淺議雷達偵察設備的自檢方法

摘 要：雷達偵察設備監測周圍環境中由雷達發射的脈沖電磁波，是電子對抗的重要組成部分。雷達偵察設備的性能決定了使用者對其偵察結果的置信度，自檢是使用者了解和掌握雷達偵察設備性能的主要手段。文章闡述了常見的雷達偵察設備的自檢方法，從使用和維修的角度論述了雷達偵察設備的自檢方法應具有的完整性、可靠性和層次性。

關鍵詞：雷達偵察設備；自檢；MTBF

引言

雷達偵察設備在電磁環境中完成各種雷達信號的截獲、測量、分析、處理、識別，提供雷達的類型及威脅等級，并對威脅目標進行告警。雷達偵察設備由測向天線、測頻天線、接收機、處理機、顯控機組成，如圖1所示。測向天線陣與測向接收機完成對雷達脈沖到達角的檢測和測量，實時輸出脈沖的到達角數據（AOA），測頻天線與測頻接收機完成對其它脈沖參數的檢測和測量，實時輸出脈沖的載頻（RF）、到達時間（TOA）、脈沖寬度（PW）、脈沖功率或幅度（PA）數據。AOA、RF、TOA、PW、PA數據組合在一起成為脈沖描述字（PDW），接收機實時輸出PDW給處理機。處理機根據一系列的脈沖描述字（PDW）進行雷達輻射源檢測、參數估計、狀態識別和威脅判別等，并將結果輸出給顯控機。顯控機顯示最終的雷達參數，使用者通過顯控機對整個系統進行操控。

雷達偵察設備接收未知雷達輻射的電磁波信號，使用者對周圍的電磁態勢無任何先驗知識，因而對偵收到的雷達參數的正確性以及是否存在增批漏批無法確定。雷達偵察設備進行自檢時其自檢單元向信道中耦合入已知參數的模擬信號，將對應偵收結果與已知參數進行對比，可大致了解系統的技術狀態及性能，因此使用者對偵察數據進行可信度判斷前應先進行自檢。此外，自檢功能可及時向使用者提示系統存在的故障，以便盡早進行故障的上報和診斷修復。

雷達偵察設備的維修者通過自檢進行故障診斷，首先查看自檢結果報告，再結合其他的故障現象及外圍的測量工作定位故障，更換或修理完成后重新通過自檢判斷故障是否修復。優秀的自檢設計可以將故障定位到具體的模塊或插件，為維修提供極大的便利。此外，某些為故障診斷而進行的測試工作也需要自檢功能的配合才能完成。

1 常見的兩種自檢方法

1.1 模擬信號法

雷達偵察設備的顯控機控制自檢單元產生已知參數的模擬雷達信號耦合入信道，將該信號處理得出的結果與已知參數進行比對，如果差值在容許范圍內則判定系統工作正常。模擬信號可以射頻信號、視頻信號等形式耦合入信道。射頻信號由自檢單元控制射頻振蕩器產生，通過調制開關的調制形成脈沖信號，脈沖信號再經過功分器輸出到各個需檢測的信道。脈沖信號可通過小型天線（可將半硬電纜一頭的外導體剝去一段來簡單實現）輻射到測向天線和測頻天線進入信道，也可通過耦合器耦合入信道。視頻信號可以從視頻條、視頻放大器或DLVA的自檢端口饋入，這些器件內部的高頻振蕩器受自檢端輸入視頻信號的調制輸出高頻脈沖信號，該高頻脈沖信號在器件內部通過耦合器耦合入信道。此外，也可在測向接收機的輸入端并接一塊產生視頻信號的電路板件模擬測向天線的輸入。

1.2 狀態采樣法

雷達偵察設備的顯控機采集各個節點的關鍵有源器件的電壓、電流、溫度等狀態，與正常值進行比對，如果差值在容許范圍內則判定系統工作正常。電壓測量是各種模擬量測量形式中最簡單常見的。只需要確定電壓是否存在時，可以使用光電耦合器來完成隔離和檢測，但根據以往的修理經驗光電耦合器的故障概率較高。如需要精確的測量電壓值，則應使用A/D轉換的方案。電流測量最常用的方法是根據歐姆定律進行間接測量，即通過測量精密電阻器上的電壓來測量流過電阻器的電流。

