某型数/信处理机故障分析

桑龙

某型数/信处理机故障分析

桑龙

（海军装备部，甘肃兰州730070）

某部队在飞行训练过程中，出现某型雷达数/信处理机报故障，飞机被迫返航。本论述简要介绍了配装某型飞机的某型雷达的组成、数/信处理机的功能及接口关系，针对在使用过程中出现的报故故障，对故障机理进行了详细分析，并列出故障树，按照故障树进行了通电检查和高低温试验，在低温环境下复现了雷达数/信处理机报故故障，并通过进一步分析判断故障点在数/信处理机机柜故障，最终确定机柜中100MHz传输低频电缆屏蔽层损伤与地层不通，更换低频电缆后进行低温试验，故障消失。经过试验验证后，解决了故障问题，消除了对飞机使用和安全的影响。

报故；机理；改进

某部队在飞行训练过程中，出现某型雷达数/信处理机报故障，飞机返航，任务失败。

1　雷达的组成

某型雷达系统组成见图1所示。

图1　雷达系统结构框图

信/数处理机作为雷达的一个重要组成部分，主要完成机载雷达的多种实时处理任务，按功能划分为两部分：信号处理单元（对外接口关系见图2所示）、数据处理单元（对外接口关系见图3），其组成见表1所示。

信号处理单元需完成的功能有：雷达回波信息的一次处理，提取目标信息，以及目标跟踪的数据处理。

图2　信号处理单元对外接口关系

数据处理单元需完成的功能有：完成对雷达系统内部各分机的协调、控制、并实现与系统外部其他航电子系统的交联。另外，还负责维护整机运行时故障信息管理，以及在各种工作方式下完成雷达图像的显示和实时参数记录功能。

图3　数据处理单元对外接口关系

表1　信/数处理机组成表

2　故障机理分析

工厂技术人员与飞机地勤人员在机上对故障雷达进行通电检查，确认信/数处理机故障，由于机上排故条件的限制，工厂对机上信/数处理机进行了更换处理，在机上对雷达反复通电检查，确认故障排除，据此判断信/数处理机故障，做返厂处理。

返厂后对信/数处理机进行通电检查，并未发现外场出现的故障，考虑到试飞环境温度为零下，因此决定对信/数处理机做高低温工作检查。

试验条件：低温-55℃，保温4h，开机工作。

高温+70℃，保温4h，开机工作。

信/数处理机在低温工作时出现信号处理单元4-3模块～4-8模块（DSP运算板）程序无法加载的情况，造成雷达信/数处理机报故，与外场故障现象一致。通过实时在线监测发现引起该故障的原因是4-1模块（多功能载板）硬件复位引起的。

2.1故障树

图4　故障树

2.2故障分析

信/数处理机中硬件复位信号由主控模块和多功能载板模块发出，主控模块的复位信号对信/数处理机中所有模块（4-1模块～4-15模块）进行硬件复位，多功能载板模块的复位信号只对信号处理单元中所有模块（4-1模块～4-8模块）复位。

信/数处理机多功能载板在正常工作下对信号处理单元各模块进行时时监测，当信号处理单元中任意模块出现硬件故障、程序无法加载、程序跑飞、数据流堵塞等情况时，多功能载板发出硬件复位信号对信号处理单元各模块进行硬件复位，使信/数处理机在死机情况下重新正常工作。

复位信号的设计可减少信/数处理机在复杂工作环境下死机情况的发生，从而提高了信/数处理机的可靠性。

接收机输出至信/数处理机的100MHz时钟信号，是雷达各定时脉冲的基准时钟也是信/数处理机数据流传输的时钟，开机工作时多功能载板对该时钟的频率、幅度进行时时检测。若频率出现较大偏移会造成雷达定时脉冲的错乱，当幅度小于800mv时将无法产生定时脉冲，并且也会造成信/数处理机数据流传输错误使得信/数处理机死机。当100MHz时钟由于环境干扰偶发出现上述情况时多功能载板也会发出复位信号，对信号处理单元各模块进行复位。

信号处理单元电源模块为信号处理单元各模块正常工作提供所需电源，当正常工作时，电源输出的电压纹波、幅度都会影响模块的正常工作。

在外厂排故时由于更换了信/数处理机后，故障排除，因此可排除接收机输出100MHz时钟故障。

针对信/数处理机低温工作时运算板程序无法正常加载，多功能载板不断复位的情况，首先对故障机中4-1模块～4-15模块与厂内检验合格的信/数处理机中的4-1模块～4-15模块进行了互换，进行低温试验，试验结果为原故障机中4-1模块～4-15模块在检验合格的信/数处理机中无故障，而检验合格的4-1模块～4-15模块在故障机中出现相同故障，因此判定外场故障机中4-1模块～4-15模块无故障，故障定位在信/数处理机机柜、信号处理单元电源模块、数据处理单元电源模块。

将信号处理单元电源模块、数据处理单元电源模块拆下分别进行低温试验，对输出电压、负载能力和纹波进行检查，试验结果指标均满足要求，因此判定信/数处理机机柜故障。

对信/数处理机机柜中100MHz时钟传输通路进行检查，检测结果100MHzSMA穿墙插座无损伤，而信/数处理机机柜中100MHz传输低频电缆屏蔽层损伤与地层不通，更换低频电缆后进行低温试验，故障消失。

低频电缆作为100MHz时钟的传输通路，传输损耗和屏蔽性能对时钟的传输至关重要。当屏蔽层失效时在低温下元器件性能下降致使100MHz频率和幅度发生改变，使得多功能载板不间断发出复位信号，造成信号处理单元各模块一直处于程序加载状态，无法正常工作。

3　解决措施和试验验证

工厂针对低频电缆屏蔽层断裂的问题在电缆制作上已进行了工艺改进，避免电缆在安装拆卸多次后出现损伤。对故障机中所有原低频电缆用采用新工艺制作的低频电缆进行更换后，进行高低温试验、振动试验，信/数处理机无故障，证明采取措施有效。

［1］丁鹭飞，张平.雷达系统［M］.西安：西安电子科技大学出版社，1984.

［2］丁鹭飞；雷达原理［M］.西安：西北电讯工程学院出版社，1984.

［3］戴树荪，等.数字技术在雷达中的应用［M］.北京：国防工业出版社，1981.

［4］张欣，叶灵伟，李淑华，等.航空雷达原理［M］.北京：国防工业出版社，2012.

［5］伊伏斯，里迪.现代雷达原理［M］.卓荣邦，等译.北京：电子工业出版社，1991.

［6］史定华.故障树分析［J］.自然杂志，1984（01）.

TN956

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.008

2016-5-31

桑龙（1976-），男，汉族，陕西西安人，硕士，工程师，主要从事装备监造和管理工作。