吳亮

摘 要：民航空中交通管理體系中，航管二次雷達作為空中交通管制主要監(jiān)視設備，為管制部門提供了可視化指揮依據(jù)，目前國內使用的航管二次雷達在運行過程中都會出現(xiàn)或大或小的問題，有的會造成其性能下降，為此對可能引起合肥ALENIA二次雷達設備性能下降的原因進行了簡要分析總結。

關鍵詞：二次雷達；ALENIA；接收機

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）20022002

合肥ALENIA航管二次雷達是安徽民航部門引進的第一部國外先進雷達，位于老駱崗機場跑道邊，于1991年10月安裝，1992年12月投產使用，在2013年5月底前，承擔著合肥駱崗本場起降，實現(xiàn)低中高空覆蓋的任務，2013年6月，合肥新橋機場的啟用后，該雷達任務改為合肥中高空和上海高空提供保障。根據(jù)我國民航設備使用規(guī)定，二次雷達的更新周期為15年，目前，合肥這套雷達已連續(xù)運行達23年，設備內部電子元器件老化嚴重，整體性能下降，作用距離降低，覆蓋范圍為200海里（現(xiàn)今使用的航管二次雷達覆蓋范圍為250海里）。

2014年底，該雷達B通道出現(xiàn)“51、59”故障，更換相應對數(shù)中放后無告警，觀察發(fā)現(xiàn)B通道性能僅為A通道的一半，遠不能滿足管制部門運行指揮需求，隨緊急從上海借調部分接收機備件，多次停機測試，最終將B通道性能恢復到與A通道相同。本文對可能引起B(yǎng)通道性能下降的原因進行分析總結。

1 設備B通道性能下降現(xiàn)象

（1）通過監(jiān)控顯示器VDU對比觀察兩個通道輸入點跡與輸出點航跡情況，高峰期同一時段情況下，A通道輸入點跡近100，輸出航跡95，而B通道輸入點跡僅70，輸出航跡只有60，從此看出B通道性能下降明顯。

（2）通過本地顯示CDS對比觀察兩通道工作情況，高峰期由A通道切換到B通道時，瞬間從屏幕上可以看到全方位存在大面積丟點現(xiàn)象，已無法滿足管制部門指揮需求，B通道基本處于“癱瘓”狀態(tài)。通過比較A、B通道原始視頻，B通道原始視頻較弱，遠距離基本沒有。

（3）B通道頻繁出現(xiàn)“5901”告警，通過和差統(tǒng)調和調整門限值可以暫時消除告警，但運行一段時間后，“5901”告警仍會出現(xiàn)。

2 可能引起的原因分析

圖1 雷達信號流程圖

通過圖1所示雷達信號流程圖，雷達詢問信號由雷達發(fā)射機發(fā)出，經饋線傳輸至天線端發(fā)射，飛機機載接收機收到雷達詢問信號后，給出相應的應答信號，雷達通過天線接收，并將應答信號送往接收機、錄取器、處理器處理，最后在終端顯示器上顯示。

按照從前級到后級、先易后難、先軟后硬的排查順序，逐步系統(tǒng)分析排查可能引起雷達性能下降的原因：

（1）信號源頭分析。首先對發(fā)射機進行分析，因控制面板上未出現(xiàn)“4101、4201、43XX、44XX”等與發(fā)射機性能有關告警，再次，通過維護程序檢查發(fā)射機功率設置值與A通道一致，故判斷發(fā)射機部件正常。

（2）信號接收傳輸分析。對饋線和編碼器分析，若饋線系統(tǒng)和編碼器出現(xiàn)問題，則A通道會出現(xiàn)相對應的故障或告警，但A通道運行正常，從而排除了饋線和編碼器的原因。