2 自檢的完整性

雷達偵察設備自檢的完整性要求主要體現在：（1）對整個信道

鏈路上所有組成要素進行檢查；（2）對所有的測向信道進行自檢；（3）對測頻信道的多個頻點進行自檢；（4）對使用者關心的多個重要的技術指標進行檢查。

如果僅僅對信道鏈路上個別組成要素進行自檢，沒有被檢測的組成要素出現故障時使用者將無法察覺，即便是概率較低，這始終是種一直存在的風險。采用非掃描工作方式的雷達偵察設備都有多個測向信道，信道之間的平衡統一是測向精度的主要影響因素，因此對所有的測向信道進行自檢是必要的。測頻信道遇到頻率選擇性故障時，采用單一頻點進行自檢將有很大概率無法發現故障，進行自檢方法的設計時應考慮對使用者重點關注的頻點進行自檢。使用者通常關心測向精度、測頻精度、靈敏度等技術參數，但目前多數的雷達偵察設備的自檢對這些參數基本不做檢測，這主要是受檢測的準確性和系統復雜性的限制。

3 自檢的可靠性

雷達偵察設備自檢的目的是為了監測整個系統的運行狀態，自檢的結果必須穩定可靠。如果自檢電路自身出現故障，即使雷達偵察設備功能正常也無法通過自檢，用于診斷故障的自檢單元本身的故障將導致診斷結論的錯誤。自檢單元的可靠性標準是其平均故障間隔時間（MTBF）遠大于系統本身（除去自檢單元）的平均故障間隔時間。

根據過往的修理經驗，自檢單元中涉及射頻信號的部分電路可靠性相對較低，其中射頻振蕩器、PIN調制器、多通道微波開關等故障率較高。某些射頻振蕩器要3-5分鐘的時間才能穩定工作，所以容易出現第一次自檢提示出錯而之后又可以通過自檢的現象。PIN調制器故障時通常表現為無輸出或不調制，可以通過便攜式頻譜儀進行診斷。為防止射頻振蕩器和調制器對信道的干擾，自檢完畢后應斷開射頻振蕩器和調制器的電源使其停止工作。多通道微波開關用于多個測向信道的自檢信號的分配，其故障多表現為某路測向信道無法通過自檢，可使用便攜式頻譜儀檢測器件相應通道的輸出并與其它通道進行比較。

外部的電磁環境也可能使自檢產生錯誤的結論。當有同頻段的較強信號存在時，自檢信號將被其掩蓋，使得原本正常的系統自檢出錯。解決的方法是自檢時不接收外來信號或者設置程控濾波器將產生干擾的外來信號濾除。

4 自檢的層次性

使用模擬信號對雷達偵察設備進行自檢，這個過程涉及到系統的所有組成部分。如果該模擬信號不能被正確偵收，故障可能出現在天線、接收機、處理機或顯控機。維修時將要考慮系統的所有組成部分，涉及工作量太大。

從圖1可以看出雷達偵察設備的構成具有較明顯的層次性，因此可以設計一種如表1所示的具有層次性的自檢方法。

模擬信號不能被正確偵收意味著系統不能通過自檢流程D，在這種情況下可以實施自檢流程C、B、A從而將故障定位到顯控機、處理機、接收機、天線其中的某一部分。自檢方法的層次性可極大地提高雷達偵察設備的可維修性。

5 結束語

在日趨復雜化的電磁環境下，多手段、全方位、立體化的雷達偵察是奪取制電磁權的基本保障，這也使得雷達偵察設備越來越復雜和龐大，在這種情況下雷達偵察設備的自檢顯得尤為重要。從使用和維修的角度出發雷達偵察設備的自檢方法應該具有上述的完整性、可靠性和層次性，但實際情況中也應綜合考慮經濟性及系統復雜性從而取得較好的平衡，裝備的性能受造價、設計、制造、環境等多方面因素制約而不可能達到完全理想水平。

參考文獻

[1]趙國慶.雷達對抗原理[M].西安：西安電子科技大學出版社，1999.