蒲曉勇，李 俊，程昌玉

(湖北省氣象信息與技術(shù)保障中心，武漢 430074)

0 引言

CINRAD/SA雷達接收機采用超外差式接收，信號運行路徑分為主通道、測試通道和控制通道[1]。主通道主要用于對雷達回波的放大和接收，測試通道則用于傳輸不同信號和選擇路徑，并將選擇的信號按特定的路徑送入接收機，以滿足接收機和雷達系統(tǒng)對噪聲系數(shù)、動態(tài)范圍、強度、速度及相噪測試和定標(biāo)的需要，及時發(fā)現(xiàn)雷達接收通道增益的變化[2]。雷達RDASC系統(tǒng)軟件自動標(biāo)校功能可根據(jù)變化量，在下一個體掃前調(diào)整雷達常數(shù)(Syscal值)，從而補償這種變化。如果變化太大，系統(tǒng)會發(fā)出請求維護的報警信息[3，4]。

1 測試通道的組成

CINRAD/SA雷達接收機測試通道由RF噪聲源、四路功分、微波延遲線、四位開關(guān)、二位開關(guān)、RF數(shù)控衰減器和接口板等部件組成[5-8](圖1)。

圖1 測試通道組成

四路測試信號分別為：來自頻率源CW射頻測試信號；RF噪聲源寬帶噪聲測試信號；微波延遲線4A21的高功率KD射頻測試信號；發(fā)射機3A5脈沖整形器輸出的RFD激勵測試信號。

2 測試通道故障排查

由于CINRAD/SA雷達接收機測試通道涉及開關(guān)和衰減器部件，信號小，且這些器件又受接收機接口板4A32的控制，所以故障排除很復(fù)雜，在維修過程中，首先考慮通道故障。根據(jù)報警信息和性能參數(shù)標(biāo)定結(jié)果判斷四路信號對故障的影響，參考CW、噪聲溫度和RFD標(biāo)定值，如果3個標(biāo)定值均不正常，應(yīng)首先檢查測試通道的公共部分，即射頻衰減器、接收機接口板和二位開關(guān)。文章分別對測試通道各主要部件故障判斷方法進行介紹。

2.1 四位開關(guān)故障判斷

在頻綜輸出正常的情況下，用頻綜J3輸出的CW信號作為測試信號源，將信號分別從四位開關(guān)的J1、J2、J3、J4注入，為了避免注入信號太大損壞四位開關(guān)，需要在信號注入前增加20 dB左右固定衰減器。打開測試程序，根據(jù)需要選擇測試程序中四位開關(guān)的測試通道(圖2)，用功率計在四位開關(guān)的J5口進行測量。因為J2→J5、J3→J5、J4→J5衰減值約3 dB，所以輸入信號分別從J2、J3、J4口輸入時從J5口測得的對應(yīng)功率值用公式1進行計算。由于J1與J5間有14 dB左右的增益，當(dāng)信號從J1注入后，在J5口的實測值應(yīng)該在10 dBm以上，使用公式(2)進行計算。

圖2 測試控制界面

J5out=J3in-20 dB-3 dB

(1)

J5out=J3in-20 dB+14 dB

(2)

式中：J5out為四位開關(guān)J5口測量值；J3in為頻綜J3口輸入值。

2.2 數(shù)控衰減器故障判斷

在測試程序中，設(shè)置0 dB、1 dB、2 dB、4 dB、8 dB、16 dB、32 dB、40 dB共8個衰減量分別進行測量。用小功率計首先測量輸入值J1，然后分別測試設(shè)置的8個衰減值后的輸出值J2，數(shù)控衰減器自身衰減值約6 dB，輸出值J2out為：

J2out=J1in-衰減量設(shè)置值-6 dB

(3)

式中，J2out為數(shù)控衰減器J2口輸出值；J1in為數(shù)控衰減器J1口輸入值。

注意，如果J2口輸出值不正確，還不能判斷為數(shù)控衰減器損壞，因為數(shù)控衰減器還受接收機接口板控制，接口板輸出的控制碼不正確，同樣影響衰減器輸出。所以當(dāng)數(shù)控衰減器J2口輸出不正確時，還應(yīng)檢查接口板輸出的控制碼是否正確或檢查相應(yīng)的控制電纜[9]。

