任雪峰

(海軍駐南京地區(qū)雷達(dá)系統(tǒng)軍事代表室，南京 210003)

?

T/R組件抽樣檢驗(yàn)方案研究

任雪峰

(海軍駐南京地區(qū)雷達(dá)系統(tǒng)軍事代表室，南京 210003)

T/R組件是相控陣?yán)走_(dá)中最為重要的組成部件之一，且在相控陣?yán)走_(dá)中包含大量的T/R組件。主要針對(duì)大批量T/R組件如何開(kāi)展抽樣檢驗(yàn)進(jìn)行了分析研究，對(duì)T/R組件的質(zhì)量特性進(jìn)行了分類，重點(diǎn)對(duì)各類質(zhì)量特性接收質(zhì)量限的確定進(jìn)行了分析，給出了批量為1000的T/R組件的抽樣方案。這對(duì)大批量T/R組件抽樣檢驗(yàn)起到了參考作用。

T/R組件；抽樣檢驗(yàn)；接收質(zhì)量限(AQL)

0 引 言

相控陣?yán)走_(dá)利用大量分布式收發(fā)通道和小型天線單元排列成有源天線陣面，實(shí)現(xiàn)波束在空間電掃描。相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械掃描天線，相控陣?yán)走_(dá)天線具有波束指向靈活快捷、數(shù)據(jù)率高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)搜索、識(shí)別、跟蹤、制導(dǎo)、無(wú)源探測(cè)等多種系統(tǒng)功能任務(wù)的層面上，相控陣?yán)走_(dá)也具有多目標(biāo)同時(shí)跟蹤且目標(biāo)容量大、對(duì)復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾性能好、任務(wù)可靠性高等特點(diǎn)。因此，相控陣?yán)走_(dá)已成為雷達(dá)的重要發(fā)展方向。

T/R組件是相控陣?yán)走_(dá)中最為重要的組成部件之一，其質(zhì)量影響著整部雷達(dá)的質(zhì)量。由于每一部固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)通常由數(shù)百、數(shù)千甚至上萬(wàn)套收/發(fā)(T/R)組件通道組成，因而如何有效地控制組件質(zhì)量并如何進(jìn)行合理的檢驗(yàn)已成為相控陣?yán)走_(dá)研制和檢驗(yàn)的一個(gè)研究重點(diǎn)。因其集成度高、功能多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且指標(biāo)體系復(fù)雜等特點(diǎn)，T/R組件給抽樣檢驗(yàn)也帶來(lái)了很多困難。

本文簡(jiǎn)要介紹了T/R組件的組成和工作原理，介紹了抽樣檢驗(yàn)的理論發(fā)展、分類、基本步驟，重點(diǎn)研究了TR組件接受質(zhì)量限(AQL)的確定、抽樣方案的選取，并給出了T/R組件批量為1000個(gè)的抽樣檢驗(yàn)實(shí)施案例。

1 T/R組件的組成及工作原理

T/R組件通常意義是指一個(gè)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)中射頻與天線單元之間的部分，其在接收時(shí)完成對(duì)天線單元接收的微弱信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大，在發(fā)射時(shí)完成對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行大功率放大，同時(shí)還在系統(tǒng)控制下完成對(duì)信號(hào)的移相和衰減功能。其內(nèi)部功能框圖如圖1所示。T/R組件接收通道包括限幅器、低噪聲放大器和數(shù)字衰減器。在組件發(fā)射期間，若天線有很大的功率反射，此時(shí)限幅器能起到保護(hù)低噪聲放大器的作用，同時(shí)限幅器也可以對(duì)天線單元接收的大功率外部信號(hào)進(jìn)行限幅保護(hù)。T/R組件發(fā)射通道則是由多級(jí)功放鏈路組成，通常由1～2級(jí)小功率放大器對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行前級(jí)驅(qū)動(dòng)，再在末級(jí)采用高功率放大器實(shí)現(xiàn)大功率放大?？刂齐娐凡糠钟蓴?shù)字移相器、數(shù)字可變衰減器、數(shù)字開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)控制芯片組成。運(yùn)用了正反向的環(huán)形器，一個(gè)當(dāng)作隔離器用，另外一個(gè)作環(huán)形器用。

