由ALENIA二次雷达对数中放组件故障排除到排故原则分析

【摘 要】本文首先描述了ALENIA单脉冲二次雷达的接收功能、组成、原理及信号流程，并且对接收机的对数中放组件LOG IF的输入＼输出端做了简要叙述，针对工作中一例对数中放组件LOG IF的故障排除，进行了详细分析，并且就排故过程对排故的经验和基本原则进行总结。

【关键词】ALENIA 单脉冲二次雷达；LOG IF；APACOR；COS、Σ/Δ增益；开线自检；排故原则

1 背景描述

合肥的意大利ALENIA二次雷达设备于1991年10月引进安装和调试，安装地点位于原合肥骆岗机场内（北纬31°47'05″、东经117°17'52″）。1992年12月通过校验飞行，正式投产使用。1999年加装ALENIA一次雷达天线和设备，完成一二次雷达合装系统，确保了军民航指挥安全。

ALENIA单脉冲二次雷达主要是利用单脉冲测角原理，由地面雷达站向空中不间断的发出询问信号，并接收飞机应答机发射的应答信号，经过计算机设定程序对接收来得信号进行处理，算出其高度、方位、距离等有效信息，再利用传输设备将数据送至终端系统显示，配合管制人员对飞机进行驾控。其设计特性有ALENIA单脉冲技术、抗反射功能、脉冲功率调制、改进型询问旁瓣抑制IISLS、灵敏度时间控制STC、接收机旁瓣抑制RSLS等功能。ALENIA二次雷达SIR-M设备的标准模式包括：一个主备双机系统，一个射频切换组件和一个天线系统。目前该套雷达已连续运行达21年，除合肥外，华东地区仍有部分地方也仍有ALENIA二次雷达在运行使用中，本文特针对其中易损耗，故障多发的对数中放组件LOG IF做出相应分析，以供维护人员参考。

2 原理说明

天线接收1090MHZ的应答信号，该天线采用双波束接收，分别是和波束∑、差波束Δ。对每个应答信号的接收都由两个不同的通道进行接收（参考图1）。Σ信号和Δ信号送入耦合组件LIC中，在这个组件中强信号被限幅。由信号产生组件DTG产生的测试信号经耦合组件LIC加入接收机，对接收机各通道进行自检。耦合组件LIC的输出经射频放大组件加到混频组件MIXER-PIF中。信号在混频组件MIXER-PIF中与1030MHZ的本振信号进行混频，形成60MHZ的中频信号。此中频信号送入相幅均衡组件APACOR。在相幅均衡组件APACOR中比较∑通道信号与Δ通道信号的相位和幅度。相幅均衡组件APACOR还受到自动增益控制信号的控制。相幅均衡组件APACOR的输出信号，∑信号与Δ信号，加到对数中放组件LOG IF进行检波，形成相应的对数视频信号。然后利用对数放大器对其进行对数放大。对数中频LOG IF的输出LOG ∑送入录取器，LOG ∑信号与另一路输出LOG Δ送入增益校准组件COS中。增益校准组件COS主要是产生LOG ∑/Δ信号，录取器利用此信号来获得单脉冲信息（OBA）。在对数中频组件LOG IF中仅进行对数放大，而未检波的LOG ∑信号与LOG Δ信号加到鉴相组件PHADE中。在鉴相组件PHADE中形成录取器所需的符号信息SIGN（+_）。该信息使录取器确定目标相对天线瞄准轴的位置是偏左还是偏右。接收机的第三个通道是Ω通道，它主要接收由控制天线接收进来的信息，用于实现接收机旁瓣抑制RSLS。

相幅均衡组建APACOR送出60MHzΣ、Δ中频信号分别送入各自的对数中放组件LOG IF。该信号先由一低噪声中频放大器放大后送到八级对数放大器中。对数放大器每一级是具有对数特性的，每一级提供10dB增益。逐步增强输入信号，使其由-85dBm增强到-5dBm，从最后一级到第一级逐步饱和。增益也由80dB逐渐下降到10dB。对数中放组件LOG IF是用于压缩接收信号的中频放大器，由于压缩是通过具有对数输入＼输出特性的放大器来实现的，所以输入信号每变化1dB，输出的信号仅发生20mv的改变。通过把接受到的信号进行幅度压缩，不仅提高了接收机的动态范围，而且后续电路利用对数参数逻辑容易实现Σ＼Δ和Σ＼Ω的比值运算。

LOG IF的 J1端口

Σ通道的对数中放LOG IF分三路输出，一路为LOGΣ视频信号由J3端口输出，送给控制器/录取器EDF板解码以得到航空器的应答信息，一路为LOGΣ 60MHz中频信号由J4端口输出，送入相位组件PHADE，用以检测单脉冲信息，一路为LOGΣ视频信号由J2端口输出，送入信号增益校准组件COS。

Δ通道的对数中放组件LOG IF也分三路输出，一路为LOGΔ 60MHz中频信号由J4端口输出，送入相位组件PHADE，一路为LOGΔ视频信号由J2端口输出，送入COS组件，另一路J3端口没用。

对数中放组件LOG IF也有在线自检和开线自检功能，以检测自身电路的工作状态。LOG IF组件在开线自检时若检测到故障存在，则将告警状态送到后续其他组件的自检电路，抑制后续开线自检的执行。

3 故障现象及工作环境

ALENIA二次雷达主用通道控制面板显示“+5201”、“+5901”主要告警，设备工作自动切换至备用通道，主用通道的相幅均衡组件APACOR DS4灯亮，及PHADE DS1灯亮。工作机房温度为20℃，湿度为29%。

