王寧

摘要：某型飛機(jī)電子對(duì)抗分系統(tǒng)自檢報(bào)“右翼前端接收機(jī)”故障，影響了寬帶支路的信號(hào)偵收。本文對(duì)此故障的排除過程進(jìn)行了闡述和分析。

關(guān)鍵詞：自檢；射頻電纜；衰減

Keywords：self-checking；RF cable；attenuation

0 引言

某型電子對(duì)抗分系統(tǒng)裝載于大型運(yùn)輸機(jī)，用于探測(cè)和識(shí)別空中、地面和海上目標(biāo)，監(jiān)視戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢(shì)，引導(dǎo)己方兵力對(duì)敵方目標(biāo)實(shí)施攻擊，當(dāng)載機(jī)遭受敵方武器控制系統(tǒng)等威脅輻射源照射或跟蹤時(shí)為機(jī)組人員提供告警，同時(shí)還執(zhí)行情報(bào)收集工作。系統(tǒng)采取寬帶短基線時(shí)差測(cè)向技術(shù)，具有高靈敏度、高精度、高截獲概率的技術(shù)特點(diǎn)，其工作原理復(fù)雜，分機(jī)較多，裝機(jī)位置分散，連接電纜多，外場(chǎng)調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的故障較多。本文通過對(duì)一次故障排查過程的總結(jié)分析，找出該系統(tǒng)在外場(chǎng)調(diào)試時(shí)易出現(xiàn)的問題，并提出了解決方法。

1 故障現(xiàn)象

某架電子對(duì)抗分系統(tǒng)在外場(chǎng)調(diào)試過程中，系統(tǒng)自檢時(shí)右翼前端接收機(jī)寬帶“4000MHz”和“16000MHz”自檢點(diǎn)報(bào)故障，觀察“4000MHz”和“16000MHz”自檢波形幅度值較低，約為450mV，其余自檢點(diǎn)雖然自檢正常，但自檢波形幅度值比參考值1800mV低700mV。

2 前端接收機(jī)寬帶自檢工作原理

系統(tǒng)控制軟件啟動(dòng)后，通過網(wǎng)絡(luò)將自檢信息發(fā)送給窄帶信號(hào)處理器，窄帶信號(hào)處理器收到命令后向窄帶接收機(jī)發(fā)送控制命令，窄帶接收機(jī)響應(yīng)控制，產(chǎn)生并輸出1500MHz、4000MHz、9000MHz、13000MHz、16000MHz前端接收機(jī)自檢信號(hào)。主控軟件向?qū)拵盘?hào)處理器發(fā)出前端接收機(jī)自檢命令，寬帶信號(hào)處理器收到命令后向?qū)拵Ы邮諜C(jī)、參數(shù)測(cè)量單元發(fā)送控制命令，使前端接收機(jī)處于自檢狀態(tài)，參數(shù)測(cè)量單元及寬帶信號(hào)處理器均處于工作狀態(tài)，并采集全脈沖。

窄帶接收機(jī)給前端接收機(jī)輸出自檢信號(hào)，經(jīng)前端接收機(jī)放大、變頻為2000～6000MHz信號(hào)輸出至寬帶接收機(jī)，寬帶接收機(jī)經(jīng)過濾波、放大、二次變頻至中心頻率為375MHz、瞬時(shí)帶寬為500MHz的中頻信號(hào)。中頻信號(hào)輸出至寬帶參數(shù)測(cè)量單元，后者完成4路中頻信號(hào)的參數(shù)測(cè)量（包括載頻、脈幅、到達(dá)時(shí)間、信號(hào)到達(dá)相對(duì)時(shí)間差），輸出脈沖描述字（包括載頻、脈幅、脈寬、到達(dá)時(shí)間、脈內(nèi)調(diào)制特性標(biāo)志）至寬帶信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)處理，后者將自檢結(jié)果上報(bào)至主控計(jì)算機(jī)。前端接收機(jī)寬帶自檢的工作原理如圖1所示。

3 故障分析

3.1 故障源分析

根據(jù)產(chǎn)品故障現(xiàn)象，結(jié)合前端接收機(jī)的自檢工作原理，判斷自檢報(bào)故可能由以下原因造成：

1）送往前端接收機(jī)的控制信號(hào)故障。

2）前端接收機(jī)本身存在故障。

3）分機(jī)之間連接的射頻電纜故障。

3.2 故障源排查

1）控制信號(hào)的檢查

參考控制接口定義，使用數(shù)字萬用表在接收機(jī)輸入端測(cè)量控制信號(hào)是否正常，測(cè)量結(jié)果顯示控制信號(hào)正常。

2）前端接收機(jī)的檢查

斷開與前端接收機(jī)口面XS09、XS11相連的電纜，用微波信號(hào)源模擬自檢信號(hào)從XS09口注入，用頻譜分析儀從XS11口檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)結(jié)果顯示前端接收機(jī)工作正常。

