徐智剛

摘 要：浦東Raytheon一二次雷達(dá)安裝運(yùn)行超過10年，設(shè)備趨于老化，2010年6月18日晚發(fā)生信號(hào)嚴(yán)重抖動(dòng)的故障現(xiàn)象，造成傳送至上海區(qū)管中心的雷神雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量不佳，只能提供給近距離的進(jìn)近和塔臺(tái)管制使用。文章主要討論了浦東雷神雷達(dá)此次出現(xiàn)嚴(yán)重信號(hào)抖動(dòng)故障產(chǎn)生的原因，并進(jìn)行分析和說明，詳細(xì)介紹故障的處理過程，對(duì)排除故障過程中所涉及的相關(guān)設(shè)備，模塊進(jìn)行論述和原理介紹，并提出建議措施。

關(guān)鍵詞：雷神一二次系統(tǒng)；信號(hào)抖動(dòng)；故障分析；處理

引言

隨著雷達(dá)管制的實(shí)施，航管監(jiān)視雷達(dá)對(duì)監(jiān)視空中飛行目標(biāo)起著越來越重要的作用，實(shí)現(xiàn)管制區(qū)域內(nèi)的多重雷達(dá)覆蓋也是發(fā)展趨勢(shì)。在維護(hù)雷達(dá)設(shè)備過程中，面對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)故障，如何準(zhǔn)確地分析、判斷故障點(diǎn)，采取一切必要措施快速恢復(fù)設(shè)備正常工作，對(duì)于確?？罩薪煌ü芾戆踩兄匾囊饬x。文章主要工作在于對(duì)浦東雷神雷達(dá)出現(xiàn)嚴(yán)重信號(hào)抖動(dòng)故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析和說明，詳細(xì)介紹故障的處理過程，對(duì)排除故障過程中所涉及的相關(guān)設(shè)備，模塊進(jìn)行論述和原理介紹，并提出建議措施，供大家參考和交流，希望能對(duì)各位在今后排除類似故障時(shí)能有所啟發(fā)。

1 故障出現(xiàn)及故障排除流程

1.1 故障現(xiàn)象

6月18日晚22：30，雷神二次MSSR B路主用出現(xiàn)方位漂移現(xiàn)象，值班人員在二次雷達(dá)的控制和監(jiān)視系統(tǒng)（CMS）屏幕上發(fā)現(xiàn)Site Monitor 紅色告警，CMS的事件記錄文件中對(duì)應(yīng)有Site Monitor Azimuth Fault 和 Site Monitor Failed告警。以前曾經(jīng)也出現(xiàn)過方位漂移，一般天線掃描2～4周（天線15轉(zhuǎn)/分鐘）告警就會(huì)消失，CMS事件記錄文件對(duì)應(yīng)會(huì)出現(xiàn)Site Monitor Azimuth No Fault 和 Site Monitor Serviceable 信息，偶爾有持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的達(dá)到8～9周，信號(hào)便會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。但此次故障現(xiàn)象比較特別，Site Monitor告警相當(dāng)頻繁，大多數(shù)告警之間的間隔不到一分鐘，并且在RMM上也發(fā)現(xiàn)測(cè)試應(yīng)答機(jī)方位信號(hào)偏差較大，抖動(dòng)非常嚴(yán)重，同時(shí)杭州反映RAYTHEON有目標(biāo)分裂現(xiàn)象。

在MSSR B路出現(xiàn)方位漂移故障后，MSSR B 路又出現(xiàn)了單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed），隨后出現(xiàn)天線告警， CMS上天線顯示紅色告警狀態(tài)，而RMM上依然有二次信號(hào)，信號(hào)處理一切正常，但傳送至上海青浦區(qū)管中心的Raytheon雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量不佳，只能提供給近距離的進(jìn)近和塔臺(tái)管制使用。

1.2 故障分析與處理過程

1.2.1 SCDI 通道之間的切換

由于Site Monitor告警導(dǎo)致SCDI里的MSSR-B通道變紅，為了判斷是否是單純通道故障引起的告警，所以立即切換到MSSR-A路為主用，觀察現(xiàn)象。結(jié)果方位漂移和Site Monitor告警依然出現(xiàn)，由此可以判別并非二次通道出故障，而是兩個(gè)通道的公共部分有問題。隨后又對(duì)SCDI通道進(jìn)行切換，但問題依舊存在。

此次故障現(xiàn)象是方位偏移，而方位信號(hào)是由光學(xué)編碼器產(chǎn)生，懷疑是因?yàn)榫幋a器的故障而導(dǎo)致信號(hào)抖動(dòng)，切換編碼器后觀察RMM信號(hào)。結(jié)果還是抖動(dòng)嚴(yán)重，基本可以判定編碼器沒有問題，又通過對(duì)RMM的觀察發(fā)現(xiàn)Site Monitor 抖動(dòng)嚴(yán)重的同時(shí)，有些雷達(dá)目標(biāo)信號(hào)的方位也有明顯偏移，航跡有些彎彎曲曲，不像以前那么平穩(wěn)，而距離和識(shí)別碼及高度碼等其他信息均正常。經(jīng)過前后多次的信號(hào)記錄和分析比較，發(fā)現(xiàn)方位漂移最大時(shí)可以達(dá)到約8°，偏離的角度值也一直在變化，方位都是在所設(shè)定的角度左右來回偏離。而系統(tǒng)所設(shè)定的Site Monitor方位容差門限是左右0.24°，當(dāng)連續(xù)兩次方位差超過此數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)出現(xiàn)Site Monitor 告警。由此推測(cè)，產(chǎn)生信號(hào)抖動(dòng)的原因可能是方位處理的相關(guān)節(jié)出現(xiàn)故障。

