雷神ASR—10SS一次雷達射頻信號流程及故障檢測方法

王朝暉

摘 要本文介紹了雷神ASR-10SS一次雷達發(fā)射機射頻信號的產(chǎn)生和故障檢測方法，并對與射頻信號相關的組件做了簡要的介紹，為了解射頻信號流程，判斷故障點及系統(tǒng)測試提供了的依據(jù)。

【關鍵詞】發(fā)射機 射頻輸出電路 射頻檢測

1 引言

一次雷達的發(fā)射機作為雷達系統(tǒng)的重要組成部分，它的工作狀態(tài)和工作質(zhì)量都影響到整個系統(tǒng)的運行。發(fā)射機的檢查是雷達頭值班員日檢工作的一項重要內(nèi)容。對發(fā)射機的檢查可分為前面板儀表的檢查和在SCDI工作站的發(fā)射機性能參數(shù)中檢查，它們都可以直觀地反映出雷達發(fā)射機的工作狀態(tài)，本文通過對Raytheon PSR發(fā)射機射頻輸出信號流程和檢測信號流程的描述，使大家更加深入了解發(fā)射機中射頻電路和檢測電路的內(nèi)部走向，為判斷故障提供依據(jù)。

2 射頻信號的產(chǎn)生

雷神一次雷達的射頻信號、定時信號、處理器時鐘信號和模數(shù)采樣定時信號都是由激勵器（Exciter）產(chǎn)生的，它由本振（L.O）和上變頻器（Up converter）組成。

在本振組件中共有5個晶體振蕩器，其中有四個是用于產(chǎn)生發(fā)射信號的的第一本振（A1～A3）。它由SDP控制進行選擇使用f1～f4，根據(jù)每個站配置不同而不同。第五個晶體振蕩器的頻率是固定的（124.2816MHz），用于產(chǎn)生第二本振（B1～B3），第三本振（C1～C3）、采樣時鐘（D1～D3）和2.59M的處理器時鐘信號。（見圖1）

本振信號（包括第一本振、第二本振和第三本振）分別送給上變頻器用于產(chǎn)生發(fā)射信號（見圖2）和下變頻器用于接收機混頻處理（見圖3）。

由接收機/激勵器產(chǎn)生的20mW射頻信號，送入兩個射頻驅(qū)動器模塊A和B。以驅(qū)動器A為例，它的射頻預驅(qū)動組件，將信號放大到65W。射頻預驅(qū)動組件的輸出65W信號通過衰減器饋入晶體管子放大器后輸出大約為110W，該信號被送到1：4的分配器/合成器分4路供給每一個4單元放大器。每個單元放大器的輸出的功率大約400W，再由一個4：1合成器合成供給輸出功率，輸出功率約為1.15Kw。

1.15Kw功率輸出被電平衰減器衰減后功率值在700W左右，通過發(fā)射機射頻轉換開關去驅(qū)動末級的并行放大器模塊。而驅(qū)動器B的信號則由監(jiān)視耦合器旁路到假負載上。當驅(qū)動器A被選中時，它的輸出通過監(jiān)視耦合器和射頻開關到1：2分配器和1：4分配器組件，然后送到八個放大器模塊。每四個放大器為一組，將八個放大器分為兩組。每一組放大器的所有輸出信號通過4：1功率合成器合成。從兩個4：1合成器輸出的信號通過2：1大功率波導合成器合成后輸出功率為16.2Kw，經(jīng)過定向耦合器及環(huán)型器送到天線組件（見圖4）。