3）射頻電纜的檢查

排除了控制信號(hào)和前端接收機(jī)的故障可能后，重點(diǎn)落在前端接收機(jī)至機(jī)柜的射頻電纜。前端接收機(jī)至機(jī)柜的射頻電纜分成寬帶和窄帶支路，寬帶支路射頻電纜由WA、WB、穿艙接頭三部分組成，WA為艙外部分，WB為艙內(nèi)部分，通過雙通Z18連接而成。與之相鄰的窄帶支路射頻電纜也是通過同型號(hào)的雙通Z19連接而成，艙外部分為NA，艙內(nèi)部分為NB，如圖2所示。

由于寬帶支路和窄帶支路輸出使用的射頻電纜為同型號(hào)同長(zhǎng)度且位置相鄰，因此通過交換法將寬帶支路和窄帶支路的射頻電纜交換使用，發(fā)現(xiàn)寬帶自檢波形幅度正常，而窄帶自檢波形幅度下降，由此可以判定，前端接收機(jī)寬帶支路輸出射頻電纜部分故障。將WB和NB進(jìn)行交換，再次進(jìn)行自檢，觀察波形幅度，測(cè)試結(jié)果顯示寬帶支路波形故障依舊，窄帶支路波形正常，由此可以判定WB電纜正常，故障點(diǎn)縮小到艙外電纜WA和雙通Z18。

WA、WB、NA、NB電纜均為32051射頻電纜，能傳輸DC～18GHz信號(hào)，其衰減特性如圖3所示。

由圖3可以得出，32051電纜傳輸2GHz信號(hào)時(shí)，其衰減量約為7.5dB/100M，傳輸6GHz信號(hào)時(shí)，其衰減量約為14dB/100M。為了具有可比性，使用信號(hào)源、頻譜儀、測(cè)試電纜等儀器設(shè)備分別對(duì)NA和WA電纜進(jìn)行衰減測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖4、圖5所示。

對(duì)比圖4和圖5可以看出，WA電纜比NA電纜的衰減值大很多且不規(guī)則。參照32051電纜的衰減特性，扣除測(cè)試電纜的衰減量可以得出，NA電纜實(shí)際衰減值正常，符合特性指標(biāo)要求，而WA電纜衰減值過大，且曲線不規(guī)則，由此也可確定NA電纜故障。

利用同樣的測(cè)試方法，分別對(duì)Z18和 Z19雙通進(jìn)行衰減測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖6、圖7所示。

對(duì)比圖6和圖7可以看出，Z18雙通比Z19雙通衰減大很多，且曲線不規(guī)則，扣除測(cè)試電纜的衰減量可以得出，Z19雙通衰減值正常，Z18雙通衰減不正常。

根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果可知，由于WA電纜和Z18雙通衰減過大，導(dǎo)致前端接收機(jī)寬帶支路自檢波形幅度整體下降，自檢報(bào)故。

3.3 射頻電纜故障分析

射頻電纜對(duì)傳輸信號(hào)的損耗包括以下四個(gè)方面：

1）電阻損耗

電阻損耗是電纜所具有的直流電阻和高頻感應(yīng)所產(chǎn)生的渦流對(duì)信號(hào)能量的消耗。電阻值的大小與電纜使用的材料和生產(chǎn)工藝有關(guān)。

2）介質(zhì)損耗

介質(zhì)損耗是同軸電纜中心導(dǎo)體與外導(dǎo)體間的電介質(zhì)（絕緣體）對(duì)信號(hào)的損耗。衡量電介質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)是介電常數(shù)，其定義是在同一電容器中用某一物質(zhì)作為電介質(zhì)時(shí)的電容與其中為真空時(shí)電容的比值。介電常數(shù)通常隨溫度和介質(zhì)中傳播的電磁波的頻率而變化。同軸電纜的內(nèi)外導(dǎo)體相當(dāng)于電容的兩極。介電常數(shù)越大，對(duì)信號(hào)的損耗也越大。

3）失配損耗

失配損耗與同軸電纜的物理結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。如果同軸電纜在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中造成電纜脫離標(biāo)稱阻抗或者電纜阻抗不均勻，均會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的失配損耗。電纜使用中造成的過度彎曲、變形、損傷和接頭進(jìn)水也會(huì)導(dǎo)致失配損耗。