1.2.2 OBA表與方位編碼器Difference Test

由于在MSSR B路出現(xiàn)方位漂移后，MSSR B 路又出現(xiàn)了單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed），隨后出現(xiàn)天線告警， CMS上天線顯示紅色告警狀態(tài)。根據(jù)以前積累的排故經(jīng)驗(yàn)，引起單脈沖一致性告警的原因是點(diǎn)跡錄取器監(jiān)測(cè)單脈沖錯(cuò)誤數(shù)（Monopulse Error）大于500（正常該統(tǒng)計(jì)數(shù)應(yīng)在500以下），所以現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)中OBA.TMC參數(shù)需要執(zhí)行重新校準(zhǔn)工作。OBA（Off Boresight Angle）表是目標(biāo)應(yīng)答進(jìn)行OBA信息相關(guān)的基準(zhǔn)，也是確定目標(biāo)OBA角度的依據(jù)。通過校正OBA表可以恢復(fù)那些在幅度測(cè)量中不可接受錯(cuò)誤影響的參數(shù)，從而提高系統(tǒng)對(duì)參數(shù)下降的補(bǔ)償，而又不更換硬件。

從目前的現(xiàn)象來看，MSSR-B路的單脈沖連續(xù)性告警很有可能是因?yàn)榉轿粐?yán)重漂移引起的，因?yàn)榉轿欢秳?dòng)嚴(yán)重造成Site Monitor告警非常頻繁，從而導(dǎo)致Monopulse Error。于是立刻對(duì)MSSR-B路的OBA表進(jìn)行重新校正，但過了1小時(shí)后CMS沒有任何反映，OBA校正宣告失敗。分析下來可能因?yàn)樾盘?hào)抖動(dòng)幅度太大的緣故，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無法正確計(jì)算Monopulse Error Total從而無法完成校正。

事實(shí)上兩個(gè)編碼器的方位之間總存在著一定的偏差，雖然兩個(gè)編碼器各自的方位數(shù)據(jù)都可以正常使用，肉眼無法分辨它們的方位誤差，但是編碼器的精度很高，當(dāng)兩者的偏差大于一個(gè)很小的值時(shí)（這個(gè)值約為0.08°），系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備便會(huì)告警，在CMS上顯示Difference Test Alarm。2008年9月的信號(hào)抖動(dòng)故障，經(jīng)一系列的檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)是由于旋轉(zhuǎn)鉸鏈的故障引起編碼器的晃動(dòng)，從而造成信號(hào)漂移。當(dāng)時(shí)那次信號(hào)漂移發(fā)生時(shí)，Difference Test Alarm 告警就很頻繁。所以經(jīng)過對(duì)以往故障的認(rèn)真分析，決定進(jìn)行Difference Test，來檢測(cè)兩個(gè)方位編碼器的方位偏差值（Azimuth Different）是否穩(wěn)定，如果數(shù)值變化很大，則很有可能是因?yàn)樾D(zhuǎn)鉸鏈晃動(dòng)引起編碼器一起晃動(dòng)；如果Azimuth Different數(shù)值很穩(wěn)定，則基本可以認(rèn)為鉸鏈不晃動(dòng)，兩個(gè)方位編碼器的方位基本一致。

經(jīng)測(cè)試后得出Azimuth Different的數(shù)值在8左右，偏差結(jié)果相當(dāng)穩(wěn)定。從而推斷出旋轉(zhuǎn)鉸鏈基本沒有什么晃動(dòng)，方位編碼器X與Y的方位基本一致，但由于時(shí)間有限，不能完全確定旋轉(zhuǎn)鉸鏈一定正常，旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起信號(hào)漂移故障的可能性依舊存在，所以隨后上天線塔頂對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)。

1.2.3 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）

根據(jù)對(duì)以往類似故障的維修經(jīng)驗(yàn)，排故下一階段的重點(diǎn)放在旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件上。旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件與一個(gè)匯流環(huán)組件相耦合，此裝置提供26個(gè)AC/DC環(huán)用于電源和控制信號(hào)。旋轉(zhuǎn)鉸鏈裝備有自己的軸承，以便對(duì)每個(gè)通道的非接觸射頻扼流圈連接能作自動(dòng)校準(zhǔn)。旋轉(zhuǎn)鉸鏈還提供3個(gè)同軸SSR通道（分別用于MSSR的和、差、控制通道），1個(gè)PSR波導(dǎo)通道（通道1，用于一次雷達(dá)發(fā)射/接收路徑的波導(dǎo)管，并且接到天線的低波束饋源喇叭上），2個(gè)同軸PSR通道（通道2用于一次雷達(dá)接收的高波束，通道3用于一次雷達(dá)接收的氣象通道）和一個(gè)備用通道（通道7）。