圖1 T/R組件原理框圖

T/R組件由多個(gè)質(zhì)量特性組成。作為相控陣?yán)走_(dá)的收發(fā)前端，T/R組件上行通道的發(fā)射功率影響著雷達(dá)的作用距離，其下行通道的噪聲系數(shù)則影響著雷達(dá)接收的靈敏度，同時(shí)其幅相一致性決定著有源天線的增益、指向精度與主副瓣特性。因此，這3個(gè)特性為組件最重要的質(zhì)量特性。這里將T/R組件典型的質(zhì)量特性進(jìn)行了分類，如表1所示。

表1 T/R組件主要技術(shù)特性分類表

序號(hào)項(xiàng)目名稱重要程度備注1上行信號(hào)功率重要2下行通道噪聲系數(shù)重要3工作頻段一般4功率平坦度一般5上行信號(hào)雜散一般6上行信號(hào)諧波一般7上行信號(hào)包絡(luò)一般8下行帶外抑制一般9下行信號(hào)帶內(nèi)增益一般10組件間幅度一致性重要11組件間相位一致性重要12可靠性一般13電磁兼容性一般14環(huán)境適應(yīng)性一般15對(duì)外接口輕微16重量輕微17外形尺寸輕微18外觀質(zhì)量輕微

2 抽樣檢驗(yàn)的介紹和一般步驟

2.1 抽樣檢驗(yàn)介紹及分類

統(tǒng)計(jì)抽樣檢驗(yàn)方法始于20世紀(jì)20年代美國(guó)貝爾試驗(yàn)室《一種抽樣方法》。1974年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ISO)提出了ISO2859，1981年我國(guó)發(fā)布了GB/T2828，1986年我國(guó)針對(duì)軍工行業(yè)發(fā)布了GJB179，近些年來(lái)GB/T2828 和GJB179又發(fā)布了新的版本。

抽樣檢驗(yàn)是按照規(guī)定的抽樣方案隨機(jī)地從一批或一個(gè)過(guò)程中抽取少量個(gè)體進(jìn)行的檢驗(yàn)，根據(jù)樣本檢驗(yàn)的結(jié)果判定一批產(chǎn)品或一個(gè)過(guò)程是否可以接收。抽樣檢驗(yàn)的特點(diǎn)是：檢驗(yàn)對(duì)象是一批產(chǎn)品，根據(jù)抽樣結(jié)果應(yīng)用統(tǒng)計(jì)原理推斷產(chǎn)品批的接收與否。抽樣檢驗(yàn)一般用于破壞性檢驗(yàn)、大批量檢驗(yàn)、流程性材料檢驗(yàn)等場(chǎng)合。

抽樣檢驗(yàn)按檢驗(yàn)的目的可以分為預(yù)防性、驗(yàn)收性、監(jiān)督性抽樣檢驗(yàn)；按照單位產(chǎn)品的質(zhì)量特性可以分為計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)、計(jì)量抽樣檢驗(yàn)；按檢驗(yàn)場(chǎng)所分為工序檢驗(yàn)、外發(fā)檢驗(yàn)、庫(kù)存檢驗(yàn)、客處檢驗(yàn)；按抽取樣本的次數(shù)分類可以分為一次抽樣檢驗(yàn)、二次抽樣檢驗(yàn)、多次抽樣檢驗(yàn)、貫序抽樣檢驗(yàn)；按照是否調(diào)整抽樣可以分為調(diào)整型和非調(diào)整型檢驗(yàn)。

2.2 抽樣檢驗(yàn)的一般步驟

在抽樣檢驗(yàn)中批量用N表示，抽樣個(gè)數(shù)用n表示，可接收不合格個(gè)數(shù)用Ac表示，不可接收的不合格數(shù)用Re表示。當(dāng)抽樣中不合格數(shù)小于等于Ac則該批次判為接收，當(dāng)抽樣中不合格大于等于Re則判為拒收。計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)一般的操作步驟如圖2所示。

