雷神二次雷达环绕假目标的诊断和分析

    刘海天

    

    

    摘要：文章根据二次雷达工作中出现的环绕假目标案例进行分析，结合雷达原理，分析同码环绕假目标产生的原因，并通过简易的方法进行故障排查，快速定位故障点，详细介绍排除故障的过程，希望对雷达维护人员处理类似故障有所帮助。

    关键词：雷神二次雷达；旋转关节；环绕假目标

    随着雷达管制的实施，航管监视雷达對监视空中飞行目标起着越来越重要的作用，二次雷达假目标对空中交通的正常运行带来了很大的安全隐患。在维护雷达设备过程中，面对雷达系统故障，如何准确地分析、判断故障点，采取一切必要措施，快速恢复设备正常工作，对于确保空中交通管理安全有着重要的意义。

    1.系统介绍

    雷神CONDOR MK2D二次雷达是我国引进的一批性能稳定、集成度高、维护方便的单脉冲二次雷达。雷神CONDOR MK2D二次雷达系统由询问机、天线系统、LCMS，LDRP等部件构成，雷达发射信号通过询问机、射频切换单元、旋转关节，最后经天线发射。因天线处于运动状态，而下方的馈线是固定的，因此需要旋转关节来连接固定和旋转的射频线缆接口。LCMS是监控和维护单元，监控和维护雷达的运行状态，LDRP是雷达视频记录和回放单元，显示和回放目标的运行轨迹。

    2.故障现象

    通过LDRP查看，雷达视频显示有较多假目标出现，这些假目标的特点是代码相同、距离相同，呈圆周分布，主要集中在100海里内，CMS无告警信息。

    3.故障分析

    雷达假目标产生的原因有多种，主要包括反射、异步干扰、二次环绕、代码混淆、同码环绕等类型。本文主要介绍同码环绕假目标产生的原因。二次雷达询问时通过∑询问波束询问。∑询问波束是一个指向性高增益的波束，人们称之为主波束，但在实际工作中在天线周围会产生波束泄漏。这些泄漏的波束也会引起飞机的应答，产生假目标，人们称这些波束为旁瓣。为了消除这些假目标，雷达加入了Q询问波束。Ω询问波束是全方向性的波束，它的天线增益比主波束弱，比旁瓣强。应答机通过比较∑询问波束和Ω询问波束的信号强度，即可抑制旁瓣方向的应答机对询问的应答。在实际工作中，由于设备故障或Ω发射机性能减弱，导致Ω询问波束缺失或无法覆盖旁瓣，出现“旁瓣击穿”，这样距离雷达较近的飞机对旁瓣的询问进行了应答，因为天线处于旋转状态，飞机上的应答机可能会响应多次的旁瓣询问，在屏幕上就会出现以雷达为中心，呈圆周分布的代码相同、距离相同的目标，这种现象被称为同码环绕。

    根据这次假目标呈环绕状态的现象，符合同码环绕假目标的特点。同码环绕产生的原因有多种可能：（1）应答机故障；（2）Q通道对∑通道旁瓣覆盖缺失。

    因为视频显示产生假目标的飞机数量较多，所以排除应答机故障的可能，判断是Ω通道对∑通道旁瓣覆盖缺失。随后开启测试应答机，做APM测试。APM测试是对雷达天线波瓣的测试，需将询问模式加入B模式，关闭STC，正常的APM图应如图2所示，波形1（红色）为Ω波束，波形2（黑色）为∑波束，波形3（蓝色）为△波束，Ω信号在旁瓣处应大于∑信号。测试显示结果如图3所示，Ω波形严重缺失，无法抑制∑通道旁瓣信号会引起周边飞机上的应答机对旁瓣询问的应答。

    引起Q信号缺失的原因多种，Ω通道上的任一部件故障都有可能引起Q信号缺失，其中包括：（1）Ω发射机；（2）Ω通道馈线；（3）射频切换单元；（4）旋转关节.（5）天线Ω振子。

    实际工作中则需要通过简易的方法，由易到难，逐步进行排查。（1）通过CMS监控显示，Ω发射机功率输出正常，而且双机都有假目标现象，可以排除Ω发射机故障。（2）通道故障的检测可以通过仪器检测，但比较费时。

    本文通过线缆交叉测试的方法进行快速定位，如图5所示，将射频切换单元上的Ω通道馈线接口和△通道馈线接口交叉，即Ω信号走△通道，△信号走Ω通道，做APM测试，测试结果显示△信号缺失，Ω信号正常，如图4所示。由此推断射频切换单元正常，故障点在馈线到天线这一段。（3）将射频切换单元到旋转关节的△和Ω馈线交换，做APM测试，结果显示如图3所示。Ω信号缺失，由此推断射频切换单元到旋转关节的Ω馈线正常，故障点在旋转关节到天线这一段。

    （4）如图6所示，将旋转关节到天线的△和Q馈线交叉，做APM测试，测试结果显示是Ω信号缺失，由此判断故障点在旋转关节。

    旋转关节是连接天线和馈线的重要部件，因其结构在雷达运行时—直处于动态的状态，存在机械的摩擦，在超过使用寿命后，容易出现故障。如果是Ω通道出现故障，就会造成同码环绕的假目标现象，如果是∑通道出现故障，就可能造成大面积丢点，∑和Ω通道的故障还会造成波束在通道内的反射，损害发射接口模块。

    4.旋转关节更换步骤

    （1）拆下旋转关节外面接口的3根馈线。（2）一人托住旋转关节，另A用内六角拆下外面一圈的6个内六角螺丝。（3）慢慢取下旋转关节，可以看到里面有3根馈线连接，3个接头处有红、蓝、绿圆点标志，其中红点为Q通道，蓝点为∑通道，绿点为△通道，记下3根馈线对应的接口后，拆TN线。（4）更换上新的旋转关节，在旋转关节的圆盘边有一突出的卡扣，如图7中箭头所指位置，安装前需将PCR窗口的盖板拆下，通过PCR窗口观察，将旋转关节的突出位置卡在天线底座的凹槽位置。（5）装上6个内六角螺丝。（6）用天线手柄轻轻转动天线，通过PCR窗口观察旋转关节接口位置能跟随天线旋转。（7）接回外部的3根馈线。

    更换后雷达开机，LDRP上显示正常，假目标已消失。用网络分析仪检测拆下的旋转关节的3个通道，发现Q通道衰减明显大于∑和△通道，由此确认是旋转关节的Q通道故障引起同码环绕假目标。

    5.结语

    假目标产生的原因有多种，有可能是外部原因引起，也有可能是设备原因引起，维护人员在实际工作中应根据假目标的特征，使用相应的方法进行检测。本文通过环绕假目标的案例，详细分析和描述了同码环绕假目标的处理过程，希望对雷达维护人员在实际工作中有所帮助。