CINRAD/SA雷達(dá)接收機(jī)故障診斷分析及處理

馬莞迪+李旭

摘要：CINRAD/S（以下簡稱“SA”）雷達(dá)接收機(jī)是雷達(dá)的主要零部件，接收機(jī)一旦出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)標(biāo)定數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成雷達(dá)終端產(chǎn)品無回波出現(xiàn)。由于接收機(jī)中的主要部件不具有自動(dòng)故障定位功能，要想對故障具體位置進(jìn)行確定，技術(shù)人員僅僅憑借雷達(dá)系統(tǒng)的告警信息及提示是無法對故障的具體地點(diǎn)進(jìn)行判定的。這就要求技術(shù)人員對雷達(dá)進(jìn)行排查，排查是依靠檢測接收機(jī)的主通道和測試通道進(jìn)行的，技術(shù)人員需要判定故障具體為哪個(gè)通道的。開展故障檢測工作時(shí)，主要是通過儀表檢測或程序標(biāo)定來開展的，分步對故障點(diǎn)進(jìn)行檢查，并將故障排除。本文主要分析了SA雷達(dá)接收機(jī)故障診斷，并在此基礎(chǔ)上探討了相應(yīng)的處理工作。

關(guān)鍵詞：CINRAD/SA、雷達(dá)接收機(jī)、故障診斷、分析、處理

由于CINRAD/SA雷達(dá)接收機(jī)的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且其中涉及到的模塊較多，接收機(jī)高度集成，加上雷達(dá)多長期連續(xù)作業(yè)，導(dǎo)致設(shè)備元件性能作業(yè)中性能都會出現(xiàn)不同程度的下降，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行的整體性及穩(wěn)定性都出現(xiàn)減弱。本文在分析雷達(dá)結(jié)合搜集故障信息及報(bào)警信息基礎(chǔ)上，找出故障出現(xiàn)原因，并對故障部位進(jìn)行確定，從而實(shí)現(xiàn)接收機(jī)的快速修復(fù)[1]。

一、接收機(jī)概述

（一）工作原理

接收機(jī)是CINRAD/SA雷達(dá)的關(guān)鍵部分，其功能主要為將天線接受到的信號，經(jīng)過低噪聲放大、射頻至中頻變換、濾波，以及模數(shù)變換等方式，將射頻信號處理為I/Q信號。同時(shí)，接收機(jī)的頻率源會給發(fā)射機(jī)提供驅(qū)動(dòng)信號，接收機(jī)也會出現(xiàn)射頻測試信號，用于對接收機(jī)的故障檢測及系統(tǒng)定標(biāo)的校準(zhǔn)工作中。

（二）接收機(jī)結(jié)構(gòu)

接收機(jī)主要有頻率信號發(fā)生器及接收通道、射頻測試員選擇及接收機(jī)接口、故障檢測等等部分。

二、接收機(jī)故障描述及診斷分析

對接收機(jī)故障部位進(jìn)行判定是迅速對故障進(jìn)行排除的關(guān)鍵。故障診斷方法主要有以下幾個(gè)方面：首先，是利用監(jiān)控系統(tǒng)對故障名稱及報(bào)警信息進(jìn)行顯示，并對這些信息進(jìn)行診斷。其次，是通過系統(tǒng)在線對接收機(jī)進(jìn)行標(biāo)定診斷。再次，對接收機(jī)進(jìn)行定標(biāo)診斷。最后，利用儀表等進(jìn)行診斷，如功率計(jì)、信號源及示波器、噪聲源等等[2]。

（一）接收機(jī)接口板故障

1.故障現(xiàn)象描述

在對天氣雷達(dá)接收機(jī)進(jìn)行業(yè)務(wù)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，接收機(jī)的系統(tǒng)噪聲超標(biāo)，實(shí)測A/D前的噪聲系數(shù)為2.5dB，正常指標(biāo)為1.8dB，系統(tǒng)噪聲溫度檢測均未超標(biāo)。根據(jù)噪聲的實(shí)測值，同構(gòu)軟件將RDASC適配數(shù)據(jù)調(diào)整至R35后，系統(tǒng)噪聲的溫度超標(biāo)出現(xiàn)報(bào)警聲音。報(bào)警時(shí)，噪聲溫度升高至740k左右，正常指標(biāo)為438k以下[3]。

