二次雷达信号中断故障分析及处理

陶磊

摘 要：馈线系统作为二次雷达系统中主要组成部分，具有连接收发信机与天线阵的重要作用，为正常传输雷达信号提供保障。由于在较高驻波比的作用下会增加馈线的反射系数，减少天线辐射有用波，甚至造成雷达设备无法运作。本文针对空管领域二次雷达过程中出现的中断故障进行分析，最终提出合理化建议。

关键词：驻波比；馈线系统；信号中断

中图分类号：TN957.51 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0302-01

随着民航事业的发展，在二次雷达信号传输系统中，信号在天线和收发信机之间的顺利传输直接受电气参数稳定性的影响，其中最为棘手的问题就是驻波比故障，同时驻波比也是雷达的天馈系统及射频电缆的工作状况体现的重要指标，因此需要相关工作人员在雷达日常维护中，对于驻波比的正常性给予高度关注。

1 基本概念

1.1 二次雷达

二次雷达作为一种无线电子辨认与测位系统主要由询问雷达、应答雷达组成。询问雷达进行电磁波的发射，应答雷达可对询问雷达发射的电磁波进行接收，被触发后进行应答电磁波的发射，询问雷达以收到应答电磁为依据进行工作，达到识辨与测位的目的。询问雷达通常在地面上固定，扫描波束脉冲所用编码为询问信号，而应答雷达应答脉冲自身携带代号编码。询问脉冲与应答脉冲具有不同的载波频率，所用可有效防止发射波误收现象。

1.2 驻波比

在具有相同相位反射波和入射波的位置，将电压振幅进行相加，得到Vmax最大的电压振幅，并产生波腹；在具有相反相位的反射波和入射波的位置，将电压振幅进行相减，得到Vmin最小的电压振幅，并产生波节。除此之外的各点振幅数值均处于波腹与波节的范围内。所形成的合成波即为行驻波。人们通过“驻波比”的概念实现对天线系统内驻波的特性给予表征与测量，通常将VSWR电压的驻波比及RL反射损失作为馈线驻波的状态指标。

1.3 馈线系统

通常情况下，二次雷达单脉冲雷达馈线的系统基本构成主要包括射频通道的切换单元、旋转铰链、和差控制的通道射频电缆等。单脉冲的二次雷达反馈系统内，连续的射频信号经发射单元录取设备产生P1、P2、P3定时脉冲调制，得到的P1、P2、P3射频脉冲进行分解，形成P1、P2和P3两个组别，其中Σ通道进行P1、P3等信号的传输，由Ω通道进行P2信号的传输，通过耦合设备向射频的切换单元进行传输，然后经旋转铰链、射频电缆向LVA垂直的大孔径天线进行发射。

2 故障分析

本场二次雷达在运行过程中，主备机的控制面板的双通道的公共部分，出现较高的Ω通道的驻波比，双机无辐射，输出信号消失，持续发出30s告警后正常运作恢复。该故障当日反复出现两次，并在之后的2d内连续出现多次，持续的时间短，发生的频率高，故障点难以快速定位，最终导致设备向主备机的切换无法进行。工作人员对该故障作了如下排查：

（1）在对馈线系统的驻波比正常状况进行排查前，将转接线及测试仪表作为整体部分进行校准，使由转接线造成的误差尽量消除。此次测试所用仪表为手持式R&SFSH3频谱仪。

（2）将开机、假负载接到Ω通道的输出端口，设备运行正常，此时收发信机故障排除，随后设备关机；同时卸下Ω通道的射频电缆的下端电缆以及旋转铰链的下端电缆，在Ω通道的射频电缆端头发现有严重腐蚀现象，初步认定为该处锈蚀现象是造成通道的驻波比严重超高的主要原因，在对锈蚀进行简单处理后，将假负载接上，再进行短暂开机，发现又有警告代码出现，停机正常运行无法进行，则表明故障出现在Ω通道的射频电缆上，同时由检测仪表对射频电缆的输入机柜进行检测显示有4.5的驻波比，因此可以确定此次故障引发的原因为旋转铰链与电缆头的连接处出现锈蚀现象，继而造成Ω通道的电缆出现过高的驻波比。经过对电缆头端的锈蚀进行清除后，短时间内故障暂时消除，但是隔日后该故障现象再次持续发生，该通道的电缆不能正常工作，在对Ω通道的射频电缆进行更换后，二次雷达正常运行恢复，然后经过60d的观察，该设备处于稳定的运行状态。

3 结果分析

本文所研究的二次雷达设备已有十几年的使用寿命，处于超期服役状态，室外的元器件出现严重老化现象，并且由严重锈蚀，这是都是此次故障产生的主要原因。在系统处于正常运行中，VSWR不能超过1.25，由于锈蚀的原因，反射的信号比较大，Ω通道的射频馈线为4.5VSWR，反射功率远远超过25%，导致设备双机无辐射、Ω通道的驻波比出现告警代码等现象，最终中断雷达的输出信号。本文在进行安装的过程中，由于对锈蚀电缆端头进行防水密封，所以定期维修项目内未将电缆端头的锈蚀状况拆除检查纳入其中，对于电缆端头的锈蚀现象难以发现，并且故障持续时间比较短，所以故障点快速定位的难度较大。

4 提高二次雷达故障检修工作的有效措施

在工作运行中，相关工作人员应当对该种设备以及其他老化设备安全风险给予高度重视，加大维修保护的力度，特提出以下几点整改措施：

（1）提高对设备元件锈蚀状况的重视程度，研究分析可能有锈蚀现象产生的设备部件，特别是已有超出15年运行期的设备，需要对设备锈蚀情况定期进行检查，能够将故障隐患及时消除掉。

（2）做好设备的定期维护，确保维护工作的彻底化、规范化，对于设备性能及参数的变化情况及时关注，对部件积尘及时进行清理。

（3）对于设备检修中心工作积极配合，对设备进行定期巡检，及时处理巡检过程中发现的隐患及问题，在对设备进行预防性维修中确保巡检作用的充分发挥。

5 結束语

本文通过对二次雷达在信号传输过程中出现的故障进行详细分析，并且提出有效的解决措施，对二次雷达信号传输故障的维修管理进行剖析。通过具体工作研究，进一步了解二次雷达传输信号故障处理及维护，确保雷达信号传输的顺利实施，在空管领域具有一定的参考价值。

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收稿日期：2018-9-16