T/R組件抽樣檢驗方案研究

任雪峰

(海軍駐南京地區(qū)雷達系統(tǒng)軍事代表室，南京 210003)

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T/R組件抽樣檢驗方案研究

任雪峰

(海軍駐南京地區(qū)雷達系統(tǒng)軍事代表室，南京 210003)

T/R組件是相控陣雷達中最為重要的組成部件之一，且在相控陣雷達中包含大量的T/R組件。主要針對大批量T/R組件如何開展抽樣檢驗進行了分析研究，對T/R組件的質(zhì)量特性進行了分類，重點對各類質(zhì)量特性接收質(zhì)量限的確定進行了分析，給出了批量為1000的T/R組件的抽樣方案。這對大批量T/R組件抽樣檢驗起到了參考作用。

T/R組件；抽樣檢驗；接收質(zhì)量限(AQL)

0 引 言

相控陣雷達利用大量分布式收發(fā)通道和小型天線單元排列成有源天線陣面，實現(xiàn)波束在空間電掃描。相對于傳統(tǒng)機械掃描天線，相控陣雷達天線具有波束指向靈活快捷、數(shù)據(jù)率高的優(yōu)點。同時，在實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種系統(tǒng)功能任務(wù)的層面上，相控陣雷達也具有多目標同時跟蹤且目標容量大、對復(fù)雜目標環(huán)境的適應(yīng)能力強、抗干擾性能好、任務(wù)可靠性高等特點。因此，相控陣雷達已成為雷達的重要發(fā)展方向。

T/R組件是相控陣雷達中最為重要的組成部件之一，其質(zhì)量影響著整部雷達的質(zhì)量。由于每一部固態(tài)有源相控陣雷達通常由數(shù)百、數(shù)千甚至上萬套收/發(fā)(T/R)組件通道組成，因而如何有效地控制組件質(zhì)量并如何進行合理的檢驗已成為相控陣雷達研制和檢驗的一個研究重點。因其集成度高、功能多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且指標體系復(fù)雜等特點，T/R組件給抽樣檢驗也帶來了很多困難。

本文簡要介紹了T/R組件的組成和工作原理，介紹了抽樣檢驗的理論發(fā)展、分類、基本步驟，重點研究了TR組件接受質(zhì)量限(AQL)的確定、抽樣方案的選取，并給出了T/R組件批量為1000個的抽樣檢驗實施案例。

1 T/R組件的組成及工作原理

T/R組件通常意義是指一個無線收發(fā)系統(tǒng)中射頻與天線單元之間的部分，其在接收時完成對天線單元接收的微弱信號進行低噪聲放大，在發(fā)射時完成對激勵信號進行大功率放大，同時還在系統(tǒng)控制下完成對信號的移相和衰減功能。其內(nèi)部功能框圖如圖1所示。T/R組件接收通道包括限幅器、低噪聲放大器和數(shù)字衰減器。在組件發(fā)射期間，若天線有很大的功率反射，此時限幅器能起到保護低噪聲放大器的作用，同時限幅器也可以對天線單元接收的大功率外部信號進行限幅保護。T/R組件發(fā)射通道則是由多級功放鏈路組成，通常由1～2級小功率放大器對激勵信號進行前級驅(qū)動，再在末級采用高功率放大器實現(xiàn)大功率放大?？刂齐娐凡糠钟蓴?shù)字移相器、數(shù)字可變衰減器、數(shù)字開關(guān)和驅(qū)動控制芯片組成。運用了正反向的環(huán)形器，一個當作隔離器用，另外一個作環(huán)形器用。

圖1 T/R組件原理框圖

T/R組件由多個質(zhì)量特性組成。作為相控陣雷達的收發(fā)前端，T/R組件上行通道的發(fā)射功率影響著雷達的作用距離，其下行通道的噪聲系數(shù)則影響著雷達接收的靈敏度，同時其幅相一致性決定著有源天線的增益、指向精度與主副瓣特性。因此，這3個特性為組件最重要的質(zhì)量特性。這里將T/R組件典型的質(zhì)量特性進行了分類，如表1所示。

表1 T/R組件主要技術(shù)特性分類表

序號項目名稱重要程度備注1上行信號功率重要2下行通道噪聲系數(shù)重要3工作頻段一般4功率平坦度一般5上行信號雜散一般6上行信號諧波一般7上行信號包絡(luò)一般8下行帶外抑制一般9下行信號帶內(nèi)增益一般10組件間幅度一致性重要11組件間相位一致性重要12可靠性一般13電磁兼容性一般14環(huán)境適應(yīng)性一般15對外接口輕微16重量輕微17外形尺寸輕微18外觀質(zhì)量輕微

