空管二次雷达信号输出中断故障处理

四川九洲电器集团有限责任公司 杨 彬 龙 燕 姚 卓

现阶段，民航事业发展速度日益加快。对于二次雷达信号传输系统而言，电气参数具备的稳定性与信号在收发机、天线间的传输紧密相关，驻波比故障属于解决起来较为困难的问题，并且其也属于反映射频电缆、雷达天馈系统工作情况的关键指标，所以在雷达日常维护，相关工作人员必须密切关注驻波比的正常性。对此，本文主要对空管二次雷达信号输出中断故障处理进行了探讨，以供参考。

空管二次雷达设备属于我国现阶段控制交通管理系统之中较为常用的监视类设备。在民航二次雷达系统中，馈线系统是和雷达收发机、天线阵相连接的唯一渠道，其使雷达信号传输的正常性得到了保证，雷达维修人员必须加深对馈线系统重要作用的认识。驻波比太高会增大馈线反射系数，从而减少天线辐射的有用波，严重的时候甚至会造成雷达设备停机。因此，在日常雷达维护维修中，对雷达各通道射频电缆进行检查使极为关键的一环。

1 基本概念

1.1 二次雷达

对于二次雷达而言，属于无线电子辨认与测位系统，其组成部分有应答雷达、询问雷达。

询问雷达对电磁波进行发射的过程中，应答雷达能够进行接收，并对应答电磁波进行发射，然后询问雷达就可以结合接收到的应答电池进行各项工作，以此将测位和识辨的目的顺利达到。一般情况下，询问雷达固定在地面上，将其信号作为对波束脉冲进行扫描的编码，应答雷达和脉冲本身就涉及代号编码。应答与询问脉冲相比之下，在载波频率方面存在差异，能够预防出现发射波误收的情况。

1.2 驻波比

纵观整个无线通信系统，若发射机与天线、馈线和天线之间的阻抗出现差异，则会产生高频能量反射折回的现象，并与之前的干扰进行整合，进而诱发驻波。针对发射与入射波相位一致的范围来讲，电压振幅较为集中，出现最大量的电压振幅Vmax，诱发波腹的出现。若反射波和入射波相位相反时，电压振幅两者之间相减便会出现最小电压振幅Vmin，诱发波节的出现。

另外，在振幅值方面，各点往往处于波腹与波节中。对于此种合成波而言，被称之为行驻波。要想测量天线系统之中的驻波特点，人们对“驻波比”此概念进行了构建，一般情况下，馈线的驻波状态以电压驻波比VSWR和反射损失RL为指标。同时，天线输入阻抗和驻波比概念之间存在一定联系，在输入端出现的阻抗被称之为天线输入阻抗。另外，天线输入端电压Uin和电流Iin之间的比便是天线输入阻抗，或借助输入功能表示：

由此可见，Xin与Rin在虚部以及实部方面相对应。而天线输入阻抗指的是馈线负载阻抗，其和馈线的驻波状态息息相关。而驻波比计算公式为：

上述计算公式中，R指的是馈线终端电压发射系数。针对这一范畴的反射波来讲，同空间平面波之间的差异较大，是波导、微带线、同轴线和双导线等中的反向行波。无反射波最佳状态被称之为匹配状态，和VSWR=1，RL=∞db相对应。其意义主要体现在下述几个方面：首先，这时候所有的入射功率均向天线传输；其次，此时不会产生反射波反射回振荡源，并且不会对其频率产生干扰。

1.3 馈线系统

一般来说，射频通道的旋转铰链、切换单元、通道射频电缆等，属于二次雷达单脉冲雷达馈线的构成部分。对于单脉冲二次雷达反馈系统而言，连续射频信号主要采取对单元录取设备进行发射，形成P1、P2、P3定时脉冲，然后对其进行分解，划分成P1、P2与P3两组。P1和P3等相关信号主要通过∑通道形成，P2信号则运用Ω通道予以传输，并通过耦合设备对射频切换单元进行传输，然后立足于射频电缆以及旋转铰链，将其向LVA大孔径天线之中进行发射。

2 故障情况处理

2.1 故障问题

某天，某单元使用二次雷达主备机控制面板的过程中，出现了错误代码4702，此代码的含义为信号输出驻波偏高，雷达没有双机掉辐射、输出信号。发出警告30s之后慢慢变正常，当天再一次发出警告，同时每次故障会连续出现30s。之后在运行过程中又出现诸多次这种情况。

2.2 排除故障

对通道信号输出予以显示，涉及较高的输出比，该警告信息的出现，主要原因在于射频线路、定向耦合设备、MIS-I等出现故障。对于信号在传输方面的双通道公共部分而言，属于产生故障的位置，所以造成此设备没有主备机切换。详细来说，故障排除过程为：第一，检查馈线驻波比运行状态，如图1所示，之后将负载连接到Ω通道输出端，（图2中的①部位），发现设备处于正常运行状态。铰链Ω通道电缆上、下端（图2中的②部位），可以看到在Ω通道的电缆头腐蚀情况严重，所以怀疑可能是因为锈蚀造成，之后将设备停止运行，重新启动后警告代码再次出现，由此说明，故障发生在通道的射频电缆。同时运用测试仪表设备，立足于射频电缆输出机柜端，测量驻波比，显示4.5，衔接电缆头以及旋转铰链等相关部位，因为锈蚀严重造成的Ω通道，驻波比较高。之后初步清除锈蚀情况后，发现虽然这种故障很快消失，但次日使用的时候仍会出现，所以更换Ω通道的电缆，发现能够完全解决故障问题，在设备运行的两个月时间里，一直都很稳定。

图1 测试仪表及转接线校准

图2 排除故障流程图

3 故障分析

此二次雷达设备经历了十多年的运行时间，其运行时间已经远远超出了规定时间，此故障之所以出现，主要是因为室外元器件老化，同时发生锈蚀。详细来说，即电缆头产生了锈蚀的情况，同时越来越多，造成电缆头短路故障、反射信号较大等现象较为普遍。系统一般工时状态下，VSWR≤1.25，因反射信号较大，测量Ω通道射频馈线VSWR，所得值为4.5，反射功率在25%以上，引起了设备出现双机掉辐射，以及Ω通道之中VSWR在电压驻波比方面的警告代码，使得雷达信号中断输出。

针对有该设备和其它运行已久的设备的单位而言，重点分析老旧雷达设备运行时各安全风险，应注重维护，建议将下述几个方面切实做好：

第一，重视设备部件产生的锈蚀状况，并对设备可能会形成锈蚀的部件状况进行全面、科学的分析，特别是就运行十五年以上的超过规定时间的运行设备，要着重检查设备的锈蚀情况，并在固定的时间进行维护，第一时间把故障隐患消除。

其次，加强定期维护，并对维护内容进行优化与整合，重点检查设备参数及性能是否改变、部件灰尘是否清扫干净。

最后，认真配合设备维修中心，做好巡查，第一时间解决隐患以及问题，展现出预防性维护维修所具备的重要作用。

因为这一次在安装时对产生锈蚀的电缆头进行了防水密封处理，所以，没有对电缆头锈蚀状况进行拆除检查，进而很难发现此电缆头内部锈蚀，同时每次出现时间较短，所以难以迅速将故障点找到。

总而言之，只要空管二次雷达信号在输出过程中产生中断问题，需要第一时间诊断故障和维修处理，同时应进一步强化其维修力度，在固定的时间对相关设备衔接逐渐的具体锈蚀程度进行检查，从而第一时间把故障解决。此外，要定期开展维护工作，从而使设备运行参数的正常性得到保证。