2.故障診斷分析

根據(jù)故障報(bào)警，初步調(diào)整RDA適配數(shù)據(jù)，R35值由67dB調(diào)整為65dB，主要目的是對噪聲溫度報(bào)警的出現(xiàn)進(jìn)行減少。調(diào)整后，噪聲溫度出現(xiàn)下降，約降至300k左右，這時(shí)噪聲溫度雖然已經(jīng)下降至正常范圍，但數(shù)據(jù)在這時(shí)的波動(dòng)很大，多次進(jìn)行調(diào)整，仍出現(xiàn)很大波動(dòng)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)判定噪聲溫度與噪聲源有直接關(guān)系，因此懷疑故障為聲源故障[4]。但對噪聲源進(jìn)行更換后，仍未出現(xiàn)任何反應(yīng)，直刺判定接收機(jī)主通道出現(xiàn)故障，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定，因?yàn)榻邮諜C(jī)前端的低噪聲放大器存在問題。首先，建立整體維修思路。利用接收機(jī)內(nèi)信號源連續(xù)波信號做動(dòng)態(tài)，對故障部位進(jìn)行判定。為了判定故障點(diǎn)是在接收機(jī)前端部分，還是在接收機(jī)后端。短接二位開關(guān)J2口與定向耦合器輸入口，對接收機(jī)前端部門甩開后做動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)曲線與未短接前幾乎一樣，懷疑故障點(diǎn)在接收機(jī)后端。但更換4A5混頻后，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)果也未出現(xiàn)改變，對4A5等器件換回。將線路恢復(fù)正常后，對接收機(jī)前端2A4低噪聲放大器進(jìn)行更換，再次進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，結(jié)果動(dòng)態(tài)曲線上的拐點(diǎn)已經(jīng)降低至20dB左右，隨后對原低噪聲放大器進(jìn)行更換。其次，對維修思路進(jìn)行改變。利用在線RDASC平臺實(shí)施系統(tǒng)自動(dòng)定標(biāo)，未發(fā)現(xiàn)定標(biāo)結(jié)果輸出，但采用離線RDASOT平臺進(jìn)行定標(biāo)后，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)定標(biāo)結(jié)果輸入。檢測4A1頻率源J3口輸出功率都正常，檢測4A24二位開關(guān)輸出功率有時(shí)出現(xiàn)，有時(shí)消失，懷疑開關(guān)壞了，但更換后情況不變，將開關(guān)換回。由于輸出功率時(shí)有時(shí)無，同時(shí)檢測4A22四位開關(guān)及4A23輸出也會出現(xiàn)同樣情況，但源頭的頻率源輸出顯示正常，這時(shí)猜測問題應(yīng)出現(xiàn)在頻率源及二位開關(guān)間。結(jié)合前面描述的情況，系統(tǒng)在線標(biāo)定出現(xiàn)錯(cuò)誤，而系統(tǒng)離線標(biāo)定有時(shí)恢復(fù)正常，有時(shí)也會出現(xiàn)錯(cuò)誤，表明信號在傳輸過程中可能會出現(xiàn)問題，導(dǎo)致控制信號不能自動(dòng)進(jìn)行切換。對信號流程進(jìn)行分析，機(jī)內(nèi)選擇CW作為測試信號，發(fā)現(xiàn)信號不正常，測試信號不能自動(dòng)對輸出進(jìn)行切換，更換接收機(jī)接口板后，動(dòng)態(tài)曲線恢復(fù)正常。這時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍值處于86dB左右，利用頻譜儀對A/D前噪聲系數(shù)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)系數(shù)在1.7dB左右，恢復(fù)正常后，再換回以前的4A32，故障又出現(xiàn)[5]。這時(shí)判定這次故障是由于接收機(jī)接口板的故障不正常導(dǎo)致的，發(fā)送控制信號出現(xiàn)異常。

