某型導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)功率和主動通道靈敏度參數(shù)故障分析

■ 李珍珍 吳宇 石淑娟 牛亮/ 國營洛陽丹城無線電廠 中部戰(zhàn)區(qū)空軍保障部航材航彈處

1 故障描述

某型導(dǎo)彈在整彈測試時，出現(xiàn)故障代碼，均為“7-1010、3-1900、3-2001、3-2002”；在導(dǎo)引頭艙段進(jìn)行測試時，主動通道自檢時間合格，發(fā)射機(jī)輸出功率不合格，主動通道靈敏度測試不合格。由產(chǎn)品的工作原理分析可知，導(dǎo)引頭發(fā)射機(jī)輸出功率不合格對應(yīng)于整彈故障參數(shù)“7-1010”；導(dǎo)引頭主動通道靈敏度不合格對應(yīng)于整彈故障參數(shù)“3-1900、3-2001、3-2002”，因此，需對發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和主動通道系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)理分析，建立故障樹并找出故障原因。

2 導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和主動通道系統(tǒng)機(jī)理分析

該型導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)系統(tǒng)屬于主動雷達(dá)導(dǎo)引頭發(fā)射機(jī)，用于產(chǎn)生主動尋的系統(tǒng)的載體信號，通過天線輻射出去。發(fā)射機(jī)性能直接影響雷達(dá)導(dǎo)引系統(tǒng)的作用距離及目標(biāo)探測性能。發(fā)射機(jī)功率是發(fā)射機(jī)送至天線輸入端的功率，是主動雷達(dá)導(dǎo)引頭彈載發(fā)射機(jī)最重要的指標(biāo)。

主動通道系統(tǒng)為多功能單脈沖多普勒主動雷達(dá)導(dǎo)引頭速度回路，完成對目標(biāo)速度的搜索、截獲與跟蹤，提取彈目相對速度信息，以便形成制導(dǎo)信息制導(dǎo)導(dǎo)彈。導(dǎo)彈主動通道性能影響導(dǎo)彈導(dǎo)引頭自檢以及截獲、跟蹤目標(biāo)的能力，在自檢段影響導(dǎo)彈能否順利完成自檢，截獲段影響導(dǎo)彈截獲、跟蹤目標(biāo)的能力，其性能降低可能導(dǎo)致導(dǎo)彈脫靶。

2.1 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)機(jī)理分析

導(dǎo)引頭發(fā)射機(jī)系統(tǒng)工作原理如圖1所示。開發(fā)射機(jī)后，主控振蕩器輸出調(diào)制信號送至收發(fā)模塊，由其速調(diào)管放大后，經(jīng)環(huán)形器后由天線向外輻射。同時，由速調(diào)管放大后的信號經(jīng)耦合器耦合出部分功率，進(jìn)行包絡(luò)檢波，檢波電壓送功率優(yōu)化裝置進(jìn)行放大。由功率優(yōu)化裝置輸出鋸齒波電壓，以改變主控振蕩器fc 信號的大小，并由比較電路找出發(fā)射機(jī)功率指示電平的拐點(diǎn)，該點(diǎn)對應(yīng)于發(fā)射機(jī)功率的最大點(diǎn)。然后，功率優(yōu)化裝置轉(zhuǎn)入跟蹤發(fā)射機(jī)功率最大點(diǎn)，以保持發(fā)射機(jī)在工作期間輸出功率最大。

圖1 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)路原理框圖

2.2 主動通道系統(tǒng)機(jī)理分析

主動通道系統(tǒng)原理如圖2 所示。在進(jìn)行主動通道靈敏度測試時，目標(biāo)回波信號進(jìn)入平板縫陣天線，輸出一路和信號與兩路差信號至微波接收機(jī)，然后與主控振蕩器輸出的本振信號進(jìn)行低噪聲放大、混頻。中頻接收機(jī)的探測通道輸出至預(yù)處理組合，進(jìn)行放大、濾波、幅度檢波和鑒頻，輸出幅度檢波信號和頻差信號送至計(jì)算機(jī)，形成發(fā)現(xiàn)信號及發(fā)現(xiàn)目標(biāo)標(biāo)志。而后進(jìn)入中頻接收機(jī)的鑒頻通道產(chǎn)生頻差信號，送計(jì)算機(jī)形成調(diào)整電壓至主控振蕩器，調(diào)整其主控振蕩器頻率，閉合速度跟蹤回路，產(chǎn)品截獲目標(biāo)信號。

圖2 主動通道系統(tǒng)原理框圖

3 故障樹建立

針對該型導(dǎo)彈整彈測試和導(dǎo)引頭艙測試情況，依據(jù)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和主動通道系統(tǒng)工作原理建立“7-1010、3-1900、3-2001、3-2002”參數(shù)故障樹模型，如圖3 所示?！?-1010”參數(shù)由導(dǎo)引頭發(fā)射機(jī)系統(tǒng)故障造成，導(dǎo)引頭發(fā)射機(jī)系統(tǒng)由主控振蕩器、高壓電源、調(diào)制器、同步器、功率優(yōu)化裝置等組成；“3-1900、3-2001、3-2002”參數(shù)由主動通道系統(tǒng)故障造成，主動通道系統(tǒng)由收發(fā)模塊、預(yù)處理組合、導(dǎo)引頭計(jì)算機(jī)、主控振蕩器等組成；這些分組件構(gòu)成故障樹模型的底事件。

