ALENIA單脈沖二次雷達對數中放組件維修

孫擎宇 溫峻峰 陳曉偉

摘 要：關注舊設備安全運行狀況，加強對老、舊設備的維修力度，一直是安全生產中的重要議題。文章根據南京ALENIA單脈沖二次雷達出現的故障現象，簡要敘述針對性能下降的對數中放組件，如何搭建測試平臺，并通過測試得出實驗數據，查找電路中有故障的三極管，最后進行維修，提高了該組件的動態性能，進一步影響了二次雷達系統的整體性能，為航管二次雷達系統相關維修提供可借鑒經驗。

關鍵詞：ALENIA單脈沖二次雷達；對數中放組件；三極管；維修

中圖分類號：TN958.96 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0061-02

Abstract： Paying attention to the safe operation of the old equipment and strengthening the maintenance of the old and old equipment has always been an important topic in the safety production. According to the fault phenomenon of Nanjing ALENIA monopulse secondary radar， this paper briefly describes how to set up the test platform for the logarithmic amplifier module of the performance degradation， and get the experimental data through the test to find out the transistor with fault in the circuit. Finally， the dynamic performance of the module is improved， and the overall performance of the secondary radar system is further affected， which can be used for reference for the related maintenance of the secondary radar system of ATC （Air Traffic Control）.

Keywords： ALENIA monopulse secondary radar； logarithmic amplifier module； Triode； maintenance

1 概述

二次雷達是民航空管管制人員采取雷達管制方式的基礎設備，是保障航空安全的重要設備之一。上世紀90年代期間，多家國內民航機場引進了意大利ALENIA公司的二次雷達系統，其中南京祿口國際機場在1997年7月開始啟用Alenia SIR-M航管二次雷達設備，截止2015年，該套設備已運行18年有余，依然作為南京機場重要的監視設備使用，為塔臺管制人員提供了全天候管制范圍內的有效雷達信號。隨著南京機場及華東地區航班量的與日俱增，對監視設備的性能要求也越為嚴格。

南京ALENIA二次雷達SIR-M設備包括有主備A、B機，通過長時間觀察比較，A機探測范圍明顯低于B機，150km外目標逐漸減少，300km處目標有丟失，根據空中交通管制二次監視雷達設備技術規范要求，單脈沖體制空管二次監視雷達的最大儀表作用距離不應小于250nmile，因此該二次雷達出現目標丟失現象屬于不正常現象。測試A機差通道LOG IF組件輸出信號電壓最大值為912mv，而相關技術資料顯示差通道輸出電壓最佳值為1.1V-1.2V[1]，差通道的電壓值遠遠低于最佳值，對雷達系統探測能力產生一定影響。將當前差通道正在使用的LOG IF組件命名為板Ⅰ，用備件板Ⅱ更換板Ⅰ，輸出信號電壓值為861mv?？梢姡珹LENIA二次雷達系統主、備件性能均有所下降。針對LOG IF組件運行時間長，合格備件少，板件性能下降等特點，有必要通過維修提高LOG IF組件板Ⅰ和板Ⅱ性能。

2 測試平臺搭建與測試點選擇

2.1 測試平臺搭建

對數中頻LOG IF組件J1端口為輸入信號端口，J3端口為輸出信號端口，搭建的測試平臺如圖1所示，通過測量APACOR板輸出數據和板件電源電壓，得到射頻信號發生器和直流電源的模擬參數，LOG IF板件輸入閾值范圍大約是-10至-80dBm，APACOR板可調的模擬輸入參考電平約在-50至-60dBm之間，可取-55dBm為典型參考值。

測試平臺所用儀器儀表包括：直流電源、射頻信號產生器、示波器、頻譜儀、萬用表。需要注意輸入信號的功率、調制方式、調制頻率等，輸入信號的各項參數直接決定著輸出的結果。

2.2 測試點的選擇

在對數中頻放大組件中，八級對數放大器級聯形成對數特性，擔負了主要的信號放大任務。后級的緩沖器增加了帶負載的能力，檢波器起到了提取包絡的功能，比較器輸出的信號反饋到監測電路產生告警，這些模組對于信號的放大并無貢獻，因此在考慮到輸出電平增益不足的情況下，八級放大電路就成為了主要的考量目標。八級放大電路由結構完全相同的電流放大器首尾相接，以產生能夠擬合對數曲線的輸出信號，每一級的輸出都是電流信號，詳細電路圖可以參考技術資料[1]，經過電阻R1和三極管Q1分流后送入基極進行放大。因為示波器或者頻譜儀輸入都是高阻，所以在本級的輸出點（即下一級輸入點）進行測量[2]，測量到的電壓信號為：

