雷神二次雷达环绕假目标的诊断和分析

2017-04-21 02:19刘海天
无线互联科技 2017年3期

刘海天

摘要:文章根据二次雷达工作中出现的环绕假目标案例进行分析,结合雷达原理,分析同码环绕假目标产生的原因,并通过简易的方法进行故障排查,快速定位故障点,详细介绍排除故障的过程,希望对雷达维护人员处理类似故障有所帮助。

关键词:雷神二次雷达;旋转关节;环绕假目标

随着雷达管制的实施,航管监视雷达對监视空中飞行目标起着越来越重要的作用,二次雷达假目标对空中交通的正常运行带来了很大的安全隐患。在维护雷达设备过程中,面对雷达系统故障,如何准确地分析、判断故障点,采取一切必要措施,快速恢复设备正常工作,对于确保空中交通管理安全有着重要的意义。

1.系统介绍

雷神CONDOR MK2D二次雷达是我国引进的一批性能稳定、集成度高、维护方便的单脉冲二次雷达。雷神CONDOR MK2D二次雷达系统由询问机、天线系统、LCMS,LDRP等部件构成,雷达发射信号通过询问机、射频切换单元、旋转关节,最后经天线发射。因天线处于运动状态,而下方的馈线是固定的,因此需要旋转关节来连接固定和旋转的射频线缆接口。LCMS是监控和维护单元,监控和维护雷达的运行状态,LDRP是雷达视频记录和回放单元,显示和回放目标的运行轨迹。

2.故障现象

通过LDRP查看,雷达视频显示有较多假目标出现,这些假目标的特点是代码相同、距离相同,呈圆周分布,主要集中在100海里内,CMS无告警信息。

3.故障分析

雷达假目标产生的原因有多种,主要包括反射、异步干扰、二次环绕、代码混淆、同码环绕等类型。本文主要介绍同码环绕假目标产生的原因。二次雷达询问时通过∑询问波束询问。∑询问波束是一个指向性高增益的波束,人们称之为主波束,但在实际工作中在天线周围会产生波束泄漏。这些泄漏的波束也会引起飞机的应答,产生假目标,人们称这些波束为旁瓣。为了消除这些假目标,雷达加入了Q询问波束。Ω询问波束是全方向性的波束,它的天线增益比主波束弱,比旁瓣强。应答机通过比较∑询问波束和Ω询问波束的信号强度,即可抑制旁瓣方向的应答机对询问的应答。在实际工作中,由于设备故障或Ω发射机性能减弱,导致Ω询问波束缺失或无法覆盖旁瓣,出现“旁瓣击穿”,这样距离雷达较近的飞机对旁瓣的询问进行了应答,因为天线处于旋转状态,飞机上的应答机可能会响应多次的旁瓣询问,在屏幕上就会出现以雷达为中心,呈圆周分布的代码相同、距离相同的目标,这种现象被称为同码环绕。

根据这次假目标呈环绕状态的现象,符合同码环绕假目标的特点。同码环绕产生的原因有多种可能:(1)应答机故障;(2)Q通道对∑通道旁瓣覆盖缺失。

因为视频显示产生假目标的飞机数量较多,所以排除应答机故障的可能,判断是Ω通道对∑通道旁瓣覆盖缺失。随后开启测试应答机,做APM测试。APM测试是对雷达天线波瓣的测试,需将询问模式加入B模式,关闭STC,正常的APM图应如图2所示,波形1(红色)为Ω波束,波形2(黑色)为∑波束,波形3(蓝色)为△波束,Ω信号在旁瓣处应大于∑信号。测试显示结果如图3所示,Ω波形严重缺失,无法抑制∑通道旁瓣信号会引起周边飞机上的应答机对旁瓣询问的应答。

引起Q信号缺失的原因多种,Ω通道上的任一部件故障都有可能引起Q信号缺失,其中包括:(1)Ω发射机;(2)Ω通道馈线;(3)射频切换单元;(4)旋转关节.(5)天线Ω振子。

实际工作中则需要通过简易的方法,由易到难,逐步进行排查。(1)通过CMS监控显示,Ω发射机功率输出正常,而且双机都有假目标现象,可以排除Ω发射机故障。(2)通道故障的检测可以通过仪器检测,但比较费时。

本文通过线缆交叉测试的方法进行快速定位,如图5所示,将射频切换单元上的Ω通道馈线接口和△通道馈线接口交叉,即Ω信号走△通道,△信号走Ω通道,做APM测试,测试结果显示△信号缺失,Ω信号正常,如图4所示。由此推断射频切换单元正常,故障点在馈线到天线这一段。(3)将射频切换单元到旋转关节的△和Ω馈线交换,做APM测试,结果显示如图3所示。Ω信号缺失,由此推断射频切换单元到旋转关节的Ω馈线正常,故障点在旋转关节到天线这一段。

(4)如图6所示,将旋转关节到天线的△和Q馈线交叉,做APM测试,测试结果显示是Ω信号缺失,由此判断故障点在旋转关节。

旋转关节是连接天线和馈线的重要部件,因其结构在雷达运行时—直处于动态的状态,存在机械的摩擦,在超过使用寿命后,容易出现故障。如果是Ω通道出现故障,就会造成同码环绕的假目标现象,如果是∑通道出现故障,就可能造成大面积丢点,∑和Ω通道的故障还会造成波束在通道内的反射,损害发射接口模块。

4.旋转关节更换步骤

(1)拆下旋转关节外面接口的3根馈线。(2)一人托住旋转关节,另A用内六角拆下外面一圈的6个内六角螺丝。(3)慢慢取下旋转关节,可以看到里面有3根馈线连接,3个接头处有红、蓝、绿圆点标志,其中红点为Q通道,蓝点为∑通道,绿点为△通道,记下3根馈线对应的接口后,拆TN线。(4)更换上新的旋转关节,在旋转关节的圆盘边有一突出的卡扣,如图7中箭头所指位置,安装前需将PCR窗口的盖板拆下,通过PCR窗口观察,将旋转关节的突出位置卡在天线底座的凹槽位置。(5)装上6个内六角螺丝。(6)用天线手柄轻轻转动天线,通过PCR窗口观察旋转关节接口位置能跟随天线旋转。(7)接回外部的3根馈线。

更换后雷达开机,LDRP上显示正常,假目标已消失。用网络分析仪检测拆下的旋转关节的3个通道,发现Q通道衰减明显大于∑和△通道,由此确认是旋转关节的Q通道故障引起同码环绕假目标。

5.结语

假目标产生的原因有多种,有可能是外部原因引起,也有可能是设备原因引起,维护人员在实际工作中应根据假目标的特征,使用相应的方法进行检测。本文通过环绕假目标的案例,详细分析和描述了同码环绕假目标的处理过程,希望对雷达维护人员在实际工作中有所帮助。