2.3 二位開關(guān)故障判斷

二位開關(guān)用于射頻測試信號目的地選擇，是一個單刀雙擲開關(guān)，最大差損約2.5 dB。在通常的運行標(biāo)定中，都是通過測試程序?qū)⑿盘栕⑷虢邮諜C保護器前端J3口。同樣可以用小功率計測試保護器J3口輸入值和二位開關(guān)J1口的輸入值判斷二位開關(guān)的狀態(tài)。

2.4 RFD測量值異常故障判斷

RFD測試信號取自發(fā)射機脈沖形成器3A5的J3端，信號直接送至四位開關(guān)的J2口，此信號用來監(jiān)測速調(diào)管輸入信號是否正常。 通過分析RFD測量值，并結(jié)合發(fā)射機功率，可以判斷發(fā)射機高頻激勵器3A4和高頻脈沖形成器3A5的輸出是否正常。當(dāng)出現(xiàn)RFD值異常時，首先觀察RFD測量值和期望值的線性度，如果線性度不好，有可能是微波泄漏干擾或標(biāo)定大信號時接收機飽和所致。

如果RFD1、RFD2、RFD3測量值和期望值等差，且相差不大，調(diào)整適配參數(shù)中R46項即可。若3項測量值出現(xiàn)非線性的情況，基本可以分為RFD1測量值大于期望值、RFD2和RFD3標(biāo)定正?；騌FD3測量值大于期望值、RFD1和RFD2正常兩種情況。第1種情況是因為高頻脈沖形成器3A5微波泄漏影響標(biāo)定導(dǎo)致異常，可以通過直接更換3A5組件予以解決；而第2種情況是因為RFD取樣功率太大導(dǎo)致標(biāo)定時接收機飽和，可以在取樣輸出點增加1個約2 dB的衰減器，再調(diào)整適配參數(shù)[10]。

2.5 KD測量值異常故障判斷

KD信號取自波導(dǎo)1DC2，該信號是雷達發(fā)射脈沖信號經(jīng)速調(diào)管放大輸出的取樣，經(jīng)W61電纜傳入接收機，經(jīng)過6 dB SMA固定衰減器、四路功分、微波延遲線后送至四位開關(guān)的J1口，用來模擬回波信號以標(biāo)定雷達反射率是否線性和測試發(fā)射機的輸出是否正常。KD測試信號一般和發(fā)射功率一起檢查，如果發(fā)射功率正常時出現(xiàn)該項報警，故障排查相對較復(fù)雜，KD采樣值大小與適配參數(shù)、電纜、微波延遲線、四路功分計、四位開關(guān)等均有關(guān)系。如果KD1、KD2、KD3測量值和期望值等差，且相差不大，調(diào)整適配參數(shù)中R47項即可。如果測量值和期望值偏差較多，則要測試四路功分計輸入功率是否正常。四路功分將信號一分為四，每路輸出信號比輸入小6 dB，用小功率計測得J2口輸出值應(yīng)比J1口輸入值小6 dBm。如果四路功分和四位開關(guān)J1→J5路14 dB增益均正常，則要考慮更換接收機微波延遲線。同時調(diào)整適配參數(shù)R247和R255，R247雜波抑制檢查距離庫設(shè)置，調(diào)整范圍為12，14，16，18幾個數(shù)字，通常選用16，16表示的是16/2×0.25=2 km處的距離庫數(shù)據(jù)，2表示I和Q占用2位，0.25表示的是250 m的距離分辨率數(shù)值；R255是功率調(diào)整點，有32個點(0～31)供選擇，每個點代表1個時鐘周期104 ns(15.6 m)，32個點代表(32×15.6≈500 m)2個250 m的距離庫內(nèi)采樣點的選擇，不同功率調(diào)整點會有不同的距離庫輸出數(shù)據(jù)，為了使得最大功率點盡量出現(xiàn)在單個距離庫的中間位置，通常使用20，21，22這3個參數(shù)。

3 結(jié)束語

接收機主要部件無自動故障定位功能，當(dāng)出現(xiàn)告警無法判斷具體故障部件時，首先要分清是主通道還是測試通道發(fā)生故障，優(yōu)先檢查測試通道故障。在對測試通道進行故障排查時，除了要著重檢查相關(guān)組件是否損壞，還要檢查各組件間信號連接電纜的情況。