3 射頻信號的監(jiān)測

TCMM組件，即發(fā)射機控制和監(jiān)視模塊。它監(jiān)視的射頻信號包括驅(qū)動正向功率和反向功率，發(fā)射機正向功率和反向功率及天線反射功率。其中的發(fā)射機信號和天線信號是從微波組件采樣的。（見圖5）發(fā)射機輸出的高功率射頻信號經(jīng)諧波濾波器FL1送到定向耦合器DC1， FL1的作用是衰減二次諧波，DC1用于提取發(fā)射機射頻前向功率和反向功率的監(jiān)測信號。DC1的-46dB前向功率耦合器輸出的長/短脈沖正向峰值功率信號，通過衰減器AT1傳輸?shù)?：4功分器A1。A1分四路輸出，其中兩路輸出傳送到接收機/激勵器作為射頻輸出系統(tǒng)的穩(wěn)定性采樣信號。第三路輸出到前面板儀表作為射頻正向功率的監(jiān)測。第四路信號則經(jīng)分配器A2分兩路送到雙通道TCMM組件，用于檢測發(fā)射機前向功率。而發(fā)射機反向功率則由DC1的-50dB反向功率耦合口輸出，經(jīng)過1：2分配器A3分兩路送到雙通道TCMM，并通過TCMM送到前面板儀表。天線反向功率的測試信號由DC2耦合出來，同樣分送給雙通道TCMM（見圖5）。

驅(qū)動器射頻監(jiān)測信號來自驅(qū)動模塊監(jiān)視電路，該電路位于驅(qū)動器模塊的內(nèi)部，它由一個檢波器/監(jiān)視器組件構成，用來監(jiān)測驅(qū)動器的射頻功率和射頻電平。經(jīng)檢波器/監(jiān)視器組件輸出的驅(qū)動信號分為兩路，一路經(jīng)TCMM送往前面板儀表，另一路送往接收機穩(wěn)定度監(jiān)視器作為驅(qū)動器的穩(wěn)定度采樣信號。在8個放大模塊配置下，驅(qū)動器的輸出應在700W左右，檢波器的輸出應在11.9dB左右。當輸出功率小于540W，檢波器的輸出小于10.3dB時，驅(qū)動監(jiān)視電路在判定該驅(qū)動模塊輸出失效的同時也會將失效信息發(fā)送到前面板儀表上（見圖5）。

被報告的狀態(tài)條件可分為“正常”、“低”、“失效”和“超出范圍”，當發(fā)射機狀態(tài)正常時，前面板上儀表的指針指示在綠色區(qū)域中。

4 接收機的故障檢測

通過上面的描述我們可以看出雷神一次雷達的射頻信號的組件較多。而射頻部分的組件出現(xiàn)故障是往往不易查找。雷神雷達通過在不同點采集測試信號，并通過不同的注入點使得測試信號流程不同，通過比較來來判斷故障點的。

圖6中藍色部分為測試信號，它的測試采樣信號分別為上變頻器（Upconverter Sample）、驅(qū)動器（Tx Driver Sample）和微波組件（Tx Sample）采樣而來。對這些輸入的選擇是通過穩(wěn)定度監(jiān)視器中一個單刀三擲開關（S1）來完成，測試信號的注入點由一個單刀雙擲射頻開關（S2）完成，它們可以在SCDI上手動控制。測試結果通過SDP處理后在SCDI上顯示出來（見圖7）。

下面以射頻組件目標通道故障為例，說明如何通過測試來判斷故障點的。首先我們選擇發(fā)射機采樣，通過下變頻器注入。通過測試，目標和氣象通路的信號電平值正常。更改為驅(qū)動器采樣，測試結果同樣正常。更改為射頻組件注入，測試結果發(fā)現(xiàn)目標通道電平值低。再更改為上變頻器采樣，同樣為目標通道電平值低，再更改為下變頻器注入，測試值正常。由此可以判斷故障點再射頻組件的目標通道上。

4 總結

通過信號流程和故障現(xiàn)象來判斷故障點是我們平時排故的一種重要方法。本文對雷神一次雷達射頻信號產(chǎn)生和處理流程進行了詳細介紹，并以此為基礎分析了如何通過SCDI的手動穩(wěn)定性測試來判斷射頻信號故障點的方法。另外本文中各點信號強度均由雷神手冊給出，如通過儀表測試時可以作為參考。

參考文獻

[1]《雷神一次雷達操作和維護手冊》.

作者單位

華北空管局空管建設指揮部 北京市 100621