4 故障分析和排查

分析：“+5201”为Σ/Δ通道接收机告警，对应Δ接收机、LIC、DTG、DEC、MIS-1。

“+5901”为Σ/Δ相位告警，对应的硬件设备是鉴相组件PHADE。两个告警同时出现，相幅均衡组件APACOR DS4灯表示Σ＼Δ增益控制，说明故障存在于模拟接收机部分，和MIS-1板等无关， PHADE DS1灯表示Σ接收通道和Δ通道对接收信号的相移是否相同，根据SIGMA/DELT相位错误和电路图分析（参考SIR-M/C 单脉冲二次雷达（上册）），而故障未产生“+51XX”告警，初步判断故障出现在主用通道的Δ通道接收机。

根据排故由易到难，由前级到后级的原则，先简单处理，用万用表测量增益校准组件COS的J12端口，尝试调整APACOR的调节电位器R37和COS的R122数圈， J12端口电压无法调零。R37是调节ΔGAIN既Δ信号通过APACOR的J5端口输送到Δ通道LOG IF的信号增益幅度，R122是调节Δ通道的误差电平及从COS的J12端口的输出。

根据维护程序12，做开线自检后，Δ通道APACOR的开线自检灯DS4点亮，关键在这里，可能会直接认为APACOR故障，而COS是不能通过开线自检检测的电路，且考虑到∑、通道AGC回路的相互影响，进一步判断故障出现在APACOR，LOG IF，COS。更换Σ、Δ通道LOG IF的J1输入互换，出现“+5101”，“+5201”，“+5901”告警。“+5101”对应Σ接收机、LIC、DTG、DEC、MIS-1。相应故障转移。换回Σ、Δ通道LOG IF的J1输入。由此判断故障出现在Δ通道LOG IF，COS之间，且“+5901”告警是由“+5201”告警引起的。

5 测量Σ、Δ通道的波形

将设备置于辐射关状态，将COS上的开关S1，S2，S3置于“M”位置，用示波器分别测量Σ、Δ通道LOG IF的J3端口。根据维护程序13，示波器上的脉冲幅度应为1.1V至1.2V。如果脉冲不再这个范围内，则需要调整APACOR上的电位器R8和R37，直至幅度正确。

经测试Σ通道LOG IF的J3端口幅度值为1.1V，Δ通道LOG IF的J3端口几乎无波形输出，调节APACOR的 R37，通道LOG IF的J3输出信号幅度变化很小。，而确定故障出现在Δ通道LOG IF，且其开线自检电路亦故障。

更换备件LOG IF后，根据维护程序13进行Σ通道与Δ通道增益调整。通过Σ通道的电位器R8Δ通道的R37，将两个通道LOG IF的J3端口输出幅度值都调至，再通过COS的R9和R122将J11， J12端口的误差电平调零。设备恢复正常。

技术分析：因为LOG IF中某一级对数放大器中的三极管损坏，造成其放大倍数不够，影响正常的信号放大功能，导致过低的幅度输出值在自检电路中低于门限而告警，不能正常工作。

6 故障排除原则浅谈

故障排查是一个循序渐进的过程，一般遵循由易到难，由前级到后级的步骤，带有软件部分的故障组件，还要遵循先软后硬、先外后内等基本原则。

遇到故障要先认真观察，即首先要观察故障现象及工作环境，如故障的设备的表现现象、显示的内容，然后观察设备使用的电源、温度情况，还有设备内部环境、灰尘、指示灯状态等，最后观察设备软硬件配置，了解设备软件运行状态，以及软硬件所占资源的情况。

观察之后要先想后做，根据观察到的现象，通过掌握的相关资料及知识，了解有无相应的技术要求、使用特点等。然后，结合自身已有的知识和经验来判断故障原因，最后动手维护维修。

在具体动手排故的过程中需要考虑周全，细致入微。带有软件部分的设备需要先排除软件故障然后再查找硬件故障。这是因为硬件受软件所控制，而软件系统内任何细小的问题都可能造成硬件运行出现故障。另一方面，从软件设置开始排查能够更好地，更彻底地找到故障源。由于ALENIA雷达是一部早期雷达，除有些参数需设置外，无软件部分，而且故障现象针对硬件部分，所以本案例中未例举软件排查过程。

在排查硬件故障时，应先外后内的逐步排查，可以从设备电源是否存在问题、各个组件连接是否正常等外在因素入手。待排除上述原因后，在检测内部各个硬件。这样的依据也是遵循了由易到难的原则，因为往往设备外部连接等故障的排除和解决方法都较为简单，且花费时间较少，而检测设备内部硬件不仅耗时耗力，而且对人员的技术要求及检测所需的配置要求较高。

对于设备内部硬件的检测，则需要确定故障存在的范围，相关组件，再在设备硬件故障的范围内由前级到后级逐步排查。例如本文所提到的LOG IF组件故障，则是在确定故障组件范围后，先检测APACOR组件，再到LOG IF组件而确定故障源，最后更换故障硬件而排除故障。

7 结束语

本文首先阐述了LOG IF组件的基本组成与功能，根据实际维护中所出现过的LOG IF组件的故障进行了分析，并且根据排故的原则总结了部分排故经验以供维护人员分享。希望本文对于ALENIA二次雷达今后的维护和排故会带来一定的帮助。

【参考文献】

[1]苏志刚.二次雷达设备[M].中国民用航空学院，1998

[2]SIR-M/C 单脉冲二次雷达（上册）[M].中国民用航空总局雷达导航处.