恩瑞特DLD-100C型雷达方位跳变分析

恩瑞特DLD-100C型雷达方位跳变分析

刘邦

民航内蒙古空管分局                  010070

恩瑞特DLD-100C型雷达是国产的具有S模式功能的高精度二次监视雷达，可作为空中交通管制系统的基本组成设备之一，可提供威力覆盖范围内装有机载民用应答机的军/民航飞机的距离、方位、气压高度、识别代码和危急信息代码（飞机紧急情况、飞机通信故障、飞机受非法干扰等）。二次雷达还可进行S 模式询问并正确解析S 模式应答，输出连续、完整的S 模式航迹信号，并具有数据链扩展能力。该雷达具有全天候、全天时连续工作能力。文针对民航内蒙古空管分局杭锦旗雷达方位跳变导致航迹信号抖动现象进行详细的分析，并对故障排除过程进行了详细的剖析，为同型号设备的维护人员提供了解决问题的方法和经验。

一、故障现象

某日杭锦旗DLD-100C型二次雷达测试应答机出现方位告警，方位测量值超出设定门限值（0.5°）。自动化部门反应目标方位偏差较大，管制部门反应多个目标出现分裂现象，影响到管制员的安全指挥。技术人员积极展开故障排查，通过查看雷达监控记录界面，发现目标航迹整体出现顺时针偏移，航迹抖动明显。查看雷达显控通道参数界面，发现方位告警期间方位增量脉冲ACP个数增大（大于16384）。维护人员对雷达切换通道后，此现象仍然存在。雷达站技术人员对雷达系统展开全面检查，发现天线旋转过程中存在异响声，判断故障可能在天线系统。

二、故障现象分析

1、故障分析

技术人员通过对现场记录的点迹航迹数据分析，可以得出如下结论：

（1）目标航迹漂移是由于雷达提供的方位信号出现漂移导致的；

（2）航迹整体顺时针漂移，方位增量个数ACP是增加的（正常情况下，每旋转一周产生16384个增量脉冲）。

杭锦旗二次雷达是双路方位编码器独立配置，两路编码器几乎不可能同时故障，因此可以初步排除编码器的原因。方位增量个数ACP易受到外部干扰的影响，而干扰会导致ACP个数增加的情况，通过测量周围的频谱，发现方位漂移期间并无干扰信号。

由单脉冲测角原理可知，目标方位角有天线瞄准轴角和偏轴角得出。天线旋转过程中存在异响声，判断可能是天线大盘或者其他转动装置存在问题，导致方位跳变。

2、DLD-100C雷达天线系统

雷达天线座子系统的功能是实现对天线的支承和在伺服系统控制下按要求带动天线在方位上作一维运动，从而实现对二次雷达天线的旋转驱动。天线座分系统由转台、底座、方位大轴承、传动组合、旋变组合装置、高频铰链、方位锁定器、检测系统等组成，各部分所在位置见下图。

3、方位信号的产生

旋转铰链跟随天线转台做同步运动，铰链下端通过弹性连接轴与旋转变压器连接，带动旋转变压器与天线做同步转动。轴角检测装置采用了冗余热备份设计，由两个旋转变压器组成。安装在高频交连的下端，通过弹性联轴器由高频交连内圈带动，保持和天线同步运转，1：1输出方位转角信号。当给旋转变压器施加所需的激励信号时，旋转变压器将产生相位、幅度均随天线方位变化而变化的正、余弦信号，该信号通过方位发生器的RDC模块结算后，产生反映天线实时方位的数字信号，送到数据处理单元，与偏离瞄准轴的角度一起，完成目标的方位计算。

三、故障排除

技术人员结合前期分析，先后对弹性连接轴和旋转铰链开展排查。

1、弹性连接轴松动

因为旋转铰链和旋转变压器通过弹性连接轴连接，技术人员初步怀疑可能为弹性连接轴松动，引发方位的跳变。对弹性连接轴进行紧固，开机后，持续运行一段时间后，还存在目标方位跳变问题。

上塔查看天线异常响声，打开天线座盖板，观察大盘工作情况以确定响声位置，发现天线背馈转到东南和西北时发出响声，正反推动天线转动，之后声音较之前略小。重新开启雷达设备，出现测试应答机方位告警现象，显示当前测量方位值为155.39度，与实际值（154.19）偏差1.2度。应答机方位告警期间，切换雷达设备通道及角编码器，告警一直存在。雷达停机后，上塔紧固弹性连接器（连接旋变和铰链的传动装置），拆开三根馈线和铰链连接，转动天线判断声音发出位置，异常响声位置靠近铰链上部，可能是铰链发出，也可能是靠近铰链上部的大盘内。开启天线偶尔能听到异响声音，但模拟应答机方位值出现31.2度偏差。

经过上述排查，基本排除弹性连接轴松动引发方位跳变的可能性。

2、更换铰链

排除弹性连接轴出问题的可能性，进一步排查旋转铰链。按照步骤拆卸旋转铰链，拆卸下来后，用手顺时针转动旋转铰链上端，出现异响声，逆时针转动，阻力更大。通过网络分析仪测量旋转铰链的插入损耗，发现测量值远超标称范围，由此可判断为旋转铰链故障，同时证明天线运行时的异响声也来自于旋转铰链。将旋转铰链备件安装到天线系统，使铰链与天线同轴转动，并用千分尺测量，使偏心误差在合适的范围内，如下图所示。铰链更换后，用网络分析仪对和、差、控制三通道电压驻波比进行测量，测量值均在规定的范围内（小于1.5）。但由于转动部分有异响，判断可能铰链内部机械结构有损坏。

     3、方位校准

更换旋转铰链后，需要利用显控电脑进行方位校准。先对方位发生器参数进行清零，开始自动修正，经过16圈的旋转，完成方位的自动修正，修正值自动写入到方位发生器。重启伺服系统，确保修正值写入方位发生器，观察测试应答机方位测量值和实际值误差是否在门限值范围内。对另一通道执行相同操作。校准完成后，测试应答机无方位告警。

     4、相位调整

方位校准完成后，通过显控观察航迹信号，发现目标航迹较差，直线飞行的目标，航迹左右跳变，且双通道都存在问题，说明是公共部分出现问题。利用网络分析仪测量通道至天线馈线驻波比和插入损耗，测量值均在正常范围内，初步判断为和差通道相位差较大。

和差通道相位调整方法如下：

（1）校准矢量网络分析仪；

（2）先将天线上端馈线拧开，将和通道与控制通道相连；断开机柜顶部和通道与控制通道线缆，用矢量网络分析仪将两端口分别接和通道与控制通道线缆，测出相位。

（3）再将天线上端馈线拧开，将差通道与控制通道相连；断开机柜顶部差通道与控制通道线缆，用矢量网络分析仪将两端口分别接差通道与控制通道线缆，测出相位。

（4）比较上述两个相位。通过增加移相器或改变线缆长度的方法调整相位，使相位差达到规定的范围值。（一般要求在15°以内）。

相位调整后，通过显控观察目标航迹显示正常。将雷达信号接入自动化系统试运行，运行结果正常。

四、总结

本文针对旋转铰链故障导致的雷达信号异常进行详细的剖析，对故障排除思路和处置过程进行详细的描述。旋转铰链更换后导致的相位不一致的处置方法也进行解析，希望对该型号雷达设备维护人员具有借鉴意义。

参考文献：

【1】《DLD-100C 空管二次监视雷达技术与使用手册》。