上天線塔頂對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈進(jìn)行仔細(xì)的檢測(cè)。首先，利用萬向微調(diào)磁性表座把數(shù)顯千分表固定住來測(cè)試編碼器的抖動(dòng)，測(cè)試結(jié)果表明數(shù)值很小，編碼器抖動(dòng)不是很明顯。然后檢測(cè)兩個(gè)光學(xué)編碼器的與旋轉(zhuǎn)鉸鏈的聯(lián)接是否有松動(dòng)，并分別對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈周圍的螺絲，編碼器，馬達(dá)螺絲進(jìn)行緊固。緊固后再一次觀測(cè)RMM，發(fā)現(xiàn)測(cè)試應(yīng)答機(jī)抖動(dòng)現(xiàn)象依然嚴(yán)重。于是再一次上天線塔頂對(duì)大盤和旋轉(zhuǎn)鉸鏈繼續(xù)檢測(cè)，最后發(fā)現(xiàn)大盤與旋轉(zhuǎn)鉸鏈之間的一個(gè)旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）有些許松動(dòng)，于是立即對(duì)其進(jìn)行緊固。

旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）直徑10mm，安裝在基座下邊兩個(gè)螺栓之間，一個(gè)螺栓在固定基座上，另一個(gè)在旋轉(zhuǎn)鉸鏈上。每個(gè)天線的旋轉(zhuǎn)鉸鏈?zhǔn)遣煌?，而這個(gè)減震器是被調(diào)整到適合S波段上工作。旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器的主要功能就是在大盤轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候頂住或者是拉著旋轉(zhuǎn)鉸鏈，抑制旋轉(zhuǎn)鉸鏈自轉(zhuǎn)。具體減震器的圖紙和實(shí)物圖片如圖1。

圖1 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器圖紙

由于減震器對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈的晃動(dòng)起到抑制作用，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其松動(dòng)時(shí)便立即懷疑是由于減震器的緣故從而鉸鏈產(chǎn)生晃動(dòng)，從而影響方位信號(hào)抖動(dòng)。在對(duì)其進(jìn)行徹底的緊固后，觀察RMM中的測(cè)試應(yīng)答機(jī)方位信號(hào)，發(fā)現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象有所改善，但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)，信號(hào)質(zhì)量依舊不好，同時(shí)也基本排除了由減震器引起此次故障的可能性。

1.2.4 雷神二次詢問機(jī)部件排查

基本排除是由旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起此次故障的可能性后，我們開始在對(duì)設(shè)備的工作原理和信號(hào)流程以及相關(guān)電路進(jìn)行全面的分析。在旋轉(zhuǎn)鉸鏈處安裝有兩個(gè)互為主備用的光學(xué)編碼器，它們相互獨(dú)立每個(gè)都能以平衡差分信號(hào)（RS-422）形式提供ACP（I）、ACP（Q）、APR信號(hào)給FMAC方位輸入單元。天線每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈產(chǎn)生一個(gè)方位參考脈沖（正北信號(hào)）和16，384個(gè)方位變化脈沖（ACP）。每一個(gè)FMAC方位分配單元包括一個(gè)用于編碼器脈沖處理的方位輸入模塊和兩個(gè)方位輸出模塊，方位輸出模塊為一次雷達(dá)和二次雷達(dá)提供方位接口。根據(jù)一次雷達(dá)方位系統(tǒng)（如圖3），二次雷達(dá)的方位信號(hào)是由一次雷達(dá)提供的，方位信號(hào)是從一次雷達(dá)編碼器到一次雷達(dá)設(shè)備管理控制器（FMAC）的方位處理單元的輸入端，再經(jīng)過FMAC的方位處理單元的處理后，分別由一次雷達(dá)公共機(jī)柜頂輸出，對(duì)應(yīng)由二次雷達(dá)A/B的機(jī)頂輸入，并且中間都加裝了信號(hào)避雷器。

圖3 雷達(dá)方位系統(tǒng)

首先嘗試跟換X編碼器，觀察信號(hào)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RMM中的測(cè)試應(yīng)答機(jī)方位信號(hào)抖動(dòng)現(xiàn)象依舊存在。根據(jù)方位信號(hào)的流程，從一次雷達(dá)送過來的方位信號(hào)，是從二次雷達(dá)詢問機(jī)頂端輸入到視頻與定時(shí)電路板（Video and Timing）進(jìn)行處理和分配，所以此電路板是雷神二次雷達(dá)進(jìn)行方位處理的最直接和最主要的部件，便接著更換了視頻與定時(shí)電路板，故障依舊存在。然后又更換了應(yīng)答與解碼電路板，還是么有任何改善。這樣一來基本更換并檢查觀察了我們認(rèn)為影響方位信號(hào)故障的部件，也排除了這些部件故障的可能性。