（3）信號處理分析。雷達天線接收到的信號先送到接收機處理，再送到錄取器處理，最后送到雷達頭處理器RHP處理并輸出顯示。

①因接收機模塊較多，判斷故障比較麻煩，所以先對后級容易判斷的錄取器和RHP進行分析。

②錄取器的檢查。按下B通道控制面板上的CLR鍵，錄取器進入開線自檢程序，自動檢查錄取器，無故障代碼出現(xiàn)，說明錄取器正常。通過維護程序比較A、B通道錄取器靈敏度時間控制STC曲線的設置參數(shù)，STC曲線是利用時間控制衰減接收信號，即接收到信號的時間短衰減大，時間長衰減小。由此判斷錄取器的接收設置正常。

③對比兩個RHP的輸出數(shù)據(jù)。A、B通道各自為主用時輸出的點航跡信息完全相同，說明兩個RHP正常。

鑒于以上分析，得出引起ALENIA雷達B通道性能下降的原因在接收機部分。因此，重點對接收機部分進行分析。

（4）接收機組件分析。接收機組件的組成與信號流程如下圖2所示。

圖2 ALENIA二次雷達接收機組件信號流程示意圖

從圖2中，我們可以看出接收機內部組成較為復雜，想要判斷各模塊故障點就必須要熟悉接收機的功能和信號流程。

2.1 接收機的功能

接收機接收來自天線的應答信號，其內部是模擬信號的處理，得到所需飛機的識別信息LOGΣ，目標偏離瞄準軸信息LOGΣ/Δ，接收機旁瓣抑制信息LOGΣ/Ω，符號方位信息SIGN（+/-），即目標相對天線瞄準軸的位置是偏左還是偏右。

2.2 接收機的信號流程

如圖2所示，天線接收應答信號分別通過三個通道（Σ、Δ、Ω）進入接收機，其中Σ、Δ信號經饋線傳輸至耦合組件，在這里強信號進入后將被限幅，從而保護接收機。同時信號產生組件產生的測試信號也經耦合組件加入接收機，在無應答信號時對接收機各通道進行自檢。耦合組件輸出的Σ、Δ信號經射頻放大組件傳輸至混頻組件中，信號在混頻組件中與Ω接收機組件送來的1030MHz本振信號進行混頻，形成60MHz的中頻信號，此中頻信號送入相幅均衡組件中。幅均衡組件利用COS組件送來的在線自檢信號進行在線自檢和AGC環(huán)路信號調整Σ、Δ通道的相位、幅度和增益，并將調整后的Σ、Δ信號分通道送入Σ、Δ對數(shù)中放進行檢波和對數(shù)放大，形成的LOGΣ、LOGΔ視頻信號分別送往錄取器、鑒相組件和增益校準組件。錄取器根據(jù)LOGΣ視頻信號獲得飛機識別信息。鑒相組件通過測量LOGΣ、LOGΔ信號的相位差，形成錄取器所需的符號方位信息SIGN（+/-）。增益校準組件主要是產生LOG Σ/Δ信號，錄取器用此來獲得目標偏離瞄準軸信息，并將自動增益控制AGC環(huán)路信號送往相幅均衡組件。自動增益控制AGC環(huán)路由相幅均衡組件、對數(shù)中放組件和增益校準組件組成，其中增益校準組件接收錄取器的控制取樣Σ、Δ通道中的在線自檢信號，然后送入相幅均衡組件中，分別控制Σ、Δ通道增益，Σ、Δ通道的對數(shù)中放則分別放大各自通道的在線自檢信號，送給COS組件，形成AGC環(huán)路信號。

Ω信號經預選濾波組件后可以有效防止鏡像頻率和虛假頻率進入后續(xù)接收通道，再經限幅組件后送往Ω接收機，形成的LOGΩ視頻信號，送往增益校準組件，由增益校準組件形成用于接收機旁瓣抑制的LOGΣ/Ω信息。