2 抽樣檢驗的介紹和一般步驟

2.1 抽樣檢驗介紹及分類

統(tǒng)計抽樣檢驗方法始于20世紀20年代美國貝爾試驗室《一種抽樣方法》。1974年國際標準化委員會(ISO)提出了ISO2859，1981年我國發(fā)布了GB/T2828，1986年我國針對軍工行業(yè)發(fā)布了GJB179，近些年來GB/T2828 和GJB179又發(fā)布了新的版本。

抽樣檢驗是按照規(guī)定的抽樣方案隨機地從一批或一個過程中抽取少量個體進行的檢驗，根據(jù)樣本檢驗的結(jié)果判定一批產(chǎn)品或一個過程是否可以接收。抽樣檢驗的特點是：檢驗對象是一批產(chǎn)品，根據(jù)抽樣結(jié)果應(yīng)用統(tǒng)計原理推斷產(chǎn)品批的接收與否。抽樣檢驗一般用于破壞性檢驗、大批量檢驗、流程性材料檢驗等場合。

抽樣檢驗按檢驗的目的可以分為預(yù)防性、驗收性、監(jiān)督性抽樣檢驗；按照單位產(chǎn)品的質(zhì)量特性可以分為計數(shù)抽樣檢驗、計量抽樣檢驗；按檢驗場所分為工序檢驗、外發(fā)檢驗、庫存檢驗、客處檢驗；按抽取樣本的次數(shù)分類可以分為一次抽樣檢驗、二次抽樣檢驗、多次抽樣檢驗、貫序抽樣檢驗；按照是否調(diào)整抽樣可以分為調(diào)整型和非調(diào)整型檢驗。

2.2 抽樣檢驗的一般步驟

在抽樣檢驗中批量用N表示，抽樣個數(shù)用n表示，可接收不合格個數(shù)用Ac表示，不可接收的不合格數(shù)用Re表示。當抽樣中不合格數(shù)小于等于Ac則該批次判為接收，當抽樣中不合格大于等于Re則判為拒收。計數(shù)抽樣檢驗一般的操作步驟如圖2所示。

圖2 抽樣檢驗步驟

3 T/R組件的抽樣方案

3.1 T/R組件接收質(zhì)量限(AQL)的確定

AQL指當一個連續(xù)系列批被提交驗收抽樣時可容忍的最差過程平均質(zhì)量水平。它是對生產(chǎn)方的過程質(zhì)量提出的要求，是容忍的生產(chǎn)過程平均(不合格品率)的最大值。AQL 是描述產(chǎn)品質(zhì)量過程平均的一個重要指標，是當一個連續(xù)系列批被提交驗收抽樣時可允許的最差過程平均質(zhì)量水平[1]。

標準《GJB179A-1996 計數(shù)抽樣檢驗程序及表》中指出[2]，對于不同類別的缺陷或不合格品可以規(guī)定不同的AQL值，還可以在缺陷類別或不合格品類別中劃分子類別單獨規(guī)定AQL值。確定AQL值的方法主要有工程法、相似法、經(jīng)驗法、實驗法、計算法、估計法、反推法、模型法等[3]。

根據(jù)前文介紹，T/R組件一般具有18個質(zhì)量特性，分為重要、一般、輕微?？紤]不合格對產(chǎn)品性能的影響的嚴重程度，對應(yīng) A類不合格、B類不合格、C類不合格，對應(yīng)的AQL值依次遞減。根據(jù)這種情況采用工程法和經(jīng)驗法相結(jié)合的模式來確定每類不合格的AQL值。綜合T/R組件為雷達中的重要部件、各個等級質(zhì)量特性的數(shù)量，以及對每個項目的檢驗在后續(xù)安裝調(diào)試及整機測試時的考核情況來確定AQL，如表2所示。這里定義AQL值指每百單位產(chǎn)品不合格數(shù)。

表2 T/R組件質(zhì)量各質(zhì)量性的AQL值

3.2 T/R組件抽樣檢驗舉例

(1) 確定檢驗項目及判定準則

根據(jù)T/R組件的質(zhì)量特性確定了18個檢驗項目，其判定標準為產(chǎn)品的任務(wù)書和技術(shù)條件。

(2) 確定允許接收質(zhì)量限制(AQL)

