ALENIA单脉冲二次雷达对数中放组件维修

孙擎宇 温峻峰 陈晓伟

摘 要：关注旧设备安全运行状况，加强对老、旧设备的维修力度，一直是安全生产中的重要议题。文章根据南京ALENIA单脉冲二次雷达出现的故障现象，简要叙述针对性能下降的对数中放组件，如何搭建测试平台，并通过测试得出实验数据，查找电路中有故障的三极管，最后进行维修，提高了该组件的动态性能，进一步影响了二次雷达系统的整体性能，为航管二次雷达系统相关维修提供可借鉴经验。

关键词：ALENIA单脉冲二次雷达；对数中放组件；三极管；维修

中图分类号：TN958.96 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0061-02

Abstract： Paying attention to the safe operation of the old equipment and strengthening the maintenance of the old and old equipment has always been an important topic in the safety production. According to the fault phenomenon of Nanjing ALENIA monopulse secondary radar， this paper briefly describes how to set up the test platform for the logarithmic amplifier module of the performance degradation， and get the experimental data through the test to find out the transistor with fault in the circuit. Finally， the dynamic performance of the module is improved， and the overall performance of the secondary radar system is further affected， which can be used for reference for the related maintenance of the secondary radar system of ATC （Air Traffic Control）.

Keywords： ALENIA monopulse secondary radar； logarithmic amplifier module； Triode； maintenance

1 概述

二次雷达是民航空管管制人员采取雷达管制方式的基础设备，是保障航空安全的重要设备之一。上世纪90年代期间，多家国内民航机场引进了意大利ALENIA公司的二次雷达系统，其中南京禄口国际机场在1997年7月开始启用Alenia SIR-M航管二次雷达设备，截止2015年，该套设备已运行18年有余，依然作为南京机场重要的监视设备使用，为塔台管制人员提供了全天候管制范围内的有效雷达信号。随着南京机场及华东地区航班量的与日俱增，对监视设备的性能要求也越为严格。

南京ALENIA二次雷达SIR-M设备包括有主备A、B机，通过长时间观察比较，A机探测范围明显低于B机，150km外目标逐渐减少，300km处目标有丢失，根据空中交通管制二次监视雷达设备技术规范要求，单脉冲体制空管二次监视雷达的最大仪表作用距离不应小于250nmile，因此该二次雷达出现目标丢失现象属于不正常现象。测试A机差通道LOG IF组件输出信号电压最大值为912mv，而相关技术资料显示差通道输出电压最佳值为1.1V-1.2V[1]，差通道的电压值远远低于最佳值，对雷达系统探测能力产生一定影响。将当前差通道正在使用的LOG IF组件命名为板Ⅰ，用备件板Ⅱ更换板Ⅰ，输出信号电压值为861mv。可见，ALENIA二次雷达系统主、备件性能均有所下降。针对LOG IF组件运行时间长，合格备件少，板件性能下降等特点，有必要通过维修提高LOG IF组件板Ⅰ和板Ⅱ性能。

2 测试平台搭建与测试点选择

2.1 测试平台搭建

对数中频LOG IF组件J1端口为输入信号端口，J3端口为输出信号端口，搭建的测试平台如图1所示，通过测量APACOR板输出数据和板件电源电压，得到射频信号发生器和直流电源的模拟参数，LOG IF板件输入阈值范围大约是-10至-80dBm，APACOR板可调的模拟输入参考电平约在-50至-60dBm之间，可取-55dBm为典型参考值。

测试平台所用仪器仪表包括：直流电源、射频信号产生器、示波器、频谱仪、万用表。需要注意输入信号的功率、调制方式、调制频率等，输入信号的各项参数直接决定着输出的结果。

2.2 测试点的选择

在对数中频放大组件中，八级对数放大器级联形成对数特性，担负了主要的信号放大任务。后级的缓冲器增加了带负载的能力，检波器起到了提取包络的功能，比较器输出的信号反馈到监测电路产生告警，这些模组对于信号的放大并无贡献，因此在考虑到输出电平增益不足的情况下，八级放大电路就成为了主要的考量目标。八级放大电路由结构完全相同的电流放大器首尾相接，以产生能够拟合对数曲线的输出信号，每一级的输出都是电流信号，详细电路图可以参考技术资料[1]，经过电阻R1和三极管Q1分流后送入基极进行放大。因为示波器或者频谱仪输入都是高阻，所以在本级的输出点（即下一级输入点）进行测量[2]，测量到的电压信号为：

