某型电子对抗分系统自检报故故障分析

王宁

摘要：某型飞机电子对抗分系统自检报“右翼前端接收机”故障，影响了宽带支路的信号侦收。本文对此故障的排除过程进行了阐述和分析。

关键词：自检；射频电缆；衰减

Keywords：self-checking；RF cable；attenuation

0 引言

某型电子对抗分系统装载于大型运输机，用于探测和识别空中、地面和海上目标，监视战区态势，引导己方兵力对敌方目标实施攻击，当载机遭受敌方武器控制系统等威胁辐射源照射或跟踪时为机组人员提供告警，同时还执行情报收集工作。系统采取宽带短基线時差测向技术，具有高灵敏度、高精度、高截获概率的技术特点，其工作原理复杂，分机较多，装机位置分散，连接电缆多，外场调试时出现的故障较多。本文通过对一次故障排查过程的总结分析，找出该系统在外场调试时易出现的问题，并提出了解决方法。

1 故障现象

某架电子对抗分系统在外场调试过程中，系统自检时右翼前端接收机宽带“4000MHz”和“16000MHz”自检点报故障，观察“4000MHz”和“16000MHz”自检波形幅度值较低，约为450mV，其余自检点虽然自检正常，但自检波形幅度值比参考值1800mV低700mV。

2 前端接收机宽带自检工作原理

系统控制软件启动后，通过网络将自检信息发送给窄带信号处理器，窄带信号处理器收到命令后向窄带接收机发送控制命令，窄带接收机响应控制，产生并输出1500MHz、4000MHz、9000MHz、13000MHz、16000MHz前端接收机自检信号。主控软件向宽带信号处理器发出前端接收机自检命令，宽带信号处理器收到命令后向宽带接收机、参数测量单元发送控制命令，使前端接收机处于自检状态，参数测量单元及宽带信号处理器均处于工作状态，并采集全脉冲。

窄带接收机给前端接收机输出自检信号，经前端接收机放大、变频为2000～6000MHz信号输出至宽带接收机，宽带接收机经过滤波、放大、二次变频至中心频率为375MHz、瞬时带宽为500MHz的中频信号。中频信号输出至宽带参数测量单元，后者完成4路中频信号的参数测量（包括载频、脉幅、到达时间、信号到达相对时间差），输出脉冲描述字（包括载频、脉幅、脉宽、到达时间、脉内调制特性标志）至宽带信号处理器进行信号处理，后者将自检结果上报至主控计算机。前端接收机宽带自检的工作原理如图1所示。

3 故障分析

3.1 故障源分析

根据产品故障现象，结合前端接收机的自检工作原理，判断自检报故可能由以下原因造成：

1）送往前端接收机的控制信号故障。

2）前端接收机本身存在故障。

3）分机之间连接的射频电缆故障。

3.2 故障源排查

1）控制信号的检查

参考控制接口定义，使用数字万用表在接收机输入端测量控制信号是否正常，测量结果显示控制信号正常。

2）前端接收机的检查

断开与前端接收机口面XS09、XS11相连的电缆，用微波信号源模拟自检信号从XS09口注入，用频谱分析仪从XS11口检测信号，检测结果显示前端接收机工作正常。

3）射频电缆的检查

排除了控制信号和前端接收机的故障可能后，重点落在前端接收机至机柜的射频电缆。前端接收机至机柜的射频电缆分成宽带和窄带支路，宽带支路射频电缆由WA、WB、穿舱接头三部分组成，WA为舱外部分，WB为舱内部分，通过双通Z18连接而成。与之相邻的窄带支路射频电缆也是通过同型号的双通Z19连接而成，舱外部分为NA，舱内部分为NB，如图2所示。

由于宽带支路和窄带支路输出使用的射频电缆为同型号同长度且位置相邻，因此通过交换法将宽带支路和窄带支路的射频电缆交换使用，发现宽带自检波形幅度正常，而窄带自检波形幅度下降，由此可以判定，前端接收机宽带支路输出射频电缆部分故障。将WB和NB进行交换，再次进行自检，观察波形幅度，测试结果显示宽带支路波形故障依旧，窄带支路波形正常，由此可以判定WB电缆正常，故障点缩小到舱外电缆WA和双通Z18。

WA、WB、NA、NB电缆均为32051射频电缆，能传输DC～18GHz信号，其衰减特性如图3所示。

由图3可以得出，32051电缆传输2GHz信号时，其衰减量约为7.5dB/100M，传输6GHz信号时，其衰减量约为14dB/100M。为了具有可比性，使用信号源、频谱仪、测试电缆等仪器设备分别对NA和WA电缆进行衰减测试，测试结果如图4、图5所示。

对比图4和图5可以看出，WA电缆比NA电缆的衰减值大很多且不规则。参照32051电缆的衰减特性，扣除测试电缆的衰减量可以得出，NA电缆实际衰减值正常，符合特性指标要求，而WA电缆衰减值过大，且曲线不规则，由此也可确定NA电缆故障。

