浅谈如何进行空管二次雷达信号输出中断故障处理

浅谈如何进行空管二次雷达信号输出中断故障处理

邓蓥川

民航空管技术装备发展有限公司100015

摘要：空管二次雷达信号如果信号的输出出现中断等故障，会影响空中交通，本文阐述了空中交通管制二次雷达的基本情况以及二次雷达的反馈系统，以及驻波比的详细介绍，并且对于工作中遇到的故障情况作详细解析，并对于故障处理提出一些建议。

关键词：空管二次雷达；信号输出；驻波比

一、空中交通管制二次雷达

空中交通管制二次雷达，又称空中交通管制雷达信标系统或二次监视雷达，称为二次雷达。是空管中最重要的组成，在上世纪60年代，国际民航组织对于空中交通管制二次雷达制定了国际标准，为常规二次雷达的应用和推广奠定了坚实的基础。

20世纪70年代，随着飞机在空中通道中的密度增加，常规SSR的容量呈现出不足的趋势。特别是机场监控雷达由于同步和异步干扰对空中交通管制的影响越来越明显。因此，现有的SSR在日益自动化的ATC系统中，处理虚假目标。此外，在距离或位置上彼此接近的飞行器的响应会相互重叠或相互干扰。

二、二次雷达馈线系统

单脉冲二次雷达馈线系统由射频通道切换单元、射频电缆和旋转铰链组成。单脉冲二次雷达用于发射单元内晶体振荡器产生的射频信号，采用Pl、P2、P3调制形成的准时脉冲，将Pl、P2、P3得到的射频脉冲分成Pl、P3和P2两组，Pl、P3通过E信道传输，P2信号通过Q信道传输，经过灾难组合器输出到射频开关单元，然后通过射频电缆，转动铰链到垂直大口径(LVA)天线。

在这个系统里，要保证收发信及天线信号的正常运作，那么就一定要保证电气参数的稳定性，比如电气参数的常规性参数：频率、驻波比、损耗等。而在这几个参数中，驻波比是雷达天线馈线系统最难测量，也是最难掌握的一个，尤其是射频电缆工作状态的一项重要指标，是测试馈线传输效率的基础。

三、驻波比介绍

在空中二次雷达信号通信过程中，天线的总阻抗与馈线值不匹配，当天线的阻抗性能与发射机设备存在不匹配的情况的时候，会产生非常高的高频能量，一量产生这种能量，则会出现反弹反射的情况，并且伴随着前边部位的互相破坏而产生驻波比的问题。当入射波与反射波在相同位置时，电压振幅会进行相加形成波幅，而且会慢慢越来越大，而当两者处于相反的位置的时候，总电压的电压的幅值则会慢慢的减少，并且会一直到最小的电压值，即形成波节点。驻波是指波节点和波振幅中包含的不同波节点之间的振幅值。为了测量天线系统的平衡的情况，实现天线里的正负方向波进行平衡的问题，就可以通过建立驻波比来进行，因为驻波比一定是与天线的输入阻抗存在关系，而阴抗值便主要是天线在输入时所产生的。

在不匹配的情况下，工作驻波状态、电场波腹点的总振幅将逐渐增大，从而导致馈线整体故障，其总功率也将逐渐降低。此外，给料器本身便会遭到损坏。消耗量也逐渐增加，严重时可能是由于反射的存在，从而造成整个负载的信号能量没有全部吸收，就会有大量的能量信号反射，从而导致馈线和发射机的高频，很可能导致烧毁馈线和发射机。因此，驻波比S作为馈线系统的关键指标之一，通常需要大于2。

四、故障处理情况

4.1故障情况说明

某单位二次雷达控制面板上同时出现4702警告码(Q通道驻波比过高)。两个单位的辐射都下降了，雷达没有信号输出。警报持续了大约30秒，恢复正常。警告在同一天重复一次大约30秒。连续两天后，这种情况出现多次，频率高，持续时间短，难以快速定位故障点。

4.2故障排除

Q通道出现高驻波比报警信息，可能的故障装置有射频线、方向耦合、射频开关元件和MIS-1。故障发生在双通道共有部分，无法切换设备。过程如下:

1.在检查馈线系统的驻波比是否正常之前，对测试仪器和连接线进行整体校准，以消除连接线引起的误差。在这个测试中使用的仪器是R&SFSH3手持光谱仪，这里没有指定用于校准的步骤。如图1所示:

图1：校准示意图

2.连接假负载，在射频开关单元的Q通道的输出端启动，设备将正常运行，对收发机进行故障排除，然后关机;在Q通道射频电缆上、下不断的转动铰链进行电缆的采集时，发一Q通道的电缆头存在有非常严重的腐蚀情况，所以初步认为是因为这个通道内部的锈蚀的驻波比比较高造成的，所以对于电缆头部位进行了清洗的处理工作，清洗附着在虚载后的锈蚀，设备启动时间短，然后显示报警码，停机正常运行，所以通过这一操作可以说明:因为通道内射频电缆出现故障的司时，从输入端测试仪进行测量发现，驻波比为4.5，所以可以肯定，电缆头和旋转铰链相交的接头部位腐蚀的情况是最严重的，电缆的统一波比也非常高。在此次故障处理的时候发现，因为电缆腐蚀的情况非常严重，在初步除锈后，故障被短暂消除，但是故障仍然在不断的发生，发生的频率也是比较频繁的，基本上每隔一天就会有这种情况，所以，这条通道的电缆就需要进行更换，在更换了新的电缆这后，二次雷达设备恢复了正常的运作，通过一段时间的观察，发现设备运行稳定。

4.3故障分析

本次发生故障的二次雷达设备投产以来已经运行了10多年，属于过期维修设备。具体而言，由于雷达旋转铰链所连接的通道的交接部位的电缆出一了腐蚀和生锈等情况，导致产生了一系列的问题，如内部短路，反射信号多等，而当系统在正常的工作与运行的情况下，VSWR不能大于1.25，而因为腐蚀的影响，VSWR居然达到了4.5，并且反射功率达到了27%，所以便会产警示码，并且辐射从两个装置下降，导致雷达信号输出的中断。

由于安装过程中对内腐蚀电缆头进行了防水密封处理，所以电缆头的内腐蚀去除和检查不包含在定期维护项目中。因此，电缆头的内部腐蚀不容易被发现，并且每次故障持续时都不容易快速定位故障点。

五、总结

对于配备该设备的保安单位和其他老设备，应高度重视老雷达设备在运行中的安全隐患，加强维修工作。建议如下:首先必须注意设备部件的锈蚀情况，对可能产生锈蚀的部件进行分析，特别是对已经运行了两年多的过期使用设备。设备腐蚀状况的检测是定期维护的关键任务之一，及时排除故障隐患。其次每周、每月、季度、年度定期进行维护工作。维护内容应规范化、深入化。特别要注意的是要查看好设备的既定参数和基础性能是否有所变动。

参考文献：

[1]雷神二次雷达环绕假目标的诊断和分析[J].刘海天.无线互联科技.2017(03)

[2]浅析S模式二次雷达的基本原理[J].王刚，徐坤，董怀停.民营科技.2017(04)