某型電子對抗分系統自檢報故故障分析

王寧

摘要：某型飛機電子對抗分系統自檢報“右翼前端接收機”故障，影響了寬帶支路的信號偵收。本文對此故障的排除過程進行了闡述和分析。

關鍵詞：自檢；射頻電纜；衰減

Keywords：self-checking；RF cable；attenuation

0 引言

某型電子對抗分系統裝載于大型運輸機，用于探測和識別空中、地面和海上目標，監視戰區態勢，引導己方兵力對敵方目標實施攻擊，當載機遭受敵方武器控制系統等威脅輻射源照射或跟蹤時為機組人員提供告警，同時還執行情報收集工作。系統采取寬帶短基線時差測向技術，具有高靈敏度、高精度、高截獲概率的技術特點，其工作原理復雜，分機較多，裝機位置分散，連接電纜多，外場調試時出現的故障較多。本文通過對一次故障排查過程的總結分析，找出該系統在外場調試時易出現的問題，并提出了解決方法。

1 故障現象

某架電子對抗分系統在外場調試過程中，系統自檢時右翼前端接收機寬帶“4000MHz”和“16000MHz”自檢點報故障，觀察“4000MHz”和“16000MHz”自檢波形幅度值較低，約為450mV，其余自檢點雖然自檢正常，但自檢波形幅度值比參考值1800mV低700mV。

2 前端接收機寬帶自檢工作原理

系統控制軟件啟動后，通過網絡將自檢信息發送給窄帶信號處理器，窄帶信號處理器收到命令后向窄帶接收機發送控制命令，窄帶接收機響應控制，產生并輸出1500MHz、4000MHz、9000MHz、13000MHz、16000MHz前端接收機自檢信號。主控軟件向寬帶信號處理器發出前端接收機自檢命令，寬帶信號處理器收到命令后向寬帶接收機、參數測量單元發送控制命令，使前端接收機處于自檢狀態，參數測量單元及寬帶信號處理器均處于工作狀態，并采集全脈沖。

窄帶接收機給前端接收機輸出自檢信號，經前端接收機放大、變頻為2000～6000MHz信號輸出至寬帶接收機，寬帶接收機經過濾波、放大、二次變頻至中心頻率為375MHz、瞬時帶寬為500MHz的中頻信號。中頻信號輸出至寬帶參數測量單元，后者完成4路中頻信號的參數測量（包括載頻、脈幅、到達時間、信號到達相對時間差），輸出脈沖描述字（包括載頻、脈幅、脈寬、到達時間、脈內調制特性標志）至寬帶信號處理器進行信號處理，后者將自檢結果上報至主控計算機。前端接收機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

根據產品故障現象，結合前端接收機的自檢工作原理，判斷自檢報故可能由以下原因造成：

1）送往前端接收機的控制信號故障。

2）前端接收機本身存在故障。

3）分機之間連接的射頻電纜故障。

3.2 故障源排查

1）控制信號的檢查

參考控制接口定義，使用數字萬用表在接收機輸入端測量控制信號是否正常，測量結果顯示控制信號正常。

2）前端接收機的檢查

斷開與前端接收機口面XS09、XS11相連的電纜，用微波信號源模擬自檢信號從XS09口注入，用頻譜分析儀從XS11口檢測信號，檢測結果顯示前端接收機工作正常。

3）射頻電纜的檢查

排除了控制信號和前端接收機的故障可能后，重點落在前端接收機至機柜的射頻電纜。前端接收機至機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的雙通Z19連接而成，艙外部分為NA，艙內部分為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同長度且位置相鄰，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，發現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，前端接收機寬帶支路輸出射頻電纜部分故障。將WB和NB進行交換，再次進行自檢，觀察波形幅度，測試結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，其衰減特性如圖3所示。

由圖3可以得出，32051電纜傳輸2GHz信號時，其衰減量約為7.5dB/100M，傳輸6GHz信號時，其衰減量約為14dB/100M。為了具有可比性，使用信號源、頻譜儀、測試電纜等儀器設備分別對NA和WA電纜進行衰減測試，測試結果如圖4、圖5所示。

對比圖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則。參照32051電纜的衰減特性，扣除測試電纜的衰減量可以得出，NA電纜實際衰減值正常，符合特性指標要求，而WA電纜衰減值過大，且曲線不規則，由此也可確定NA電纜故障。