1.2.5 天線波瓣圖測(cè)量和故障排除

排故至此，在分析有可能的故障原因被一個(gè)個(gè)排除后，根據(jù)信號(hào)的流圖，將重點(diǎn)再次轉(zhuǎn)移到天饋系統(tǒng)上，檢查下和、差、控制三個(gè)通道的信號(hào)到底是否良好，懷疑是可能由于天線三個(gè)通道信號(hào)的質(zhì)量不佳，從而導(dǎo)致相位發(fā)生偏移引起故障。同時(shí)，查找前面排故過程中可能被疏忽遺漏的地方。

對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行天線波瓣圖測(cè)量（APM測(cè)試），與過去的APM圖進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)天線差、控制波束的曲線基本正常，而天線和波束與過去相比稍有異常，但不敢確定是否和通道有故障。和波束主要用于探測(cè)目標(biāo)位置和代碼，和波束異常會(huì)引起目標(biāo)丟失，差波束主要用于判斷目標(biāo)方位，差波束過強(qiáng)容易導(dǎo)致方位判斷失誤引起目標(biāo)分裂。（下圖為APM測(cè)試?yán)龍D）

圖4 APM測(cè)試?yán)龍D 圖5 通道轉(zhuǎn)接頭

通過APM測(cè)試，懷疑故障集中在和通道上，于是再次上天線塔頂進(jìn)行仔細(xì)檢查。對(duì)每一個(gè)細(xì)小部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，最后發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)鉸鏈上用于傳輸和信號(hào)的射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，引起接頭的接觸不良。換上新的轉(zhuǎn)接頭后，觀察RMM發(fā)現(xiàn)信號(hào)恢復(fù)正常，方位抖動(dòng)，Site Monitor Azimuth Fault， 和 Site Monitor Failed告警不在出現(xiàn)，但單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed）依舊未消除。

在完成對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行方位調(diào)整和MSSR A，B路的OBA表重新校正后，單脈沖連續(xù)性告警消失，天線也不再紅色警告。至此，雷神二次信號(hào)嚴(yán)重抖動(dòng)故障得以徹底排除，故障最終正是由于二次雷達(dá)和通道射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，產(chǎn)生信號(hào)抖動(dòng)而引起的。

2 故障檢修維護(hù)總結(jié)

浦東雷神雷達(dá)作為我國(guó)民航空管系統(tǒng)早期引進(jìn)的雷達(dá)，安裝運(yùn)行超過10年，設(shè)備趨于老化，出故障的頻率和以往相比大大增加。此外，由于Raytheon公司已退出中國(guó)市場(chǎng)，因此缺乏廠家技術(shù)支持，如果遇到設(shè)備故障點(diǎn)非常隱蔽或者是從未碰到過的故障，則需要通過大量檢測(cè)和排查尋找故障。所以這就要求雷達(dá)設(shè)備維護(hù)人員不但要熟悉各個(gè)功能模塊間的信號(hào)流程網(wǎng)絡(luò)，還要熟悉單個(gè)模塊的內(nèi)部構(gòu)造及其雷達(dá)維護(hù)界面的具體操作，也就是點(diǎn)與面有機(jī)地結(jié)合起來。

當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，首先要保持頭腦冷靜沉著，在確定故障不會(huì)損壞替換器件，避免造成新的損失和故障的前提下可使用替換法查找故障。而在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況，綜合使用故障排除法、觀察比較法等手段，逐步縮小和明確故障范圍，最終達(dá)到故障源的精確定位。當(dāng)然，最終故障的排除還是建立在對(duì)設(shè)備的深入研究和縝密分析的基礎(chǔ)上。

文章從故障排除的角度，主要通過故障分析和故障排除過程的論述，對(duì)雷神雷達(dá)方位系統(tǒng)流程，一二次部分設(shè)備，設(shè)備原理三方面進(jìn)行闡述。希望文章能在以后雷達(dá)設(shè)備維修工作中，碰到類似故障時(shí)能有所啟發(fā)，有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]雷神Codor Mk2二次雷達(dá)系統(tǒng)手冊(cè)[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處，2000，4.

[2]雷達(dá)一次雷達(dá)ASR-10SS設(shè)備手冊(cè).民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處.

[3]雷神Codor Mk2二次雷達(dá)技術(shù)手冊(cè)天線設(shè)備手冊(cè)[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處，2000，4.

經(jīng)測(cè)試后得出Azimuth Different的數(shù)值在8左右，偏差結(jié)果相當(dāng)穩(wěn)定。從而推斷出旋轉(zhuǎn)鉸鏈基本沒有什么晃動(dòng)，方位編碼器X與Y的方位基本一致，但由于時(shí)間有限，不能完全確定旋轉(zhuǎn)鉸鏈一定正常，旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起信號(hào)漂移故障的可能性依舊存在，所以隨后上天線塔頂對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)。

1.2.3 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）

根據(jù)對(duì)以往類似故障的維修經(jīng)驗(yàn)，排故下一階段的重點(diǎn)放在旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件上。旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件與一個(gè)匯流環(huán)組件相耦合，此裝置提供26個(gè)AC/DC環(huán)用于電源和控制信號(hào)。旋轉(zhuǎn)鉸鏈裝備有自己的軸承，以便對(duì)每個(gè)通道的非接觸射頻扼流圈連接能作自動(dòng)校準(zhǔn)。旋轉(zhuǎn)鉸鏈還提供3個(gè)同軸SSR通道（分別用于MSSR的和、差、控制通道），1個(gè)PSR波導(dǎo)通道（通道1，用于一次雷達(dá)發(fā)射/接收路徑的波導(dǎo)管，并且接到天線的低波束饋源喇叭上），2個(gè)同軸PSR通道（通道2用于一次雷達(dá)接收的高波束，通道3用于一次雷達(dá)接收的氣象通道）和一個(gè)備用通道（通道7）。