（二）接收機(jī)高速采集模塊故障

1.故障現(xiàn)象描述

天氣雷達(dá)在運(yùn)行中RDASC顯示地物濾波前后均顯示為正直，并出現(xiàn)了報(bào)警信息，且標(biāo)定數(shù)據(jù)都出現(xiàn)超標(biāo)。在故障報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，雷達(dá)發(fā)射機(jī)的輸出功率正常且伺服系統(tǒng)運(yùn)行也是正常的，但雷達(dá)地物雜波抑制會變差，地物濾波后功率這時(shí)也不太穩(wěn)定，導(dǎo)致回波強(qiáng)度受到的干擾較大。通過軟件參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整及對采樣點(diǎn)的修改，對雷達(dá)系統(tǒng)重新標(biāo)定，故障這時(shí)仍不能完全排除。之后將接收機(jī)重新啟動(dòng)后，再次進(jìn)行標(biāo)定，故障依舊存在。

2.故障診斷分析

打開RDASOT軟件，開啟接收機(jī)測試平臺，勾選出相應(yīng)選項(xiàng)后，用功率計(jì)對4A1頻率源J3口輸出進(jìn)行測試，2A3接收機(jī)保護(hù)器實(shí)行J1輸入，J3輸出，無源二極管限幅器實(shí)行J2輸出及2A4低噪聲放大器J2輸出，同構(gòu)對各元器件輸入輸出功率進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)正常。利用RDASOT軟件對其進(jìn)行測試，測得濾波前功率為50dB左右，濾波后在2-23dB范圍內(nèi)變化，且濾波后各采樣點(diǎn)都測定為正值。

結(jié)語：

本文主要分析了接收機(jī)出現(xiàn)的故障診斷，并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了雷達(dá)維護(hù)的注意事項(xiàng)。首先，接收機(jī)故障檢測采用的主要方法有動(dòng)態(tài)檢測法、功率檢測法等等。其次，國家相關(guān)主管部門應(yīng)建立備件測試平臺，對備件實(shí)施性能測試，保證雷達(dá)的備件質(zhì)量是和合格的。最后，接收機(jī)電纜較多，焊接點(diǎn)焊錫隨著長期運(yùn)行會出現(xiàn)老化松動(dòng)，導(dǎo)致故障出現(xiàn)。在日常維護(hù)工作中，應(yīng)對各接口線外露焊點(diǎn)是否存在裂痕進(jìn)行檢查，并確定外包絕緣膠套有無出現(xiàn)老化。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓亞靜，宗曉鴻.濱州CINRAD/SA雷達(dá)接收機(jī)動(dòng)態(tài)異常分析與處理[J].山東氣象，2016，36（3）：65-68.

[2]王偉平.CINRAD/SA雷達(dá)接收機(jī)主通道故障分析及排除[J].氣象水文海洋儀器，2016，33（1）：115-117.

[3]李強(qiáng)，劉永亮，於瑩.CINRAD/SA雷達(dá)接收機(jī)故障分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2014，35（3）：100-102.

[4]巫喬，朱永兵，董根銘.一次CINRAD/SA雷達(dá)接收機(jī)二位開關(guān)故障分析[J].氣象水文海洋儀器，2014，31（1）：107-109.

[5]姚文，劉志邦，王浩宇等.CINRAD/SA雷達(dá)接收機(jī)故障個(gè)例分析與處理[J].氣象水文海洋儀器，2013，30（3）：91-92.

簡介：馬莞迪，女（1984.9——），四川江油人，工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)接收機(jī)。

二作：李旭，男（1983.10——），四川成都市人，工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)接收機(jī)。