根據(jù)上文中的分析，對T/R組件18個質(zhì)量特性進行了分類，進而對T/R組件的不合格等級進行了分類，其中A類不合格2項，B類不合格13項，C類不合格3項。由于不合格項目為多項，將AQL值定義為每百單位產(chǎn)品不合格數(shù)。根據(jù)上文分析三類不合格的AQL值分別為0.025、0.25、1.0。

(3) 確定檢驗水平

T/R組件的檢驗為非破壞性檢驗，考慮到T/R組件復(fù)雜程度、檢驗費用、生產(chǎn)穩(wěn)定性，特確定檢驗水平為II類。

(4) 確定批量大小

一部有源相控陣雷達T/R組件個數(shù)有幾百甚至上萬個不等，而這里的批量指在同一時間段生產(chǎn)并采用元器件、原材料等為一個批次的組件。這里假設(shè)批量N=1000。

(5) 確定樣本的大小字碼

根據(jù)T/R組件的批量N=1000，以及檢驗水平為II類，查GJB179A中表1[2]，對應(yīng)字碼為J。

(6) 確定抽樣方式

可以分為一次抽樣、二次抽樣、多次抽樣。這里選擇一次抽樣。

(7) 確定嚴格程度

一般嚴格程度分為正常檢驗、加嚴檢驗、放寬檢驗。在檢驗開始時，一般采用正常檢驗，加嚴檢驗和放寬檢驗應(yīng)根據(jù)已檢信息和轉(zhuǎn)移規(guī)則選擇使用。這里選擇正常檢驗。

(8) 查出樣本數(shù)和判別標準

根據(jù)T/R組件A、B、C三類AQL值及對應(yīng)字碼J，通過查GJB179A中“表2-A 一次正常抽樣檢驗方案”，查得結(jié)果如表3。

表3 T/R組件抽樣方案

(9) 實物抽樣測定樣本特性

抽樣方式可分為簡單隨機抽樣法、系統(tǒng)隨機抽樣法、分層抽樣法、分群抽樣法等方法?？紤]到T/R組件生產(chǎn)工序較多，質(zhì)量特性一般呈隨機分布，因此選擇簡單隨機抽樣法。為了避免人的主觀影響，可以利用簡單的計算機程序完成隨機抽樣。例如，可以利用Matlab軟件中的“randperm(N)”生成N個隨機數(shù)列，然后抽取前n個數(shù)字對應(yīng)的序號產(chǎn)品，然后根據(jù)檢驗文件開展檢驗工作。

(10) 判別該批接收與否

根據(jù)檢驗結(jié)果分別記錄A、B、C三類不合格數(shù)量。當抽樣中不合格數(shù)小于等于Ac，則該批次判為接收，當抽樣中不合格大于等于Re，則判為拒收。只有三類都判為接收，才能判別該批次接收，否則該批拒收。

4 結(jié)束語

本文主要針對大批量T/R組件如何開展抽樣檢驗進行了分析研究，對T/R組件的質(zhì)量特性進行了分類，重點對各類質(zhì)量特性接收質(zhì)量限的確定進行了分析，給出了批量為1000的T/R組件的抽樣方案，對大批量T/R組件抽樣檢驗起到了參考作用。隨著檢驗次數(shù)的增多，還可以利用過程平均的方法確定AQL值。另外，如何利用統(tǒng)計過程控制來提高T/R組件的生產(chǎn)質(zhì)量為下一步研究的重點。

[1] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB/T 2828.1-2012 《計數(shù)抽樣檢驗程序》 第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃，2012-11-05：5.

[2] 國防科學技術(shù)工業(yè)委員會. GJB 179A-1996 《計數(shù)抽樣檢驗程序及表》，1996-06-04：10.

[3] 吳清明. 合格質(zhì)量水平(AQL)的確定原則和方法[J].《中國標準化》，1995(2).

A study on sampling inspection scheme for T/R modules

REN Xue-feng

(Military Representatives Office of Radar System of the PLA Navy in Nanjing, Nanjing 210003)

T/R module is one of the most important components in the phased array radar, and the phased array radar contains a large number of T/R modules. How to perform the sampling inspection of large quantities of T/R modules is mainly analyzed and studied. The quality characteristics of T/R modules are classified, and the acceptance quality limit (AQL) of various quality characteristics is determined and analyzed emphatically. The sampling scheme of 1000 T/R modules is given, which can play a reference role in the sampling inspection of large quantities of T/R modules.

T/R module; sampling inspection; AQL

2016-04-20

任雪峰(1986-)，男，工程師，研究方向：質(zhì)量管理。

TN958.92

A

1009-0401(2016)04-0019-03