上天線塔頂對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈進(jìn)行仔細(xì)的檢測(cè)。首先，利用萬向微調(diào)磁性表座把數(shù)顯千分表固定住來測(cè)試編碼器的抖動(dòng)，測(cè)試結(jié)果表明數(shù)值很小，編碼器抖動(dòng)不是很明顯。然后檢測(cè)兩個(gè)光學(xué)編碼器的與旋轉(zhuǎn)鉸鏈的聯(lián)接是否有松動(dòng)，并分別對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈周圍的螺絲，編碼器，馬達(dá)螺絲進(jìn)行緊固。緊固后再一次觀測(cè)RMM，發(fā)現(xiàn)測(cè)試應(yīng)答機(jī)抖動(dòng)現(xiàn)象依然嚴(yán)重。于是再一次上天線塔頂對(duì)大盤和旋轉(zhuǎn)鉸鏈繼續(xù)檢測(cè)，最后發(fā)現(xiàn)大盤與旋轉(zhuǎn)鉸鏈之間的一個(gè)旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）有些許松動(dòng)，于是立即對(duì)其進(jìn)行緊固。

旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）直徑10mm，安裝在基座下邊兩個(gè)螺栓之間，一個(gè)螺栓在固定基座上，另一個(gè)在旋轉(zhuǎn)鉸鏈上。每個(gè)天線的旋轉(zhuǎn)鉸鏈?zhǔn)遣煌模@個(gè)減震器是被調(diào)整到適合S波段上工作。旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器的主要功能就是在大盤轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候頂住或者是拉著旋轉(zhuǎn)鉸鏈，抑制旋轉(zhuǎn)鉸鏈自轉(zhuǎn)。具體減震器的圖紙和實(shí)物圖片如圖1。

圖1 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器圖紙

由于減震器對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈的晃動(dòng)起到抑制作用，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其松動(dòng)時(shí)便立即懷疑是由于減震器的緣故從而鉸鏈產(chǎn)生晃動(dòng)，從而影響方位信號(hào)抖動(dòng)。在對(duì)其進(jìn)行徹底的緊固后，觀察RMM中的測(cè)試應(yīng)答機(jī)方位信號(hào)，發(fā)現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象有所改善，但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)，信號(hào)質(zhì)量依舊不好，同時(shí)也基本排除了由減震器引起此次故障的可能性。

1.2.4 雷神二次詢問機(jī)部件排查

基本排除是由旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起此次故障的可能性后，我們開始在對(duì)設(shè)備的工作原理和信號(hào)流程以及相關(guān)電路進(jìn)行全面的分析。在旋轉(zhuǎn)鉸鏈處安裝有兩個(gè)互為主備用的光學(xué)編碼器，它們相互獨(dú)立每個(gè)都能以平衡差分信號(hào)（RS-422）形式提供ACP（I）、ACP（Q）、APR信號(hào)給FMAC方位輸入單元。天線每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈產(chǎn)生一個(gè)方位參考脈沖（正北信號(hào)）和16，384個(gè)方位變化脈沖（ACP）。每一個(gè)FMAC方位分配單元包括一個(gè)用于編碼器脈沖處理的方位輸入模塊和兩個(gè)方位輸出模塊，方位輸出模塊為一次雷達(dá)和二次雷達(dá)提供方位接口。根據(jù)一次雷達(dá)方位系統(tǒng)（如圖3），二次雷達(dá)的方位信號(hào)是由一次雷達(dá)提供的，方位信號(hào)是從一次雷達(dá)編碼器到一次雷達(dá)設(shè)備管理控制器（FMAC）的方位處理單元的輸入端，再經(jīng)過FMAC的方位處理單元的處理后，分別由一次雷達(dá)公共機(jī)柜頂輸出，對(duì)應(yīng)由二次雷達(dá)A/B的機(jī)頂輸入，并且中間都加裝了信號(hào)避雷器。

圖3 雷達(dá)方位系統(tǒng)

首先嘗試跟換X編碼器，觀察信號(hào)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RMM中的測(cè)試應(yīng)答機(jī)方位信號(hào)抖動(dòng)現(xiàn)象依舊存在。根據(jù)方位信號(hào)的流程，從一次雷達(dá)送過來的方位信號(hào)，是從二次雷達(dá)詢問機(jī)頂端輸入到視頻與定時(shí)電路板（Video and Timing）進(jìn)行處理和分配，所以此電路板是雷神二次雷達(dá)進(jìn)行方位處理的最直接和最主要的部件，便接著更換了視頻與定時(shí)電路板，故障依舊存在。然后又更換了應(yīng)答與解碼電路板，還是么有任何改善。這樣一來基本更換并檢查觀察了我們認(rèn)為影響方位信號(hào)故障的部件，也排除了這些部件故障的可能性。