2.3 接收機故障點檢測

（1）檢查接收機各模塊連接線纜情況，確保接頭連接良好，無松動跡象，排除線纜接觸不良問題。

（2）檢查限幅耦合組件。開機時，該模塊引入信號產生組件自檢信號進行在線自檢，控制面板未同時出現(xiàn)51、52、53告警，排除限幅耦合組件故障的可能性。

（3）檢查射頻放大組件。該模塊本身有較高的穩(wěn)定性，不易損壞。

（4）預選濾波組件同樣具有很高的穩(wěn)定性，也可以排除在外。

（5）控制面板無53告警，說明Ω接收機正常。

（6）檢查混頻組件、相幅均衡組件、增益校準組件、對數(shù)中放、鑒相組件。需要通過開線自檢程序判斷是否故障。經開線自檢程序，各模塊中均無紅色故障燈亮，據(jù)此很難確定究竟是哪個環(huán)節(jié)造成的性能下降。

（7）因B通道經常出現(xiàn)5901告警，即Σ/Δ相位錯誤，且每次出現(xiàn)告警時用萬用表測得增益校準組件的J11口和J12口都不為0V，加之B通道CDS上原始視頻較弱，比較A、B通道對數(shù)中放的J3口的輸出的信號大小，即logΣ和logΔ幅度，B通道較低，從而基本能夠判定是AGC環(huán)路上的組件出現(xiàn)問題導致信號增益不足，排除鑒相組件，故障出在相幅均衡組件、增益校準組件、Σ對數(shù)中放這三個模塊中。

3 改善方法

在雷達站現(xiàn)場很少有檢測接收機模塊的儀器儀表，為節(jié)約時間，我們能做的就是用備件一一替換測試。此次故障發(fā)生時，合肥現(xiàn)場僅有一塊對數(shù)中放備件，替換上機后，雖然可正常開啟，無明顯故障現(xiàn)象，但在進行增益均衡維護程序時，調節(jié)相幅均衡組件上的電位器R8和R37，使對數(shù)中放J3口輸出電平與A通道一致，但電平始終達不到A通道水平，調高就會出現(xiàn)51、52告警，我們據(jù)此判斷該對數(shù)中放性能不佳。這可能也是導致頻繁出現(xiàn)5901告警的原因，但也不排除是相幅均衡組件和增益校準組件性能降低的可能性。

于是從上海申請調撥了相幅均衡組件、增益校準組件和對數(shù)中放。

按照信號流程，先更換了相幅均衡組件，觀察結果無明顯變化。其次更換增益校準組件，進行增益均衡維護程序，觀察輸出點航跡數(shù)量總體有所提升，且對比同一時段的A通道，穩(wěn)定在僅相差10架左右。再次更換了Σ對數(shù)中放，再進行增益均衡維護程序，調節(jié)相幅均衡組件上的電位器R8和R37，使對數(shù)中放電平輸出與A通道一致，然后分別調節(jié)增益校準組件的電位器R9和R122，使J11和J12端的輸出電平為0，最后調節(jié)鑒相組件電位器R100，消除59告警，觀察輸出點航跡數(shù)量再次上升，切換到A通道比較，基本相同，保持B通道運行一段時間后無告警產生。至此，改善恢復ALENIA二次雷達B通道性能工作結束。

按照接收機性能測試標準，還應當做接收機切線靈敏度測試，但合肥現(xiàn)場無相應的檢測設備，因此未進行該項檢測?？梢源_定的是，發(fā)生此類故障時，切線靈敏度肯定低于正常值范圍。

4 總結

引發(fā)此次ALENIA雷達通道性能下降的主要原因是：設備長時間運行，內部器件老化，使對數(shù)中放工作點漂移，導致AGC環(huán)路增益不穩(wěn)定，影響了接收機后端處理，易出現(xiàn)51、52、59系列告警。

合肥ALENIA二次雷達是國內最早引進的一批國外雷達設備，時至今日，性能逐漸下降，任何部件都可能出現(xiàn)問題，本文重點對接收機部件進行了分析，希望今后對出現(xiàn)類似故障時的排查有所幫助，縮短排故時間。

參考文獻

[1]杜文一.航管二次監(jiān)視雷達[J].中國民航學院，2004，（12）.

[2]蘇志剛.二次雷達設備[J].中國民用航空學院學報，1998，（4）.