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      Alenia SSR—M二次雷達接收機中AGC電路故障分析

      2017-06-05 23:19:20呂遠
      大陸橋視野·下 2017年4期
      關(guān)鍵詞:電路分析故障分析

      呂遠

      中國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局海南分局

      【摘 要】本文首先介紹了Alenia二次雷達接收機中AGC電路的基本功能和信號流程,然后對AGC自動增益控制如何在電路中實現(xiàn)進行了介紹,最后根據(jù)AGC電路在日常工作中出現(xiàn)的故障及調(diào)整點和對目標(biāo)的影響進行了詳細闡述。旨在為設(shè)備維護維修人員提供一條有益的分析思路。

      【關(guān)鍵詞】Alenia SIR-M;AGC電路;電路分析;故障分析

      引言

      意大利ALENIA公司生產(chǎn)的SIR-M型單脈沖二次雷達上世紀(jì)90年代引進中國,在空中交通管制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。Alenia二次雷達目前由于工作年限長,都已進入故障多發(fā)期,本文介紹了二次雷達接收機中AGC電路的工作原理,詳細指出了針對AGC電路故障的調(diào)整點以及對目標(biāo)的影響,通過調(diào)整故障點,改善雷達性能。

      1 .Alenia二次雷達AGC電路功能概述

      AGC電路又稱自動增益控制電路,該電路的作用是通過接收來自COS組件的Σ、Σ/Δ修正誤差信號,進行自動增益控制,使Σ信號和Δ信號得到的增益處理保持一致。總體來說,它由APACOR、LOG IF、COS三個組件構(gòu)成,對目標(biāo)的后續(xù)處理有重要影響,如圖1所示。

      APACOR相幅均衡組件主要功能是為了保證:Σ通道與Δ通道接收的測試信號相位相同;Σ通道與Δ通道接收的測試信號幅度相同;保證Σ通道與Δ通道的總增益恒定。

      COS增益校準(zhǔn)組件是Alenia二次雷達接收部分重要組成部件,主要完成的功能是:獲取Σ/Δ的值,用于雷達的角度信息的計算;獲取Σ/Ω的值,用于雷達接收旁瓣抑制功能;產(chǎn)生用于Σ和Δ接收通道的AGC控制環(huán)路的修正電壓,其中,Ω通道的AGC控制環(huán)路沒有使用。

      LOG IF組件是一個60MHz的中頻放大器,用于將接 收到的信號進行壓縮放大。壓縮功能是通過對數(shù)放大器得以實現(xiàn)的。其對數(shù)功能表現(xiàn)為:輸入信號1dB的變化將在輸出產(chǎn)生20mV的變化。該電路對接收信號的幅度壓縮與傳統(tǒng)中頻放大器所用的STC放大功能不同,STC是通過時間也就是距離的函數(shù)來壓縮接收信號,而對數(shù)放大電路不需要時間參與幅度的壓縮。使用對數(shù)放大可較易得到和差信號,和通道的對數(shù)中放組件同時將中頻信號進行檢波得到對數(shù)視頻信號并送入控制錄取器。

      2 .Alenia二次雷達AGC電路如何實現(xiàn)自動增益控制

      如圖2所示,首先,中頻Σ信號由J1端輸入AGC電路中,使相幅均衡組件APACOR的增益保持恒定。其次,Σ信號在增益校準(zhǔn)組件COS中產(chǎn)生Σ和Σ/Δ增益控制信息,從相幅均衡組件APACOR的J3端輸入到自動增益控制AGC電路,AGC控制信號電壓來決定放大器的放大量變化,電路通過C12可以調(diào)整相位,通過R8可以調(diào)整幅度。

      如圖3所示,APACOR組件Σ通道AGC電路主要由CR1、CR2、CR3三個Σ信號幅度動態(tài)調(diào)節(jié)二極管和U1、U2、CR27~CR30四個限幅二極管,以及Q6Σ信號幅度動態(tài)調(diào)節(jié)三極管等為核心元件,再輔以一些電阻、電容組成。Σ通道AGC電路對Σ信號幅度的動態(tài)調(diào)節(jié)過程是:Σ信號從J1口輸入,經(jīng)Q1的集電極輸出,經(jīng)隔直電容C9到達CR1正極,AGC電路對CR1正極的Σ信號進行動態(tài)調(diào)節(jié),以達到Σ信號幅度均衡的目的。來自COS增益校準(zhǔn)組件的Σ增益控制電壓信號,由J3口輸入經(jīng)U1和U2放大,放大倍數(shù)約43倍。Σ增益控制信號實際是Σ信號幅度與參考電壓的差值,理想情況這個差值為0V;AGC電路作用的動態(tài)范圍由CR27~CR30四個限幅二極管決定。當(dāng)因溫度變化,電路的工作參數(shù)也發(fā)生變化,U2的6腳輸出,Q6基極輸入的電壓過大或過小時,CR27~CR30起作用,使Q6基極輸入點保持在1.4V至-1.4V之間;當(dāng)U2的6腳輸出電壓在適當(dāng)?shù)姆秶鷷r,根據(jù)Q6基極輸入電壓的不同,Q6的導(dǎo)通電流不同,控制流過CR1~CR3的電流不同,從而控制CR1正極的Σ信號的大小動態(tài)變化,達到使Σ信號恒定的目的。