VOUT=Iout×（Zout||Zin）

VOUT為示波器或頻譜儀測量到的電壓信號，Iout為本級輸出電流，Zout為上一級輸出阻抗，Zin為下一級輸入阻抗。Zin為Q1基極輸出阻抗和R1并聯，遠小于Zout，因此

VOUT=Iout×Zin

因為八級串聯的放大電路結構都完全相同，所以每一級的輸入阻抗基本相同，都是從三極管Q1基極到地的阻抗，雖然后級也會有阻抗等效到輸入，但是除以？茁之后可以忽略不計。由此我們得出，測量到的VOUT的增益可以體現Iout增益的線性變化情況。

同理，在信號所經過的通路上，因為電路結構的一致性，只要測試點相同，阻抗就基本相同，測量到的信號就有一定的參考價值，可以結合前后級判斷此測試點附近的器件是否有損壞或者性能下降。

3 測量與分析

將板Ⅰ接入測試平臺中，運用示波器和頻譜儀對組件的八級放大電路的每一級進行詳細測試，輸入信號幅度取典型值-55dBm，測試結果如表1所示。

從表1中可以看出，板Ⅰ前四級電路每級放大量接近10dB，這與技術資料[2]理論值相符，從第五級開始到第八級，電路沒有達到將前級信號放大10dB的要求，原因可能為：（1）輸入信號功率較高，經過前四級電路的放大之后，后級電路輸入電流較大，Q2、Q3管進入飽和區，增益下降；（2）后續電路有性能下降，導致電路放大效果較差。

將輸入的調制波信號幅度從-80dBm至-10dBm分別采集數據進行分析，發現前六級電路在輸入信號足夠小的情況下，都能達到接近10dB的放大量，但是后兩級信號放大的倍數仍然偏低，這樣三極管進入飽和區導致增益下降的假設就不成立了，可能因為后兩級三極管性能下降所致。

4 維修結果

根據前面論述的故障判定方法，通過測量得出：板件Ⅰ的七、八兩級三極管Q1、Q4工作狀況不佳，Vbe和Vce均偏小，運用同型號的三極管對性能不佳的器件進行更換，同樣，輸入信號幅度取典型值-55dBm，測試結果為：七級級聯電路放大倍數由維修前的2.02dB提高至2.55dB，八級電路由1.80dB提高至2.61dB，可見七、八級的信號增益有較明顯的提高，基本滿足系統需求。

維修后的板件上機運行測試數據與平臺測試數據結論也是幾乎相同的，維修后的板件在設備運行中獲得了較為滿意的結果。

5 結束語

文中通過參考相關技術資料與其它專業資料，對對數中頻LOG IF組件的性能進行了分析，之后通過測試找出了存在的性能下降的器件，在進行更換后，組件性能得到了一定的提升，并利用同樣的方法對第二塊板件也進行了維修，同樣獲得比較滿意結果，這說明文中的測試方法對LOG IF組件的維修有一定的借鑒意義。目前，國內還有許多機場仍然在使用ALENIA SIR-M二次雷達設備，故障狀況也不盡相同，但是本文為LOG IF組件的三級維修方法提供了一定的參考，希望對相關技術保障和維修人員有所幫助。

參考文獻：

[1]Alenia Radar and System Division Logistic Dept./Maintainability Sect.，Alenia Technical Manual for SIR-M TM-RS/8809-3[M].1995.

[2]蘇志剛.二次雷達設備[M].中國民航學院出版，1998.

[3]姜旭波，孫利強.Alenia SIR-M二次雷達接收機對數中頻模塊性能分析[J].民航科技，2003（2）：19-22.

[4]丁鷺飛.雷達原理[M].電子工業出版社，2014.

[5]張尉.二次雷達原理[M].國防工業出版社，2009.

[6]李曉峰.通信原理[M].清華大學出版社，2014.

[7]邱關源.電路[M].高等教育出版社，2010.