉冲便触发可控硅产生动作,结束充电,PFN所充的电压正常值约为20kV。

接收机送来的触发信号分两路到发射机,一路送往闸流管驱动电路进行放大,作为闸流管驱动使用;另一路送往参差控制逻辑电路,并通过脉冲形成调节器,对不同的PFN的触发进行充电控制及调整,最后进行参差变频处理。因此可避免因参差变频的不稳定性对PFN的充电幅度造成影响。

触发信号控制闸流管的导通,使PFN一端对地突然放电,PFN另一端连接的升压变压器的初级电位也突然降低,造成该级电位迅速下降,产生了一个大约负80V的电压,送往速调管阴极,为速调管灯丝提供工作电压。

闸流管在速调管灯丝电压产生电路中充当一个很重要的角色。闸流管是真空电子管,使用有效期短,可以说是Alenia一次雷达的耗材。为了降低成本,目前各地技保部门购买的是南京厂家产品作为备件。闸流管的好坏是直接影响速调管灯丝电压正常与否的一个关键因素。判断它的质量最直接的方法上机测试使用,通过辨别闸流管工作时的声音或者查看发射机面板上的并联二极管电流表值是否正常进行判断。影响二极管电流值当然还有其它方面因素,但闸流管质量问题比较常见,一般更换后故障可以消除。

前面提到当PFN充电至正常值时,通过充电控制脉冲触发可控硅来结束充电。所以通过控制此充电脉冲触发的时间,对充电电压进行调整。通过调整高压机柜中的可控硅电位调整器(高速盒上的Ｒ６６电位器)对充电电压进行控制,再通过充电电压调整速调管灯丝电压改变阴极电子注的参数,达到改变功率的目的。但Ｒ６６的可调范围有限,不能通过Ｒ６６进行大幅度功率调整。

2.4 功率放大器件——速调管

Alenia雷达所用的速调管是直射式６腔速调管。速调管是利用电子的渡越效应达到功率放大目的。谐振腔使信号在某一固定频率谐振,具有滤波作用。电子注在多腔管中不断加速达到谐振状态,最后输出所需的射频信号。电子注在穿越腔体管过程中,对电场进行感应,电场反过来作用于电子注,使电子注的功率不断增大,最终达到1.2Ｍw的峰值功率送往天线。对速调管唯一的操作是调整其谐振腔的谐振频率,而且6个腔的谐振频率必须一致,才能使功率达到最大值。速调管器件使用一段时间后必须考虑重新调整谐振腔。鉴于一次雷达是靠反射波来检测目标的,波形的好坏会影响一次目标的检测,所以在考虑功率取得最大时,也必须注意输出射频信号的波形。

3结语

以上对Alenia一次雷达低功率告警做出分析,为排除故障提供参考。该故障的告警码只提示发射功率偏低,并不像其它告警码能对故障板件进行定位。因此要求维护人员具备丰富的维修经验,逐级判断故障的关键所在,再进行解决。

参考文献

[1] 苏志刚.雷达信号处理[D].中国民航大学电子信息学院.

[2] ALENIA.SIR—M单脉冲二次雷达数据处理和—显示终端改造[J].空中交通管理,2009(7).

[3] ATC—33K一次雷达技术手册[S].民航总局雷达导航处(委托东北航管中心翻译).

[4] 中国民航通信导航设备运行、维护规程(节选)[S].民航总局空管局[1998]20号.