雷神ASR—10SS一次雷达射频信号流程及故障检测方法

王朝晖

摘 要本文介绍了雷神ASR-10SS一次雷达发射机射频信号的产生和故障检测方法，并对与射频信号相关的组件做了简要的介绍，为了解射频信号流程，判断故障点及系统测试提供了的依据。

【关键词】发射机 射频输出电路 射频检测

1 引言

一次雷达的发射机作为雷达系统的重要组成部分，它的工作状态和工作质量都影响到整个系统的运行。发射机的检查是雷达头值班员日检工作的一项重要内容。对发射机的检查可分为前面板仪表的检查和在SCDI工作站的发射机性能参数中检查，它们都可以直观地反映出雷达发射机的工作状态，本文通过对Raytheon PSR发射机射频输出信号流程和检测信号流程的描述，使大家更加深入了解发射机中射频电路和检测电路的内部走向，为判断故障提供依据。

2 射频信号的产生

雷神一次雷达的射频信号、定时信号、处理器时钟信号和模数采样定时信号都是由激励器（Exciter）产生的，它由本振（L.O）和上变频器（Up converter）组成。

在本振组件中共有5个晶体振荡器，其中有四个是用于产生发射信号的的第一本振（A1～A3）。它由SDP控制进行选择使用f1～f4，根据每个站配置不同而不同。第五个晶体振荡器的频率是固定的（124.2816MHz），用于产生第二本振（B1～B3），第三本振（C1～C3）、采样时钟（D1～D3）和2.59M的处理器时钟信号。（见图1）

本振信号（包括第一本振、第二本振和第三本振）分别送给上变频器用于产生发射信号（见图2）和下变频器用于接收机混频处理（见图3）。

由接收机/激励器产生的20mW射频信号，送入两个射频驱动器模块A和B。以驱动器A为例，它的射频预驱动组件，将信号放大到65W。射频预驱动组件的输出65W信号通过衰减器馈入晶体管子放大器后输出大约为110W，该信号被送到1：4的分配器/合成器分4路供给每一个4单元放大器。每个单元放大器的输出的功率大约400W，再由一个4：1合成器合成供给输出功率，输出功率约为1.15Kw。

1.15Kw功率输出被电平衰减器衰减后功率值在700W左右，通过发射机射频转换开关去驱动末级的并行放大器模块。而驱动器B的信号则由监视耦合器旁路到假负载上。当驱动器A被选中时，它的输出通过监视耦合器和射频开关到1：2分配器和1：4分配器组件，然后送到八个放大器模块。每四个放大器为一组，将八个放大器分为两组。每一组放大器的所有输出信号通过4：1功率合成器合成。从两个4：1合成器输出的信号通过2：1大功率波导合成器合成后输出功率为16.2Kw，经过定向耦合器及环型器送到天线组件（见图4）。

3 射频信号的监测

TCMM组件，即发射机控制和监视模块。它监视的射频信号包括驱动正向功率和反向功率，发射机正向功率和反向功率及天线反射功率。其中的发射机信号和天线信号是从微波组件采样的。（见图5）发射机输出的高功率射频信号经谐波滤波器FL1送到定向耦合器DC1， FL1的作用是衰减二次谐波，DC1用于提取发射机射频前向功率和反向功率的监测信号。DC1的-46dB前向功率耦合器输出的长/短脉冲正向峰值功率信号，通过衰减器AT1传输到1：4功分器A1。A1分四路输出，其中两路输出传送到接收机/激励器作为射频输出系统的稳定性采样信号。第三路输出到前面板仪表作为射频正向功率的监测。第四路信号则经分配器A2分两路送到双通道TCMM组件，用于检测发射机前向功率。而发射机反向功率则由DC1的-50dB反向功率耦合口输出，经过1：2分配器A3分两路送到双通道TCMM，并通过TCMM送到前面板仪表。天线反向功率的测试信号由DC2耦合出来，同样分送给双通道TCMM（见图5）。

驱动器射频监测信号来自驱动模块监视电路，该电路位于驱动器模块的内部，它由一个检波器/监视器组件构成，用来监测驱动器的射频功率和射频电平。经检波器/监视器组件输出的驱动信号分为两路，一路经TCMM送往前面板仪表，另一路送往接收机稳定度监视器作为驱动器的稳定度采样信号。在8个放大模块配置下，驱动器的输出应在700W左右，检波器的输出应在11.9dB左右。当输出功率小于540W，检波器的输出小于10.3dB时，驱动监视电路在判定该驱动模块输出失效的同时也会将失效信息发送到前面板仪表上（见图5）。

被报告的状态条件可分为“正常”、“低”、“失效”和“超出范围”，当发射机状态正常时，前面板上仪表的指针指示在绿色区域中。

4 接收机的故障检测

通过上面的描述我们可以看出雷神一次雷达的射频信号的组件较多。而射频部分的组件出现故障是往往不易查找。雷神雷达通过在不同点采集测试信号，并通过不同的注入点使得测试信号流程不同，通过比较来来判断故障点的。

图6中蓝色部分为测试信号，它的测试采样信号分别为上变频器（Upconverter Sample）、驱动器（Tx Driver Sample）和微波组件（Tx Sample）采样而来。对这些输入的选择是通过稳定度监视器中一个单刀三掷开关（S1）来完成，测试信号的注入点由一个单刀双掷射频开关（S2）完成，它们可以在SCDI上手动控制。测试结果通过SDP处理后在SCDI上显示出来（见图7）。

下面以射频组件目标通道故障为例，说明如何通过测试来判断故障点的。首先我们选择发射机采样，通过下变频器注入。通过测试，目标和气象通路的信号电平值正常。更改为驱动器采样，测试结果同样正常。更改为射频组件注入，测试结果发现目标通道电平值低。再更改为上变频器采样，同样为目标通道电平值低，再更改为下变频器注入，测试值正常。由此可以判断故障点再射频组件的目标通道上。

4 總结

通过信号流程和故障现象来判断故障点是我们平时排故的一种重要方法。本文对雷神一次雷达射频信号产生和处理流程进行了详细介绍，并以此为基础分析了如何通过SCDI的手动稳定性测试来判断射频信号故障点的方法。另外本文中各点信号强度均由雷神手册给出，如通过仪表测试时可以作为参考。

参考文献

[1]《雷神一次雷达操作和维护手册》.

作者单位

华北空管局空管建设指挥部 北京市 100621