圖2 抽樣檢驗(yàn)步驟

3 T/R組件的抽樣方案

3.1 T/R組件接收質(zhì)量限(AQL)的確定

AQL指當(dāng)一個(gè)連續(xù)系列批被提交驗(yàn)收抽樣時(shí)可容忍的最差過(guò)程平均質(zhì)量水平。它是對(duì)生產(chǎn)方的過(guò)程質(zhì)量提出的要求，是容忍的生產(chǎn)過(guò)程平均(不合格品率)的最大值。AQL 是描述產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)程平均的一個(gè)重要指標(biāo)，是當(dāng)一個(gè)連續(xù)系列批被提交驗(yàn)收抽樣時(shí)可允許的最差過(guò)程平均質(zhì)量水平[1]。

標(biāo)準(zhǔn)《GJB179A-1996 計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序及表》中指出[2]，對(duì)于不同類別的缺陷或不合格品可以規(guī)定不同的AQL值，還可以在缺陷類別或不合格品類別中劃分子類別單獨(dú)規(guī)定AQL值。確定AQL值的方法主要有工程法、相似法、經(jīng)驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)法、計(jì)算法、估計(jì)法、反推法、模型法等[3]。

根據(jù)前文介紹，T/R組件一般具有18個(gè)質(zhì)量特性，分為重要、一般、輕微?？紤]不合格對(duì)產(chǎn)品性能的影響的嚴(yán)重程度，對(duì)應(yīng) A類不合格、B類不合格、C類不合格，對(duì)應(yīng)的AQL值依次遞減。根據(jù)這種情況采用工程法和經(jīng)驗(yàn)法相結(jié)合的模式來(lái)確定每類不合格的AQL值。綜合T/R組件為雷達(dá)中的重要部件、各個(gè)等級(jí)質(zhì)量特性的數(shù)量，以及對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的檢驗(yàn)在后續(xù)安裝調(diào)試及整機(jī)測(cè)試時(shí)的考核情況來(lái)確定AQL，如表2所示。這里定義AQL值指每百單位產(chǎn)品不合格數(shù)。

表2 T/R組件質(zhì)量各質(zhì)量性的AQL值

3.2 T/R組件抽樣檢驗(yàn)舉例

(1) 確定檢驗(yàn)項(xiàng)目及判定準(zhǔn)則

根據(jù)T/R組件的質(zhì)量特性確定了18個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目，其判定標(biāo)準(zhǔn)為產(chǎn)品的任務(wù)書(shū)和技術(shù)條件。

(2) 確定允許接收質(zhì)量限制(AQL)

根據(jù)上文中的分析，對(duì)T/R組件18個(gè)質(zhì)量特性進(jìn)行了分類，進(jìn)而對(duì)T/R組件的不合格等級(jí)進(jìn)行了分類，其中A類不合格2項(xiàng)，B類不合格13項(xiàng)，C類不合格3項(xiàng)。由于不合格項(xiàng)目為多項(xiàng)，將AQL值定義為每百單位產(chǎn)品不合格數(shù)。根據(jù)上文分析三類不合格的AQL值分別為0.025、0.25、1.0。

(3) 確定檢驗(yàn)水平

T/R組件的檢驗(yàn)為非破壞性檢驗(yàn)，考慮到T/R組件復(fù)雜程度、檢驗(yàn)費(fèi)用、生產(chǎn)穩(wěn)定性，特確定檢驗(yàn)水平為II類。

(4) 確定批量大小

一部有源相控陣?yán)走_(dá)T/R組件個(gè)數(shù)有幾百甚至上萬(wàn)個(gè)不等，而這里的批量指在同一時(shí)間段生產(chǎn)并采用元器件、原材料等為一個(gè)批次的組件。這里假設(shè)批量N=1000。