1.2.5 天線波瓣圖測(cè)量和故障排除

排故至此，在分析有可能的故障原因被一個(gè)個(gè)排除后，根據(jù)信號(hào)的流圖，將重點(diǎn)再次轉(zhuǎn)移到天饋系統(tǒng)上，檢查下和、差、控制三個(gè)通道的信號(hào)到底是否良好，懷疑是可能由于天線三個(gè)通道信號(hào)的質(zhì)量不佳，從而導(dǎo)致相位發(fā)生偏移引起故障。同時(shí)，查找前面排故過程中可能被疏忽遺漏的地方。

對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行天線波瓣圖測(cè)量（APM測(cè)試），與過去的APM圖進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)天線差、控制波束的曲線基本正常，而天線和波束與過去相比稍有異常，但不敢確定是否和通道有故障。和波束主要用于探測(cè)目標(biāo)位置和代碼，和波束異常會(huì)引起目標(biāo)丟失，差波束主要用于判斷目標(biāo)方位，差波束過強(qiáng)容易導(dǎo)致方位判斷失誤引起目標(biāo)分裂。（下圖為APM測(cè)試?yán)龍D）

圖4 APM測(cè)試?yán)龍D 圖5 通道轉(zhuǎn)接頭

通過APM測(cè)試，懷疑故障集中在和通道上，于是再次上天線塔頂進(jìn)行仔細(xì)檢查。對(duì)每一個(gè)細(xì)小部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，最后發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)鉸鏈上用于傳輸和信號(hào)的射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，引起接頭的接觸不良。換上新的轉(zhuǎn)接頭后，觀察RMM發(fā)現(xiàn)信號(hào)恢復(fù)正常，方位抖動(dòng)，Site Monitor Azimuth Fault， 和 Site Monitor Failed告警不在出現(xiàn)，但單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed）依舊未消除。

在完成對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行方位調(diào)整和MSSR A，B路的OBA表重新校正后，單脈沖連續(xù)性告警消失，天線也不再紅色警告。至此，雷神二次信號(hào)嚴(yán)重抖動(dòng)故障得以徹底排除，故障最終正是由于二次雷達(dá)和通道射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，產(chǎn)生信號(hào)抖動(dòng)而引起的。

2 故障檢修維護(hù)總結(jié)

浦東雷神雷達(dá)作為我國(guó)民航空管系統(tǒng)早期引進(jìn)的雷達(dá)，安裝運(yùn)行超過10年，設(shè)備趨于老化，出故障的頻率和以往相比大大增加。此外，由于Raytheon公司已退出中國(guó)市場(chǎng)，因此缺乏廠家技術(shù)支持，如果遇到設(shè)備故障點(diǎn)非常隱蔽或者是從未碰到過的故障，則需要通過大量檢測(cè)和排查尋找故障。所以這就要求雷達(dá)設(shè)備維護(hù)人員不但要熟悉各個(gè)功能模塊間的信號(hào)流程網(wǎng)絡(luò)，還要熟悉單個(gè)模塊的內(nèi)部構(gòu)造及其雷達(dá)維護(hù)界面的具體操作，也就是點(diǎn)與面有機(jī)地結(jié)合起來。

當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，首先要保持頭腦冷靜沉著，在確定故障不會(huì)損壞替換器件，避免造成新的損失和故障的前提下可使用替換法查找故障。而在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況，綜合使用故障排除法、觀察比較法等手段，逐步縮小和明確故障范圍，最終達(dá)到故障源的精確定位。當(dāng)然，最終故障的排除還是建立在對(duì)設(shè)備的深入研究和縝密分析的基礎(chǔ)上。

文章從故障排除的角度，主要通過故障分析和故障排除過程的論述，對(duì)雷神雷達(dá)方位系統(tǒng)流程，一二次部分設(shè)備，設(shè)備原理三方面進(jìn)行闡述。希望文章能在以后雷達(dá)設(shè)備維修工作中，碰到類似故障時(shí)能有所啟發(fā)，有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]雷神Codor Mk2二次雷達(dá)系統(tǒng)手冊(cè)[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處，2000，4.

[2]雷達(dá)一次雷達(dá)ASR-10SS設(shè)備手冊(cè).民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處.

[3]雷神Codor Mk2二次雷達(dá)技術(shù)手冊(cè)天線設(shè)備手冊(cè)[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處，2000，4.