      3 .實例分析

      3.1故障現(xiàn)象

      RMM顯示大范圍丟目標(biāo),差通道誤差電平無法調(diào)零,嚴(yán)重時,出現(xiàn)5101、5201告警。

      3.2電路分析

      如圖4所示,從LOF IF對數(shù)中放組件J3口輸出的logΣ和logΣ/Δ信號至COS增益校準(zhǔn)組件后,分別送至Σ通道和Δ通道的采樣保持電路,一方面,logΣ信號經(jīng)過采樣保持電路U1處理后送往加法器U2,與參考電平進行加法運算,參考電平可通過變阻器R9進行調(diào)整。信相加后得出Σ信號和AGC控制號,該信號可通過J11端口進行檢測。Σ信號AGC控制信號由COS組件的J1端口反饋回APACOR組件進行AGC控制;另一方面,logΣ/Δ首先經(jīng)過50Ω的阻抗匹配,然后通過加法器與基準(zhǔn)電平VR1送來的電平疊加送往采樣保持電路處理,再通過加法器與基準(zhǔn)電平VR3送來的電平值進行疊加,得出Σ/Δ信號和AGC控制信號,最后由COS組件的J2端口輸出,其中AGC信號反饋回APACOR組件進行AGC控制,Σ/Δ信號可通過J12進行檢測。

      綜上所述,基準(zhǔn)電平VR1和VR3是整個AGC電路實現(xiàn)自動增益控制的關(guān)鍵點,直接決定著相幅能否達到均衡狀態(tài)。如圖5所示為AGC電壓基準(zhǔn)電路,提供VR1、VR2、VR3、VR4四個基準(zhǔn)電壓,變化范圍在-6.6V~﹢6.6V之間,其中,VR1和VR3為Σ/Δ信號提供基準(zhǔn)電壓,VR1進行前級誤差電平調(diào)零,VR3進行后級誤差電平調(diào)零,分別對應(yīng)可變電阻器R11和R122。

      3.3處理過程

      通過對R110和R122的調(diào)整,依然無法將誤差電平調(diào)零。加延伸板進行帶電檢測,發(fā)現(xiàn)誤差電平調(diào)整電路的兩端輸出為-4.9V~﹢4.9V,與標(biāo)稱值-6.6V~﹢6.6V不符,因此,根本無法調(diào)零。進一步檢測發(fā)現(xiàn),誤差電平調(diào)整電路的基準(zhǔn)電壓非常敏感,當(dāng)碳膜電阻的阻值發(fā)生輕微變化時,電壓就會出現(xiàn)明顯偏差。將COS拆下靜態(tài)測量發(fā)現(xiàn)在電壓基準(zhǔn)電路中有多處碳膜電阻出現(xiàn)老化,阻值嚴(yán)重偏離標(biāo)稱值,將檢測到的老化電阻逐一更換后發(fā)現(xiàn)丟目標(biāo)現(xiàn)象大幅度改善。

      4. 工作建議

      此類模塊中的碳膜電阻已大多老化,建議盡量更換,但更換過程中,應(yīng)先拍照留底,以免接錯接線柱。對于誤差電平無法調(diào)零的情況,可上電檢查誤差電平調(diào)整電路的輸出是否正常。本案例中確定了誤差電平調(diào)整電路的標(biāo)準(zhǔn)輸出為-6.6V~﹢6.6V。對于可勉強調(diào)整接近調(diào)零的模塊應(yīng)加以關(guān)注,因為此時的調(diào)整裕度已經(jīng)非常小了,如果溫度等環(huán)境因素改變后,模塊就會出現(xiàn)無法調(diào)零的現(xiàn)象。

      5. 結(jié)束語

      本文對ALENIA二次雷達AGC電路的信號流程和原理進行梳理,對AGC電路功能進行分析,并且在此基礎(chǔ)上分析了AGC電路在日常工作中出現(xiàn)的故障以及如何排除故障,希望對同行能有所幫助。文中不妥之處,敬請批評指正。

      參考文獻:

      [1] 蘇志剛.雷達原理[M].天津:中國民航大學(xué)出版社,2007:56.

      [2] 蘇紅衛(wèi).SIR-M單脈沖航管二次雷達設(shè)備講義[Z].天津:中國民航大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院,2006:19.

      [3] 意大利Alenia公司,SIR-M TECHNICAL MANUAL[Z].1998

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