SELEX一次雷达功率合成器对发射机性能的影响

空管一次雷达（PSR）是ATC系统监视空中飞行情况的重要信息源之一。随着雷达技术、计算机技术和电子技术的飞速发展，PSR已经从早期的磁控管雷达发展到现代全固态雷达。ATCR-33S是近程雷达主要用于监视和跟踪飞机的起降。本文主要分析ATCR-33S发射机当中HPA模块故障原因以及功率合成器对HPA模块的影响。

【关键词】一次雷达 HPA 功率合成器

1 ATCR-33S概述和发射机的简介

ATCR-33S是意大利SELEX公司研发的一种高性能雷达。这套雷达具有以下特征：全固态发射机、双（高、低）波束、双（长、短）脉冲、全相参AMTD技术、独立的气象通道技术、点迹/航迹处理、现场监控和远程监控技术、双套冗余结构，在线维修。它工作在S波段，具有两个发射频率，分别是：2775MHz和2815MHz。PSR使用数字脈冲压缩技术，在不减少脉冲宽度和增加发射功率的情况下，得到一个很高的距离分辨率。

发射机是由驱动单元和放大单元组成。驱动单元的功能：选择来自接收机发射脉冲。放大单元是接收来自驱动的发射脉冲将其功率放大到9.5Kw。驱动单元是由电源模块，RF驱动模块，RF功率检测模块，HPA驱动模块，MCA模块，散热模块，两个变压器组成。放大单元主要是由RF功分器、RF合路器、HPA模块、数据总线、散热模块组成。

2 功率合成器原理

功率合成器利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大，然后将各个功放的输出信号相加这样得到的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率。合成器接收来自HPA8路高功率信号，并且将8路信号耦合成一路输出，其结构原理是7个两路功率合成器级联而成，是典型的并联馈电网络结构，并且每一路传输路由当中，反射回来的信号被假负载吸收，如果假负载烧坏了，反射功率将会破坏前级电路。功率合成器有八个输入端口，其中1和2，3和4，5和6，7和8，它们之间的隔离度与1和3，1和5之间隔离度是不一样，这是依据厂家设计标准来定义。

3 发射机故障现象

巡视时发现发射机放大单元HPA面板LOP红灯指示，POW、RAD指示灯轮流闪烁。HPA工作正常的时候LOP正常时候指示灯是灭的，POW、RAD指示灯绿色。LOP红灯显示表明该HPA模块RF放大功率较低。在DPC软件控制面板上查看发射机状态，“Degraded”红灯指示，“2dB”红灯指示，“AVAILABLE POWER”功率柱指示下降，在LCMS软件上查看发射机状态“Available Power Level More Than 2dB Below Nominal Lev”。在HPA模块面板上重启该模块后HPA模块面板上依然LOP红灯指示，POW、RAD指示灯轮流闪烁，初步判断该HPA放大链路故障，将该模块关闭。

4 故障分析和处理

4.1 故障分析

目前出现4个HPA模块故障，每一个模块故障现象都是一样，导致发射机现在不能以满功率工作，但是作用距离依然保持不变。首先，信号在HPA当中以高功率放大，受温度影响，可能导致放大电路当中功放管烧坏，直接导致HPA功能失效。HPA模块面板上有温度检测口，使用万用表测量检测口电压并根据公式T=Vi *100-273，温度均在正常范围之内。接着，根据信号路由和功率合成器结构原理来分析，由于4个HPA模块都是出现相同的故障现象，信号从HPA出来以后的信号属于大功率信号，一旦有强反射信号进入到HPA模块肯定会将该模块烧毁。

4.2 故障处理

使用仪表检测任意两个合成器输入口之间隔离度。具体步骤如下：

（1）在安捷伦模拟信号发生器产生2775MHz，幅值为14dBm的信号，选择合成器上任何一个RF输入口，将该信号注入，并选取其它RF输入口，使用安捷伦峰值功率计测量该口的功率。

（2）在安捷伦模拟信号发生器产生2815MHz，幅值为14dBm的信号，选择合路器上任何一个RF输入口，将该信号注入，并选取其它RF输入口，使用安捷伦峰值功率计测量该口的功率。

根据合成器的结构，针对性地选择RF输入口来测量其隔离度，最终结果如表1所示。

根据表1分析，两个相邻的RF输入口之间的隔离度没有达到厂家标准，说明假负载不能够吸收发射回来的功率，从而判断是由于合成器里面的假负载已经烧毁，不能吸收反射回来功率，导致反射功率直接进入HPA模块将其烧毁。接下我们使用Rohde&Schwarz射频分析仪的网络分析功能测量假负载的VSWR。选取其中两个假负载，在频率为2775MHz时，VSWR分别为：17.3和17.83，在频率为2815MHz时，VSWR分别为13.92和14.33，根据数值可确定假负载已经烧毁。

4.3 总结

本次故障检修过程当中，排除温度对HPA模块的影响，根据发射机信号路由和合成器原理，最后推断出故障所出现的地方，并通过仪表测量的数据来验证推断的正确性。合成器在RF信号传输过程中起着重要的作用，如果发生故障，不仅不能将前级的信号传输到下一级，还会将反射的信号引入前级，破坏前级电路。

参考文献

[1]ATCR33S_TRANSMITTER UNIT TM-09M/E1440，2010.

[2]ATCR33S_RECEIVER GROUP TM-10M/E1564，2010.

作者简介

王冠之（1990-），男，海南省琼海市人。大学本科学历。现为民航三亚空管站助理工程师。研究方向为电子通信。

作者单位

中国民用航空三亚空中交通管理站 海南省三亚市 572000