(5) 確定樣本的大小字碼

根據(jù)T/R組件的批量N=1000，以及檢驗(yàn)水平為II類，查GJB179A中表1[2]，對(duì)應(yīng)字碼為J。

(6) 確定抽樣方式

可以分為一次抽樣、二次抽樣、多次抽樣。這里選擇一次抽樣。

(7) 確定嚴(yán)格程度

一般嚴(yán)格程度分為正常檢驗(yàn)、加嚴(yán)檢驗(yàn)、放寬檢驗(yàn)。在檢驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，一般采用正常檢驗(yàn)，加嚴(yán)檢驗(yàn)和放寬檢驗(yàn)應(yīng)根據(jù)已檢信息和轉(zhuǎn)移規(guī)則選擇使用。這里選擇正常檢驗(yàn)。

(8) 查出樣本數(shù)和判別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)T/R組件A、B、C三類AQL值及對(duì)應(yīng)字碼J，通過(guò)查GJB179A中“表2-A 一次正常抽樣檢驗(yàn)方案”，查得結(jié)果如表3。

表3 T/R組件抽樣方案

(9) 實(shí)物抽樣測(cè)定樣本特性

抽樣方式可分為簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法、系統(tǒng)隨機(jī)抽樣法、分層抽樣法、分群抽樣法等方法?？紤]到T/R組件生產(chǎn)工序較多，質(zhì)量特性一般呈隨機(jī)分布，因此選擇簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法。為了避免人的主觀影響，可以利用簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)程序完成隨機(jī)抽樣。例如，可以利用Matlab軟件中的“randperm(N)”生成N個(gè)隨機(jī)數(shù)列，然后抽取前n個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)的序號(hào)產(chǎn)品，然后根據(jù)檢驗(yàn)文件開(kāi)展檢驗(yàn)工作。

(10) 判別該批接收與否

根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果分別記錄A、B、C三類不合格數(shù)量。當(dāng)抽樣中不合格數(shù)小于等于Ac，則該批次判為接收，當(dāng)抽樣中不合格大于等于Re，則判為拒收。只有三類都判為接收，才能判別該批次接收，否則該批拒收。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)大批量T/R組件如何開(kāi)展抽樣檢驗(yàn)進(jìn)行了分析研究，對(duì)T/R組件的質(zhì)量特性進(jìn)行了分類，重點(diǎn)對(duì)各類質(zhì)量特性接收質(zhì)量限的確定進(jìn)行了分析，給出了批量為1000的T/R組件的抽樣方案，對(duì)大批量T/R組件抽樣檢驗(yàn)起到了參考作用。隨著檢驗(yàn)次數(shù)的增多，還可以利用過(guò)程平均的方法確定AQL值。另外，如何利用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制來(lái)提高T/R組件的生產(chǎn)質(zhì)量為下一步研究的重點(diǎn)。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB/T 2828.1-2012 《計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序》 第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃，2012-11-05：5.

[2] 國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì). GJB 179A-1996 《計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序及表》，1996-06-04：10.

[3] 吳清明. 合格質(zhì)量水平(AQL)的確定原則和方法[J].《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化》，1995(2).

A study on sampling inspection scheme for T/R modules

REN Xue-feng

(Military Representatives Office of Radar System of the PLA Navy in Nanjing, Nanjing 210003)

T/R module is one of the most important components in the phased array radar, and the phased array radar contains a large number of T/R modules. How to perform the sampling inspection of large quantities of T/R modules is mainly analyzed and studied. The quality characteristics of T/R modules are classified, and the acceptance quality limit (AQL) of various quality characteristics is determined and analyzed emphatically. The sampling scheme of 1000 T/R modules is given, which can play a reference role in the sampling inspection of large quantities of T/R modules.

T/R module; sampling inspection; AQL

2016-04-20

任雪峰(1986-)，男，工程師，研究方向：質(zhì)量管理。

TN958.92

A

1009-0401(2016)04-0019-03