SELEX二次雷達接收機單元風扇告警機制分析

蔣伍奎

(中國民用航空西南地區空中交通管理局重慶分局,重慶 401120)

0 引言

二次雷達是空中交通管制的重要設備,提供空中目標的監視數據。隨著民航事業的發展,對二次雷達系統的運行穩定性要求也在不斷提高。二次雷達系統的監控依賴于各個模塊的自檢告警機制,深入研究二次雷達接收機單元風扇告警機制可以為處置同類故障提供經驗。

1 相關硬件設備

1.1 接收機框架

SELEX_SIR-S二次雷達接收機屬于超外差接收機,是核心部分,它結構復雜,指標多,數據要求精確[1],用于接收預選濾波器組件傳輸過來的和信號、差信號及控制信號,用1030 MHz本振信號將1090 MHz射頻信號下變頻至60 MHz中頻信號,之后將中頻信號處理至視頻信號并連同相位信息一起輸出到應答處理及通道管理組件(RPCM)。SELEX_SIR-S二次雷達接收機單元由如下模塊組成:預選濾波器組件、射頻源和本振組件(RF&TO)、對數中放和相位檢測組件(LOG IF&PD)、接收機控制和監視板(RXCM)、供電模塊。

1.2 接收機控制和監視板

接收機控制和監視板用于匯集各個模塊的自檢信號及監控信號[1],傳輸至應答處理及通道管理組件,由應答處理及通道管理組件中的POWER PC板件傳輸至監控終端LCMS和監控終端LCP,實現整個接收機單元的信號及狀態監控,其中監控信號包含供電模塊電壓及接收機單元風扇自檢信號。

2 接收機單元風扇工作及自檢機制

接收機風扇BITE信號流程如圖1所示,SELEX_SIR-S二次雷達接收機單元具有一套完善的過溫保護機制,其配置有3個24 V的風扇,功率為4.5 W,24 V電源來自供電模塊中的+24 V/+5 V電源P1接口的A1(+24 V)針腳及A2(+24 V RET)針腳,TB1為接收機單元母板接口,自檢信號同樣通過該母板接口,傳輸至接收機控制和監視板P2接口的對應針腳[2],該自檢信號會通過一系列鏈路,體現在后端監控終端上,以此實現對接收機單元風扇的實時監控。

圖1 接收機風扇BITE信號流程(風扇-接收機母板)

S1和S2為2個熱敏電阻,當溫度過高時,S1通過接收機單元母板接口,傳輸告警信息至接收機控制和監視板P2接口的B23(TEMP WARNING OUT)針腳及B24(TEMP WARNING IN)針腳,被監控終端提取。如圖2所示,S2則通過接收機單元的J15串口的3(OVERTEMPERATURE IN)針腳及4(OVERTEMPERATURE OUT)針腳,傳輸控制信號到互連的J15的7(POWER ON/OFF+)針腳及8(POWR ON/OFF-)針腳。如圖3所示,該信號最后傳輸至供電模塊中+24 V/+5 V電源P1接口的5(POWR ON/OFF OUT)針腳及6(POWER ON/OFF IN)針腳,實現整個電源的關閉來保護整個接收機單元,防止過熱導致硬件損壞。

圖2 接收機單元J15串口針腳

圖3 +24 V/+5 V電源P1接口局部

接收機風扇自檢信號電路如圖4所示,接收機控制和監視板通過自身P2接口接收來自接收機單元母板的接收機風扇自檢信號,通過74F244驅動芯片及74LS123觸發器芯片,實現自檢信號的實時檢測,將信號整合,提供給應答處理及通道管理組件及后面的監控終端LCP。

圖4 RXCM接收機風扇自檢信號電路

3 案例分析

3.1 故障現象

技術人員發現SELEX_SIR-S二次雷達B通道接收單元風扇3出現告警,接收機控制和監視板顯示正常,之后立即查看接收機單元風扇3工作狀態,發現其實際運行正常,在對二次雷達B通道接收單元進行軟件復位后,告警依然存在。

3.2 處置過程

在之后的排查中,拆開二次雷達B通道接收單元背后蓋板,確認風扇3本端監控線連接正常,嘗試更換接收機控制和監視板備件后,二次雷達B通道接收單元風扇3告警消失。對于故障的接收機控制和監視板板件及正常板件,根據圖4,對3個風扇自檢信號鏈路上的各個節點電壓進行上機對比測試,測試結果如表1所示。

表1 對比測試結果

通過表1可以發現,當故障接收機控制和監視板上機時,74LS123觸發器芯片無脈沖輸出,初步判斷為該觸發器芯片故障,但是風扇3告警雖然消失,同時接收機控制和監視板備件上機時自檢信號輸入電壓偏高,在更換風扇3之后,自檢信號輸入電壓偏高現象依舊,由此確認風扇3不是導致該輸入電壓偏高的原因。之后,根據圖4,檢查接收機控制和監視板P2接口的C21(公頭)針腳及對應接收機單元母板P2接口的C21(母頭)針腳,發現該接口異常,重新焊接后,測量自檢信號輸入電壓發現恢復正常。

3.3 分析及結論

74LS123是一種雙可重觸發單穩態觸發器(有清除端),由圖4可知,風扇2及風扇3共用一個74LS123觸發器芯片-U26,通過不同針腳實現復用。74LS123觸發器芯片U26的1針腳及9針腳均接地,因此A始終為低電平,風扇2及風扇3分別使用2B、1B輸入端,理論上輸入電壓均約為5 V,由于該板件觸發輸入端B采用的是上升沿觸發,所以正常實測風扇2輸入端電壓方波均值電壓2.73 V,此時Q正常輸出高電平,接收機單元風扇鏈路自檢正常。

此次故障判斷為:當接收機控制和監視板P2接口C21(公頭)針腳及對應接收機單元母板P2接口的C21(母頭)針腳斷開時,BITE信號輸入電壓被外接的+5 V電源拉高到方波均值約為5 V,導致后端74LS123觸發器芯片輸入電壓過高被燒壞。而接收機控制和監視板備件上的74LS123觸發器芯片性能較好,所能承受最大電壓優于原故障的74LS123觸發器芯片[3],故能正常輸出高電平脈沖,后續經過更換故障的接收機控制和監視板74LS123觸發器芯片后,該板件經上機測試正常。

4 結語

本文對SELEX_SIR-S二次雷達接收機單元進行了簡單介紹,對接收機控制和監視板、系統過溫保護機制和風扇自檢信號流程進行了深入剖析,結合實際案例進行分析,總結了74LS123觸發器芯片在整個風扇自檢信號流程的作用,為該領域的研究提供借鑒。