4）泄漏損耗

泄漏損耗是信號(hào)通過電纜屏蔽的編織間隙輻射出去的信號(hào)，同樣會(huì)造成信號(hào)在傳輸過程中的能量損失。

由于射頻電纜已經(jīng)裝機(jī)使用一段時(shí)間均未出現(xiàn)問題，應(yīng)從失配損耗和泄漏損耗方面尋找原因。檢查射頻電纜外觀未發(fā)現(xiàn)電纜破損的情況，對(duì)該電纜進(jìn)行衰減測(cè)試時(shí)，搖動(dòng)電纜頭尾端，從頻譜儀上讀衰減值沒有任何變化，初步判斷電纜頭連接完好。對(duì)WA電纜兩端電纜頭和Z18雙通進(jìn)行外觀檢查，在檢查WA電纜穿壁接線座端電纜頭時(shí)發(fā)現(xiàn)該電纜頭內(nèi)部有明顯的積水現(xiàn)象，如圖8所示。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)Z18雙通內(nèi)部也有積水現(xiàn)象，因此確定該電纜穿壁接線座端電纜頭和雙通均有積水現(xiàn)象。對(duì)WA電纜穿壁接線座端和Z18雙通內(nèi)部積水進(jìn)行相應(yīng)處理后，再次對(duì)該電纜以及雙通進(jìn)行測(cè)試，衰減值正常，該前端接收機(jī)寬帶支路各頻率點(diǎn)自檢波形幅度也正常，由此判斷導(dǎo)致前端接收機(jī)自檢報(bào)故的原因是射頻電纜頭和雙通積水。

至于積水的成因以及積水如何進(jìn)入電纜頭和雙通，鑒于該故障出現(xiàn)前的數(shù)天降雨量較大，因此初步懷疑是雨水進(jìn)入了電纜頭。根據(jù)對(duì)實(shí)裝情況的觀察，該前端接收機(jī)到艙內(nèi)設(shè)備的所有電纜均通過電纜穿壁接線座內(nèi)的雙通來連接。觀察電纜穿壁接線座蓋板，發(fā)現(xiàn)固定螺釘沒有旋緊，內(nèi)部無密封條，雨水很容易通過接縫處進(jìn)入維護(hù)口內(nèi)。

維護(hù)口內(nèi)部所有電纜均為垂直裝配，當(dāng)雨水進(jìn)入維護(hù)口蓋后，會(huì)沿著電纜垂直方向進(jìn)入電纜頭內(nèi)部，進(jìn)而進(jìn)入雙通，導(dǎo)致電纜頭和雙通均積水。仔細(xì)觀察高頻電纜頭（見圖9），水可能順著電纜垂直方向由A點(diǎn)、B點(diǎn)或C點(diǎn)進(jìn)入電纜頭。A點(diǎn)為熱縮套管尾端，并不具備良好的密封性，水很容易通過電纜進(jìn)入；B點(diǎn)為熱縮套管和電纜頭接縫處，如果有水留在表面，也有滲入的可能性；C點(diǎn)是電纜頭活動(dòng)處，一旦有水從上端流下，會(huì)從該接縫處進(jìn)入，不具有密封性。

4 整改建議

通過此次故障的排查，對(duì)該產(chǎn)品在外場(chǎng)的調(diào)試提出幾點(diǎn)建議：

1）外場(chǎng)調(diào)試時(shí)，因多專業(yè)同時(shí)進(jìn)行，應(yīng)確保電纜穿壁接線座蓋板打開后復(fù)原時(shí)固定螺釘旋緊，對(duì)維護(hù)口蓋進(jìn)行密封處理，使該口蓋達(dá)到密封防水要求，并在口蓋背面增加密封膠墊，在口蓋處增加膩?zhàn)硬?，防止雨水進(jìn)入，如圖10所示。

2）對(duì)電纜及電纜頭進(jìn)行防水處理，使用熱縮套管將電纜頭和底座全部熱縮，水就不會(huì)從B點(diǎn)和C點(diǎn)進(jìn)入電纜頭，熱縮套管熱縮前在末端涂抹防水膠，可防止水從A點(diǎn)進(jìn)入電纜頭，如圖11所示。

3）如果低頻電纜頭進(jìn)水，會(huì)引起內(nèi)部電纜和接線柱腐蝕，導(dǎo)致短路或斷路現(xiàn)象。對(duì)包括低頻電纜在內(nèi)的所有類似穿艙電纜都應(yīng)按照上述方法進(jìn)行防水處理，防患于未然。

5 結(jié)束語

本文通過對(duì)某型電子對(duì)抗分系統(tǒng)在外場(chǎng)調(diào)試過程中自檢報(bào)故故障的排查分析以及對(duì)其原因的分析，提出了該設(shè)備在實(shí)裝方面的處理方法和改進(jìn)措施，引申出對(duì)類似環(huán)境中的設(shè)備需要進(jìn)行的相應(yīng)處理，確保設(shè)備在各種環(huán)境中達(dá)到正常工作狀態(tài)。實(shí)際環(huán)境背景較復(fù)雜，需要在實(shí)踐中不斷探索，逐步優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]龔信軍，郭斌，賀光武. 射頻同軸電纜的衰減分析[J].中國(guó)新通信，2014（1）.