圖3 “7-1010、3-1900、3-2001、3-2002”參數(shù)故障樹

4 導(dǎo)引頭故障定位

根據(jù)產(chǎn)品故障現(xiàn)象，首先對發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和主動通道系統(tǒng)的公共部分進(jìn)行故障排查。依據(jù)故障樹模型，公共部分包含自檢信號形成器、同步器、收發(fā)模塊和主控振蕩器。由于該產(chǎn)品故檢測試時主動通道自檢時間測試合格，根據(jù)導(dǎo)引頭工作原理可以判斷自檢信號形成器及收發(fā)模塊合格。用示波器檢測同步器自檢信號合格，即同步器合格。用頻譜分析儀排查采集主控振蕩器輸出信號，結(jié)果為fc 和fриц 信號輸出功率不合格，因此判斷主控振蕩器故障。

5 主控振蕩器故障定位

主控振蕩器主要用于產(chǎn)生自檢信號、目標(biāo)探測信號、本振信號；產(chǎn)生目標(biāo)跟蹤的多普勒頻率信號；形成微波接收機(jī)、速調(diào)管選通脈沖信號的原始信號等。主控振蕩器工作原理如圖4 所示。

圖4 主控振蕩器工作原理圖

5.1 fc 信號和fриц信號形成原理及作用

當(dāng)產(chǎn)品處于“開發(fā)射機(jī)”狀態(tài)時，即CLKen1 為高電平時，由B1 板產(chǎn)生時鐘信號，經(jīng)過八倍頻模塊（A4 模塊）進(jìn)行八倍頻放大后形成fIF1/2 信號、經(jīng)B2 板進(jìn)行三十三分頻形成PRF 信號，PRF 信號對fIF1/2 信號進(jìn)行調(diào)制，然后fIF1/2 信號與A2 模塊產(chǎn)生的微波信號fГ1/2 在A3 模塊中經(jīng)混頻、倍頻、放大后，生成產(chǎn)品探測信號fc，并對fkc信號進(jìn)行抑制。

fриц 信號形成原理及作用：由B1 板產(chǎn)生時鐘信號，經(jīng)過八倍頻模塊進(jìn)行八倍頻放大后形成fIF1/2 信號，fIF1/2 信號與A2 模塊產(chǎn)生的微波信號fГ1/2 在A1 模塊中進(jìn)行混頻、倍頻、放大形成設(shè)備基準(zhǔn)信號。在產(chǎn)品測試時，fриц 信號在產(chǎn)品測試設(shè)備AK 單元中進(jìn)行倍頻混頻后送往目標(biāo)模擬器，經(jīng)過空間衰減后輻射給產(chǎn)品的平板縫陣天線。根據(jù)fc 信號和fриц 信號形成原理，用頻譜分析儀對八倍頻模塊的輸入信號進(jìn)行采集，輸入信號頻率和功率均合格；對其輸出信號進(jìn)行采集，結(jié)果為不合格，初步判斷八倍頻模塊故障。

5.2 八倍頻模塊故障定位

八倍頻模塊的原理框圖如圖5所示。對八倍頻模塊電路由前向后逐級排查，打開八倍頻模塊外部屏蔽蓋板后進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)時鐘信號進(jìn)入八倍頻模塊后經(jīng)過第一級放大電路后，三極管無放大輸出，導(dǎo)致fIF1/2 信號不合格，致使主控振蕩器的輸出fc 信號、fриц 信號不合格。使用頻譜分析儀對該三極管的集電極輸入信號進(jìn)行采集，結(jié)果為合格；對該三極管的發(fā)射極輸出信號進(jìn)行采集時，輸出信號功率不合格。

圖5 八倍頻模塊原理框圖

使用萬用表電阻檔對三極管的發(fā)射極管腳與微帶線之間進(jìn)行測量，結(jié)果為開路。在電子顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，此三極管的管腳出現(xiàn)了脫焊現(xiàn)象，導(dǎo)致八倍頻模塊對輸入的信號無放大，從而導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)射機(jī)輸出信號功率不合格，主動通道靈敏度不合格。

6 結(jié)論

本文對某型導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和主動通道系統(tǒng)進(jìn)行原理分析，建立“7-1010、3-1900、3-2001、3-2002”參數(shù)故障樹模型。根據(jù)模型對導(dǎo)引頭、分組件及分部件進(jìn)行原理分析。首先排查導(dǎo)引頭發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和主動通道系統(tǒng)的公共部分，將故障定位為分組件主控振蕩器；再對fc 信號和fриц信號的公共部分進(jìn)行故障排查，定位為八倍頻模塊；通過對八倍頻模塊的原理進(jìn)行分析和信號采集，最終定位為三極管的發(fā)射極管腳與微帶線之間開路。

此故障是比較典型的由公共部分故障導(dǎo)致導(dǎo)引頭兩個系統(tǒng)、不同故障現(xiàn)象的案例。對導(dǎo)彈出現(xiàn)多種復(fù)雜故障現(xiàn)象的排除定位具有參考意義；也為下一步導(dǎo)引頭發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和主動通道系統(tǒng)性能優(yōu)化提供參考。