經(jīng)測(cè)試后得出Azimuth Different的數(shù)值在8左右，偏差結(jié)果相當(dāng)穩(wěn)定。從而推斷出旋轉(zhuǎn)鉸鏈基本沒有什么晃動(dòng)，方位編碼器X與Y的方位基本一致，但由于時(shí)間有限，不能完全確定旋轉(zhuǎn)鉸鏈一定正常，旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起信號(hào)漂移故障的可能性依舊存在，所以隨后上天線塔頂對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)。

1.2.3 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）

根據(jù)對(duì)以往類似故障的維修經(jīng)驗(yàn)，排故下一階段的重點(diǎn)放在旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件上。旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件與一個(gè)匯流環(huán)組件相耦合，此裝置提供26個(gè)AC/DC環(huán)用于電源和控制信號(hào)。旋轉(zhuǎn)鉸鏈裝備有自己的軸承，以便對(duì)每個(gè)通道的非接觸射頻扼流圈連接能作自動(dòng)校準(zhǔn)。旋轉(zhuǎn)鉸鏈還提供3個(gè)同軸SSR通道（分別用于MSSR的和、差、控制通道），1個(gè)PSR波導(dǎo)通道（通道1，用于一次雷達(dá)發(fā)射/接收路徑的波導(dǎo)管，并且接到天線的低波束饋源喇叭上），2個(gè)同軸PSR通道（通道2用于一次雷達(dá)接收的高波束，通道3用于一次雷達(dá)接收的氣象通道）和一個(gè)備用通道（通道7）。

上天線塔頂對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈進(jìn)行仔細(xì)的檢測(cè)。首先，利用萬向微調(diào)磁性表座把數(shù)顯千分表固定住來測(cè)試編碼器的抖動(dòng)，測(cè)試結(jié)果表明數(shù)值很小，編碼器抖動(dòng)不是很明顯。然后檢測(cè)兩個(gè)光學(xué)編碼器的與旋轉(zhuǎn)鉸鏈的聯(lián)接是否有松動(dòng)，并分別對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈周圍的螺絲，編碼器，馬達(dá)螺絲進(jìn)行緊固。緊固后再一次觀測(cè)RMM，發(fā)現(xiàn)測(cè)試應(yīng)答機(jī)抖動(dòng)現(xiàn)象依然嚴(yán)重。于是再一次上天線塔頂對(duì)大盤和旋轉(zhuǎn)鉸鏈繼續(xù)檢測(cè)，最后發(fā)現(xiàn)大盤與旋轉(zhuǎn)鉸鏈之間的一個(gè)旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）有些許松動(dòng)，于是立即對(duì)其進(jìn)行緊固。

旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器（Rotary Joint Restraint）直徑10mm，安裝在基座下邊兩個(gè)螺栓之間，一個(gè)螺栓在固定基座上，另一個(gè)在旋轉(zhuǎn)鉸鏈上。每個(gè)天線的旋轉(zhuǎn)鉸鏈?zhǔn)遣煌?，而這個(gè)減震器是被調(diào)整到適合S波段上工作。旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器的主要功能就是在大盤轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候頂住或者是拉著旋轉(zhuǎn)鉸鏈，抑制旋轉(zhuǎn)鉸鏈自轉(zhuǎn)。具體減震器的圖紙和實(shí)物圖片如圖1。

圖1 旋轉(zhuǎn)鉸鏈減震器圖紙

由于減震器對(duì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈的晃動(dòng)起到抑制作用，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其松動(dòng)時(shí)便立即懷疑是由于減震器的緣故從而鉸鏈產(chǎn)生晃動(dòng)，從而影響方位信號(hào)抖動(dòng)。在對(duì)其進(jìn)行徹底的緊固后，觀察RMM中的測(cè)試應(yīng)答機(jī)方位信號(hào)，發(fā)現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象有所改善，但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)，信號(hào)質(zhì)量依舊不好，同時(shí)也基本排除了由減震器引起此次故障的可能性。

1.2.4 雷神二次詢問機(jī)部件排查

基本排除是由旋轉(zhuǎn)鉸鏈引起此次故障的可能性后，我們開始在對(duì)設(shè)備的工作原理和信號(hào)流程以及相關(guān)電路進(jìn)行全面的分析。在旋轉(zhuǎn)鉸鏈處安裝有兩個(gè)互為主備用的光學(xué)編碼器，它們相互獨(dú)立每個(gè)都能以平衡差分信號(hào)（RS-422）形式提供ACP（I）、ACP（Q）、APR信號(hào)給FMAC方位輸入單元。天線每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈產(chǎn)生一個(gè)方位參考脈沖（正北信號(hào)）和16，384個(gè)方位變化脈沖（ACP）。每一個(gè)FMAC方位分配單元包括一個(gè)用于編碼器脈沖處理的方位輸入模塊和兩個(gè)方位輸出模塊，方位輸出模塊為一次雷達(dá)和二次雷達(dá)提供方位接口。根據(jù)一次雷達(dá)方位系統(tǒng)（如圖3），二次雷達(dá)的方位信號(hào)是由一次雷達(dá)提供的，方位信號(hào)是從一次雷達(dá)編碼器到一次雷達(dá)設(shè)備管理控制器（FMAC）的方位處理單元的輸入端，再經(jīng)過FMAC的方位處理單元的處理后，分別由一次雷達(dá)公共機(jī)柜頂輸出，對(duì)應(yīng)由二次雷達(dá)A/B的機(jī)頂輸入，并且中間都加裝了信號(hào)避雷器。

圖3 雷達(dá)方位系統(tǒng)