利用同樣的測試方法，分別對Z18和 Z19雙通進行衰減測試，測試結果如圖6、圖7所示。

對比圖6和圖7可以看出，Z18雙通比Z19雙通衰減大很多，且曲線不規則，扣除測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。

根據以上測試結果可知，由于WA電纜和Z18雙通衰減過大，導致前端接收機寬帶支路自檢波形幅度整體下降，自檢報故。

3.3 射頻電纜故障分析

射頻電纜對傳輸信號的損耗包括以下四個方面：

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所產生的渦流對信號能量的消耗。電阻值的大小與電纜使用的材料和生產工藝有關。

2）介質損耗

介質損耗是同軸電纜中心導體與外導體間的電介質（絕緣體）對信號的損耗。衡量電介質的一個重要參數是介電常數，其定義是在同一電容器中用某一物質作為電介質時的電容與其中為真空時電容的比值。介電常數通常隨溫度和介質中傳播的電磁波的頻率而變化。同軸電纜的內外導體相當于電容的兩極。介電常數越大，對信號的損耗也越大。

3）失配損耗

失配損耗與同軸電纜的物理結構密切相關。如果同軸電纜在設計和生產中造成電纜脫離標稱阻抗或者電纜阻抗不均勻，均會導致信號的失配損耗。電纜使用中造成的過度彎曲、變形、損傷和接頭進水也會導致失配損耗。

4）泄漏損耗

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

由于射頻電纜已經裝機使用一段時間均未出現問題，應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現電纜破損的情況，對該電纜進行衰減測試時，搖動電纜頭尾端，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WA電纜兩端電纜頭和Z18雙通進行外觀檢查，在檢查WA電纜穿壁接線座端電纜頭時發現該電纜頭內部有明顯的積水現象，如圖8所示。

進一步檢查發現Z18雙通內部也有積水現象，因此確定該電纜穿壁接線座端電纜頭和雙通均有積水現象。對WA電纜穿壁接線座端和Z18雙通內部積水進行相應處理后，再次對該電纜以及雙通進行測試，衰減值正常，該前端接收機寬帶支路各頻率點自檢波形幅度也正常，由此判斷導致前端接收機自檢報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入電纜頭和雙通，鑒于該故障出現前的數天降雨量較大，因此初步懷疑是雨水進入了電纜頭。根據對實裝情況的觀察，該前端接收機到艙內設備的所有電纜均通過電纜穿壁接線座內的雙通來連接。觀察電纜穿壁接線座蓋板，發現固定螺釘沒有旋緊，內部無密封條，雨水很容易通過接縫處進入維護口內。

維護口內部所有電纜均為垂直裝配，當雨水進入維護口蓋后，會沿著電纜垂直方向進入電纜頭內部，進而進入雙通，導致電纜頭和雙通均積水。仔細觀察高頻電纜頭（見圖9），水可能順著電纜垂直方向由A點、B點或C點進入電纜頭。A點為熱縮套管尾端，并不具備良好的密封性，水很容易通過電纜進入；B點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點是電纜頭活動處，一旦有水從上端流下，會從該接縫處進入，不具有密封性。

4 整改建議

通過此次故障的排查，對該產品在外場的調試提出幾點建議：

1）外場調試時，因多專業同時進行，應確保電纜穿壁接線座蓋板打開后復原時固定螺釘旋緊，對維護口蓋進行密封處理，使該口蓋達到密封防水要求，并在口蓋背面增加密封膠墊，在口蓋處增加膩子布，防止雨水進入，如圖10所示。

2）對電纜及電纜頭進行防水處理，使用熱縮套管將電纜頭和底座全部熱縮，水就不會從B點和C點進入電纜頭，熱縮套管熱縮前在末端涂抹防水膠，可防止水從A點進入電纜頭，如圖11所示。

3）如果低頻電纜頭進水，會引起內部電纜和接線柱腐蝕，導致短路或斷路現象。對包括低頻電纜在內的所有類似穿艙電纜都應按照上述方法進行防水處理，防患于未然。

5 結束語

本文通過對某型電子對抗分系統在外場調試過程中自檢報故故障的排查分析以及對其原因的分析，提出了該設備在實裝方面的處理方法和改進措施，引申出對類似環境中的設備需要進行的相應處理，確保設備在各種環境中達到正常工作狀態。實際環境背景較復雜，需要在實踐中不斷探索，逐步優化。

參考文獻

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