利用同样的测试方法，分别对Z18和 Z19双通进行衰减测试，测试结果如图6、图7所示。

对比图6和图7可以看出，Z18双通比Z19双通衰减大很多，且曲线不规则，扣除测试电缆的衰减量可以得出，Z19双通衰减值正常，Z18双通衰减不正常。

根据以上测试结果可知，由于WA电缆和Z18双通衰减过大，导致前端接收机宽带支路自检波形幅度整体下降，自检报故。

3.3 射频电缆故障分析

射频电缆对传输信号的损耗包括以下四个方面：

1）电阻损耗

电阻损耗是电缆所具有的直流电阻和高频感应所产生的涡流对信号能量的消耗。电阻值的大小与电缆使用的材料和生产工艺有关。

2）介质损耗

介质损耗是同轴电缆中心导体与外导体间的电介质（绝缘体）对信号的损耗。衡量电介质的一个重要参数是介电常数，其定義是在同一电容器中用某一物质作为电介质时的电容与其中为真空时电容的比值。介电常数通常随温度和介质中传播的电磁波的频率而变化。同轴电缆的内外导体相当于电容的两极。介电常数越大，对信号的损耗也越大。

3）失配损耗

失配损耗与同轴电缆的物理结构密切相关。如果同轴电缆在设计和生产中造成电缆脱离标称阻抗或者电缆阻抗不均匀，均会导致信号的失配损耗。电缆使用中造成的过度弯曲、变形、损伤和接头进水也会导致失配损耗。

4）泄漏损耗

泄漏损耗是信号通过电缆屏蔽的编织间隙辐射出去的信号，同样会造成信号在传输过程中的能量损失。

由于射频电缆已经装机使用一段时间均未出现问题，应从失配损耗和泄漏损耗方面寻找原因。检查射频电缆外观未发现电缆破损的情况，对该电缆进行衰减测试时，摇动电缆头尾端，从频谱仪上读衰减值没有任何变化，初步判断电缆头连接完好。对WA电缆两端电缆头和Z18双通进行外观检查，在检查WA电缆穿壁接线座端电缆头时发现该电缆头内部有明显的积水现象，如图8所示。

进一步检查发现Z18双通内部也有积水现象，因此确定该电缆穿壁接线座端电缆头和双通均有积水现象。对WA电缆穿壁接线座端和Z18双通内部积水进行相应处理后，再次对该电缆以及双通进行测试，衰减值正常，该前端接收机宽带支路各频率点自检波形幅度也正常，由此判断导致前端接收机自检报故的原因是射频电缆头和双通积水。

至于积水的成因以及积水如何进入电缆头和双通，鉴于该故障出现前的数天降雨量较大，因此初步怀疑是雨水进入了电缆头。根据对实装情况的观察，该前端接收机到舱内设备的所有电缆均通过电缆穿壁接线座内的双通来连接。观察电缆穿壁接线座盖板，发现固定螺钉没有旋紧，内部无密封条，雨水很容易通过接缝处进入维护口内。

维护口内部所有电缆均为垂直装配，当雨水进入维护口盖后，会沿着电缆垂直方向进入电缆头内部，进而进入双通，导致电缆头和双通均积水。仔细观察高频电缆头（见图9），水可能顺着电缆垂直方向由A点、B点或C点进入电缆头。A点为热缩套管尾端，并不具备良好的密封性，水很容易通过电缆进入；B点为热缩套管和电缆头接缝处，如果有水留在表面，也有渗入的可能性；C点是电缆头活动处，一旦有水从上端流下，会从该接缝处进入，不具有密封性。

4 整改建议

通过此次故障的排查，对该产品在外场的调试提出几点建议：

1）外场调试时，因多专业同时进行，应确保电缆穿壁接线座盖板打开后复原时固定螺钉旋紧，对维护口盖进行密封处理，使该口盖达到密封防水要求，并在口盖背面增加密封胶垫，在口盖处增加腻子布，防止雨水进入，如图10所示。

2）对电缆及电缆头进行防水处理，使用热缩套管将电缆头和底座全部热缩，水就不会从B点和C点进入电缆头，热缩套管热缩前在末端涂抹防水胶，可防止水从A点进入电缆头，如图11所示。

3）如果低频电缆头进水，会引起内部电缆和接线柱腐蚀，导致短路或断路现象。对包括低频电缆在内的所有类似穿舱电缆都应按照上述方法进行防水处理，防患于未然。

5 结束语

本文通过对某型电子对抗分系统在外场调试过程中自检报故故障的排查分析以及对其原因的分析，提出了该设备在实装方面的处理方法和改进措施，引申出对类似环境中的设备需要进行的相应处理，确保设备在各种环境中达到正常工作状态。实际环境背景较复杂，需要在实践中不断探索，逐步优化。

参考文献

[1]龚信军，郭斌，贺光武. 射频同轴电缆的衰减分析[J].中国新通信，2014（1）.