首先嘗試跟換X編碼器，觀察信號(hào)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RMM中的測(cè)試應(yīng)答機(jī)方位信號(hào)抖動(dòng)現(xiàn)象依舊存在。根據(jù)方位信號(hào)的流程，從一次雷達(dá)送過來的方位信號(hào)，是從二次雷達(dá)詢問機(jī)頂端輸入到視頻與定時(shí)電路板（Video and Timing）進(jìn)行處理和分配，所以此電路板是雷神二次雷達(dá)進(jìn)行方位處理的最直接和最主要的部件，便接著更換了視頻與定時(shí)電路板，故障依舊存在。然后又更換了應(yīng)答與解碼電路板，還是么有任何改善。這樣一來基本更換并檢查觀察了我們認(rèn)為影響方位信號(hào)故障的部件，也排除了這些部件故障的可能性。

1.2.5 天線波瓣圖測(cè)量和故障排除

排故至此，在分析有可能的故障原因被一個(gè)個(gè)排除后，根據(jù)信號(hào)的流圖，將重點(diǎn)再次轉(zhuǎn)移到天饋系統(tǒng)上，檢查下和、差、控制三個(gè)通道的信號(hào)到底是否良好，懷疑是可能由于天線三個(gè)通道信號(hào)的質(zhì)量不佳，從而導(dǎo)致相位發(fā)生偏移引起故障。同時(shí)，查找前面排故過程中可能被疏忽遺漏的地方。

對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行天線波瓣圖測(cè)量（APM測(cè)試），與過去的APM圖進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)天線差、控制波束的曲線基本正常，而天線和波束與過去相比稍有異常，但不敢確定是否和通道有故障。和波束主要用于探測(cè)目標(biāo)位置和代碼，和波束異常會(huì)引起目標(biāo)丟失，差波束主要用于判斷目標(biāo)方位，差波束過強(qiáng)容易導(dǎo)致方位判斷失誤引起目標(biāo)分裂。（下圖為APM測(cè)試?yán)龍D）

圖4 APM測(cè)試?yán)龍D 圖5 通道轉(zhuǎn)接頭

通過APM測(cè)試，懷疑故障集中在和通道上，于是再次上天線塔頂進(jìn)行仔細(xì)檢查。對(duì)每一個(gè)細(xì)小部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，最后發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)鉸鏈上用于傳輸和信號(hào)的射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，引起接頭的接觸不良。換上新的轉(zhuǎn)接頭后，觀察RMM發(fā)現(xiàn)信號(hào)恢復(fù)正常，方位抖動(dòng)，Site Monitor Azimuth Fault， 和 Site Monitor Failed告警不在出現(xiàn)，但單脈沖一致性告警（Monopulse Consistency Failed）依舊未消除。

在完成對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行方位調(diào)整和MSSR A，B路的OBA表重新校正后，單脈沖連續(xù)性告警消失，天線也不再紅色警告。至此，雷神二次信號(hào)嚴(yán)重抖動(dòng)故障得以徹底排除，故障最終正是由于二次雷達(dá)和通道射頻電纜的金屬轉(zhuǎn)接頭內(nèi)連接針頭斷裂，產(chǎn)生信號(hào)抖動(dòng)而引起的。

2 故障檢修維護(hù)總結(jié)

浦東雷神雷達(dá)作為我國(guó)民航空管系統(tǒng)早期引進(jìn)的雷達(dá)，安裝運(yùn)行超過10年，設(shè)備趨于老化，出故障的頻率和以往相比大大增加。此外，由于Raytheon公司已退出中國(guó)市場(chǎng)，因此缺乏廠家技術(shù)支持，如果遇到設(shè)備故障點(diǎn)非常隱蔽或者是從未碰到過的故障，則需要通過大量檢測(cè)和排查尋找故障。所以這就要求雷達(dá)設(shè)備維護(hù)人員不但要熟悉各個(gè)功能模塊間的信號(hào)流程網(wǎng)絡(luò)，還要熟悉單個(gè)模塊的內(nèi)部構(gòu)造及其雷達(dá)維護(hù)界面的具體操作，也就是點(diǎn)與面有機(jī)地結(jié)合起來。

當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，首先要保持頭腦冷靜沉著，在確定故障不會(huì)損壞替換器件，避免造成新的損失和故障的前提下可使用替換法查找故障。而在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況，綜合使用故障排除法、觀察比較法等手段，逐步縮小和明確故障范圍，最終達(dá)到故障源的精確定位。當(dāng)然，最終故障的排除還是建立在對(duì)設(shè)備的深入研究和縝密分析的基礎(chǔ)上。

文章從故障排除的角度，主要通過故障分析和故障排除過程的論述，對(duì)雷神雷達(dá)方位系統(tǒng)流程，一二次部分設(shè)備，設(shè)備原理三方面進(jìn)行闡述。希望文章能在以后雷達(dá)設(shè)備維修工作中，碰到類似故障時(shí)能有所啟發(fā)，有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]雷神Codor Mk2二次雷達(dá)系統(tǒng)手冊(cè)[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處，2000，4.

[2]雷達(dá)一次雷達(dá)ASR-10SS設(shè)備手冊(cè).民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處.

[3]雷神Codor Mk2二次雷達(dá)技術(shù)手冊(cè)天線設(shè)備手冊(cè)[M].北京：民航總局空中交通管理局雷達(dá)導(dǎo)航處，2000，4.