INDRA二次雷达双通道频繁自动切换的原因分析

黎建春

摘要：IRS-20MP/L是西班牙INDRA公司所研制的單脉冲航管二次雷达，系统采用双机热备份方式，具有较高的任务可靠性。国内某空管局于2009年5月建设投产该雷达。近年来，该雷达频繁出现主/备自动切换的异常现象。经测试，雷达各项指标正常，通过雷达巡检，大修，对雷达通道异常切换进行了分析，排查、复现，但仍未找到有效的解决方案。雷达双通道频繁互切现象依旧，雷达室技术人员深入分析雷达双通道自动切换问题时，发现雷达单脉冲曲线存在异常，通过调整和、差通道接收机幅相一致性，雷达单脉冲曲线得到了改善，雷达双通道频繁互切也得到了有效的控制。

一、故障现象

国内某空管局INDRA IRS-20MP/L型二次雷达频繁出现主备通道异常切换的现象，雷达告警日志显示：“BOARD 10 R/T Monopulse Detector Fault”，雷达由通道1切换至通道2，紧接着通道1自动恢复正常。雷达通道2发生自动切换时的告警日志与通道1一致。详细告警日志如图1所示。

雷达通道自动切换时，一般不会影响外送信号，但当出现通道频繁切换时，会造成目标丢失。

二、通道自动切换原因分析

（1）、雷达公共部分排查

由于通道切换发生在双通道之间，雷达室初步怀疑雷达切换开关至天线的公共部分工作异常，对雷达天线，馈线、旋转铰链、编码器、切换开关进行测量，相关指标均符合运行要求。

（2）、A10板告警机制排查

英德拉二次雷达A10板告警时，雷达通道自动切换，雷达室根据英德拉二次雷达的自检机制和设计原理，对该告警进行深入分析。

A10板接收雷达MRX模块（接收机）送出的基带信号，进行处理，同时检测MRX检波输出测试信号的状态，以此判断接收机功能和单脉冲处理的功能的正常与否，故障判断逻辑如图2所示。有6个故障分支可引起该故障现象。

经测试，接收机灵敏度、动态范围、MFA电源稳定性等指标均符合规范要求。

雷达自检信号频率、幅度稳定，未发现异常。通过外加干扰源测试，排除外部干扰导致的通道切换。

利用射频信号发生器，模拟应答机异步应答信号干扰，当干扰信号增强至-55dBm时，示波器端观察到雷达自检信号严重变形，幅度相对标准自检信号有大幅波动，同时A10模块产生“BOARD A10 R/T Monopulse Detector Fault”的告警;逐渐降低干扰信号强度，当干扰信号强度低于-55dBm时，从示波器端观察到雷达自检信号，变形微弱，同时A10模块自检正常，SLG终端日志显示“BOARD A10 R/T Monopulse Detector Recover”。故障复现场景仪器连接图如3所示，异步干扰信号测试图如4所示。

通过以上测试，初步判定雷达通道切换为异步干扰造成。但考虑到近些年才出现的雷达通道自动切换，且周边雷达数量并未出现较大改变，航班数量也未出现急剧的增长。异步干扰造成雷达通道切换的可能性不大。雷达室继续排查可能导致通道切换的原因。在排查过程中，发现INDRA二次雷达单脉冲曲线存在异常，详见图5。多次更新单脉冲曲线，仍无改善。

因为单脉冲曲线是唯一包括检查天线和线缆在内的机内自检。INDRA二次雷达通过实时检测随机目标应答报告中的和差比（SDR）及方位角信息，周期地计算单脉冲测角的偏差值，以此对系统的整体性能进行监视，当系统性能下降或其他原因引起总偏差大于用户所设定的门限值时，将产生“Monopulse Detector Fault”，通道自动切换，甚至航迹不平滑等现象。

更换新购雷达接收机后，单脉冲曲线有所改善，通道切换得到有效控制。初步判定为接收机性能下降，导致雷达单脉冲曲线异常，通道频繁自动切换。

三、改善雷达通道自动切换的措施

因更换新购接收机后，雷达通道自动切换得到了有效控制。初步怀疑原接收机性能下降导致单脉冲曲线畸变，通道频繁自动切换。由于雷达接收机各项测试指标均满足运行需求，雷达单脉冲曲线畸变可能为接收机和差通道幅相一致性变差导致。为此，技术人员在差接收机射频输入端外接一个移相器，通过改变差通道的相位，改变值，通过多次调整，单脉冲曲线得到极大改善，详见图6。雷达通道自动切换也得到了有效的控制。

四、结束语

本文通过对INDRA二次雷达双通道频繁自动切换原因进行分析，得出INDRA二次雷达和差接收机幅相位不一致，导致雷达单脉冲曲线畸变，引起雷达目标方位角的测量误差。系统周期地计算单脉冲测角的偏差值，当总偏差大于用户所设定的门限值时，将产生“Monopulse Detector Fault”，雷达通道自动切换。针对雷达和差通道接收机幅相位不一致问题，技术人员在差通道接收机后端外界移相器，调整差通道接收机相位，改善单脉冲曲线，有效解决了雷达双通道频繁切换问题。

参考文献：

[1]丁鹭飞、耿富录.雷达原理西安电子科技大学出版社2020

[2]张尉二次雷达原理北京国防工业出版社.2009

[3]雷五成. 单脉冲雷达幅相不一致的影响和分析[J].电子对抗.2003

[4]林光，罗智德，李家杰. 单脉冲二次雷达相位修正[J].基础科学.2012