VOUT=Iout×（Zout||Zin）

VOUT为示波器或频谱仪测量到的电压信號，Iout为本级输出电流，Zout为上一级输出阻抗，Zin为下一级输入阻抗。Zin为Q1基极输出阻抗和R1并联，远小于Zout，因此

VOUT=Iout×Zin

因为八级串联的放大电路结构都完全相同，所以每一级的输入阻抗基本相同，都是从三极管Q1基极到地的阻抗，虽然后级也会有阻抗等效到输入，但是除以？茁之后可以忽略不计。由此我们得出，测量到的VOUT的增益可以体现Iout增益的线性变化情况。

同理，在信号所经过的通路上，因为电路结构的一致性，只要测试点相同，阻抗就基本相同，测量到的信号就有一定的参考价值，可以结合前后级判断此测试点附近的器件是否有损坏或者性能下降。

3 测量与分析

将板Ⅰ接入测试平台中，运用示波器和频谱仪对组件的八级放大电路的每一级进行详细测试，输入信号幅度取典型值-55dBm，测试结果如表1所示。

从表1中可以看出，板Ⅰ前四级电路每级放大量接近10dB，这与技术资料[2]理论值相符，从第五级开始到第八级，电路没有达到将前级信号放大10dB的要求，原因可能为：（1）输入信号功率较高，经过前四级电路的放大之后，后级电路输入电流较大，Q2、Q3管进入饱和区，增益下降；（2）后续电路有性能下降，导致电路放大效果较差。

将输入的调制波信号幅度从-80dBm至-10dBm分別采集数据进行分析，发现前六级电路在输入信号足够小的情况下，都能达到接近10dB的放大量，但是后两级信号放大的倍数仍然偏低，这样三极管进入饱和区导致增益下降的假设就不成立了，可能因为后两级三极管性能下降所致。

4 维修结果

根据前面论述的故障判定方法，通过测量得出：板件Ⅰ的七、八两级三极管Q1、Q4工作状况不佳，Vbe和Vce均偏小，运用同型号的三极管对性能不佳的器件进行更换，同样，输入信号幅度取典型值-55dBm，测试结果为：七级级联电路放大倍数由维修前的2.02dB提高至2.55dB，八级电路由1.80dB提高至2.61dB，可见七、八级的信号增益有较明显的提高，基本满足系统需求。

维修后的板件上机运行测试数据与平台测试数据结论也是几乎相同的，维修后的板件在设备运行中获得了较为满意的结果。

5 结束语

文中通过参考相关技术资料与其它专业资料，对对数中频LOG IF组件的性能进行了分析，之后通过测试找出了存在的性能下降的器件，在进行更换后，组件性能得到了一定的提升，并利用同样的方法对第二块板件也进行了维修，同样获得比较满意结果，这说明文中的测试方法对LOG IF组件的维修有一定的借鉴意义。目前，国内还有许多机场仍然在使用ALENIA SIR-M二次雷达设备，故障状况也不尽相同，但是本文为LOG IF组件的三级维修方法提供了一定的参考，希望对相关技术保障和维修人员有所帮助。

参考文献：

[1]Alenia Radar and System Division Logistic Dept./Maintainability Sect.，Alenia Technical Manual for SIR-M TM-RS/8809-3[M].1995.

[2]苏志刚.二次雷达设备[M].中国民航学院出版，1998.

[3]姜旭波，孙利强.Alenia SIR-M二次雷达接收机对数中频模块性能分析[J].民航科技，2003（2）：19-22.

[4]丁鹭飞.雷达原理[M].电子工业出版社，2014.

[5]张尉.二次雷达原理[M].国防工业出版社，2009.

[6]李晓峰.通信原理[M].清华大学出版社，2014.

[7]邱关源.电路[M].高等教育出版社，2010.