雷神ASR—10SS雷达数据转换单元的故障检修

王和顺

摘 要 在民航系统中，雷达作为空中交通管制员的“千里眼”，在空中交通管制中发挥着不可或缺的作用。而雷达设备经常由于雷雨天气、传输路由或设备本身等原因使得雷达数据丢失，轻则导致雷达目标丢失、分裂，重则影响管制指挥和航空器的飞行安全。本文从雷神ASR-10SS雷达数据转换单元的故障点入手，克服老旧设备无备件更換、无板卡相关资料的困难，综合运用了各设备仪器仪表和多种故障分析方法，精确定位故障点，达到逐一排除故障的效果。

【关键词】数据转换单元 故障排查

1 雷达信号流程

ASR-10SS雷达信号通过工作站的MSSR板和数据转换单元后，输出到本地Modem，通过光端机远程传输至设备机房，经过对端Modem解调后转换成串口数据，送至Aerotrac自动化系统进行目标融合，最后输出到空管自动化显示屏幕中。某日，该雷达A通道无数据输出，其数据转换单元指示灯异常，初步怀疑转换单元故障。

2 故障分析

2.1 数据转换单元原理

雷神ASR-10SS一次雷达工作站的输出接口为37针RS422串口，通过雷达数据转换单元，转换成25针RS232串口数据，送至传输设备端的Modem。RS232与RS422都是串行数据接口标准。RS232采取不平衡传输方式，而RS422采用平衡传输方式，数据信号采用差分传输方式，使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。此外，RS232和RS422在逻辑电平上的定义也不同。对于RS232，-15～-3V表示逻辑1，+3～+15V表示逻辑0；对于RS422，+2～+6V表示逻辑1，-2～-6V表示逻辑0。

雷达数据转换单元涉及的核心芯片：

（1）AM26LS32四路差分线接收器，其作用是将差动信号转换成单极信号输出；

（2）AM26LS31四高速差分线路驱动器，将单极信号转换成差动信号输出；

（3）MC1488p，将TTL电平转换成RS232；

（4）MC1489p，将RS232转换成TTL电平。

2.2 故障初步排查

由于该雷达接口转换单元模块工作年限近20年，相关手册资料如电路原理图已丢失，此处按照一般电子元器件故障方法检查。

2.2.1 观察法

检查电源模块，电容外观无爆浆、变形等情况；元件无冒烟或烧焦情况；电源模块、各芯片无焦臭味；用手触摸稳压管、各芯片无过热情况。

2.2.2 测量法

加电测试，测量稳压管7509输出电压为12V，整板电压正常，判断电源模块正常；用万用表测量各IC芯片的ICC针脚，各芯片工作环境正常。

2.2.3 替代法

此法适用于简单电路元器件，但对于多管脚芯片，逐一替代更换则工作量过大，不宜采用。

初步排查结果：未发现明显异常。

2.3 模拟实验

用两台协议分析仪模拟雷达数据输入输出。将1号协议分析仪接至雷达数据转换单元的RS422端口，2号分析仪接至RS232端口。按下1号分析仪的RUN键，开始发送数据，观察并记录结果为：RS422端DATA灯不亮，RTS/CTS灯亮，DTR/DSR灯不亮；RS232端DATA灯不亮，RTS/CTS灯亮，DTR/DSR灯不亮。说明1号分析仪（模拟雷达A通道）无数据输入，且2号分析仪显示无数据输出，也即雷达数据转换单元没有成功将RS422雷达数据转换成RS232数据输出，说明中间转换门电路出现了故障。为了确定是哪些芯片故障，或者芯片中哪些门电路故障，笔者采用了万用表的二极管测量法，将RS422端、RS232端针脚与各个芯片的管脚的连线逐一理顺，结合各芯片内部的输入输出属性，将电路板核心转换部分还原成电路图如图1，其中箭头表示数据传送方向。

2.4 验证设想

通过在RS422端输入电压信号，观察RS232端的输出电压信号变化来判断芯片是否正常工作。下面以板卡状态指示灯所在电路为例。

DATA：设RS422端4针脚为A，22针脚为B，RS232端的2针脚为C。用直流稳压电源在A、B端施加一个+5V电压，当Vba=5V时，测量Vc=-12.3V，对应逻辑为1；当施加相反电压-5V即Vba=-5V时，测量Vc=-12.4V，对应逻辑仍为1。而实际上，当RS422端输入一个正反电压时，RS232端应当收到不同的逻辑值，表明芯片U1或者U7其中门电路故障，导致无法正确的转换电平值。

RTS/CTS：同理设RS422端7针脚为A，25针脚为B，RS232端的4针脚为C。用直流稳压电源在A、B端施加一个+5V电压，当Vba=5V时，测量Vc=-12.3V，对应逻辑为1；当施加相反电压-5V即Vba=-5V时，测量Vc=+11.3V，对应逻辑为0。结果表明芯片U2和芯片U7工作正常。

DTR/DSR的测量结果，验证芯片U2芯片和U8芯片工作正常。结果如表1，其它门电路测试结果不再列举。

根据实验结果，将故障点定位为芯片U1，将其更换后，重新加电，接入模拟平台测试。DATA灯亮，同时协议分析仪显示有接收数据无误码。至此，雷达数据转换单元得到修复，接下来将该转换单元装回原设备进行调试。

3 设备调试

（1）将转换单元接回设备后，发现传输对端依旧无数据接收。断开Modem，用协议分析仪测量雷达转换单元的RS232端口，显示无数据包。此处设备维护人员可能会误以为该雷达转换单元尚未修复。实际上，雷达工作站发送数据，必须依靠Modem提供外部时钟，而协议分析仪无法提供时钟信号，导致雷达工作站无法发送数据，因此出现无数据输出的结果，解决方法是使用一分多转接头。

（2）再次正确连接设备后，协议分析仪屏幕虽有数据滚动，但却有数据包丢包和错包的现象。数据进入自动化系统后被当作错包处理，因而无法正确显示雷达信号。

（3）为排除设备故障还是传输故障，在雷达数据转换单元的RS422端线接入协议分析仪，将远端Modem设置为环回模式。测量返回数据量正常无误码，说明雷达数据转换单元至自动化系统设备工作正常，排除了Modem以及传输线路的问题，将故障定位到雷达设备本身。

（4）经检查，发现原因在于雷达前后台参数设置有误，将雷达参数重新设定后，再次接入协议分析仪，查看数据正常，自动化系统显示雷达目标恢复正常。至此， ASR-10SS雷达得以重新工作。

4 总结

此次故障排查中，笔者在无板卡原始资料情况下，通过熟练运用万用表，结合芯片输入输出属性，还原了主板的核心电路，并通过施加电压方法，将模拟量具现化，验证芯片逻辑功能，从而定位了故障芯片。在设备调试过程中综合运用协议分析仪、示波器和环回测量法确认了故障的最后一个环节，比较完美地排除了此次故障。对于设备维修人员，平时应当妥善保管各设备原始资料，提高动手能力，掌握设备板件的维修方法，熟练各仪器仪表的使用，对于故障节点较多的地方采用分段排除法，快速定位故障点，为设备修复争取宝贵的时间。

作者单位

民航珠海进近管制中心 广东省珠海市 519000