淺談收發組件系統故障

摘 要： 本文介紹了收發組件的工作原理，并針對故障進行理論分析總結，由于相控陣雷達通常由上百甚至上千個收發組件構成，因此，分析收發組件的系統故障對生產有重要的意義。

關鍵詞： 收發組件；加工制造；系統故障

0 引言

通常，我們將具有收、發信號放大功能及與之相應的一些電路功能組合在一起的電路稱收發組件。而在大型有源相控陣雷達中，收發組件的數量成千上萬，它的性能直接影響雷達天線的性能指標。收發組件在批量生產時，數量大、測試指標多、組件控制信號繁雜，故障表現形式不定。因此，分析收發組件故障對降低調試人員工作強度，縮短調試、測試周期、降低生產成本有重要意義。

1 工作原理

收發組件為收發共用有源設備，具有發射功率放大、接收信號放大、收發轉換、陣面幅度修正和移相控制、波速掃描等功能，技術上覆蓋微波電路，數字控制電路等方面。典型T/R組件的構成框圖如圖一。

收發組件在相控陣雷達系統中主要完成通過天線向外輻射微波大功率能量，并接收回波小信號，進行低噪聲放大處理；同時通過其移相器和數控衰減器等電路，實現雷達有源天線系統發射波束和接收波束在空中的形成，并實現雷達系統對波束的有序調配與控制。

圖一 典型T/R組件的構成框圖

2 故障分析

為了滿足高控制精度，高功率密度的指標要求，組件的設計、選材、加工都異常復雜。而在組件的加工中由于元器件的離散性等一系列因素，導致組件會出現不同故障。

2.1 接收通道不滿足指標

接收通道主要有收發隔離度、接收衰減精度、接收移相精度、動態范圍、增益、噪聲系數等參數測試。遇到接收通道增益不滿足指標應從以下幾個方面分析。

1）測試結果沒有任一指標滿足要求時，則先檢查組件工作電壓，電壓正常后則根據軟件的約定檢查，組件的數字控制電路是否正常，如果不正常，則需重新加載程序編程。

2）收發隔離度不正常，檢查收發選擇開關的裝接方向是否正常、外圍電路的選用是否合適、各個引腳的對地電阻值不能短路、檢查工作電壓及控制電路（見表一）是否正常，如果都正常，則就判斷為收發開關損壞。

表一 開關控制電路0為低電平1為高電平

3）接收衰減精度不正常，通常我們采用均方根的計算辦法衡量衰減精度的好與差，而均方根是一個統計數學值，按下式進行計算：

式中，N為總態數，Θi和Θ0分別為測量衰減量和標準衰減量。

當衰減精度差時，首先檢查器件安裝方向應正確、連接線無漏缺、各個引腳對地不能短路、相鄰引腳不能短接，檢查工作電壓及控制電路，通過控制電路變換衰減器的控制時序，如果是8位衰減器，控制電路選擇20，則8位控制時序由低到高D0D1D2D3D4D5D6D7對應值為00101000（0為低電平1為高電平），如果都正常，則就判斷為衰減器損壞。

4）動態范圍、增益不正常，其他指標正常，則① 檢查低噪聲放大器的工作電壓；② 檢查低噪聲放大器的輸入輸出引腳的電阻值均不能短路；③ 將低噪聲放大器從組件系統拆卸進行單獨指標測試。

2.2 發射通道不滿足指標

發射通道指標有發射輸出功率、發射移相精度、發射波形參數、發射功率調節范圍、發射電流等，實際工作中，發射通道不滿足指標應從以下幾個方面分析。

1）檢查各級放大器的工作電壓是否正常，觀察各級放大器的電流在加射頻激勵和不加射頻激勵的變化，以此來判斷對應級放大器是否工作。

2）采用頻域分析法，觀察信號的振幅隨頻率的變化規律。本文的信號為周期信號，且信號是定義在（-∞，+∞）區間，每隔一定時間T，按相同規律重復變化的信號，測試信號表示為：

f（t）=f（t+mT）（2）

式中m為任意常數，T為信號的周期，角頻率為Ω=2π/T，當其滿足狄里赫利條件時，分解成傅立葉級數為：

F（t）=

……

式中，an、bn為傅立葉系數，an為f（t）中余弦分量的系

數，bn為正弦分量的系數。

若以頻率為橫坐標，以各諧波振幅An為縱坐標，可得到振幅頻譜圖，如圖二示。

圖二 振幅頻譜圖

借助頻譜分析儀對放大器的輸入、輸出信號大小進行測試，得到放大器的增益GAIN=POUT-PIN（4）

如果：GAIN>0但GAIN

3）對組件接收通道的指標進行確認，如果故障出在組件的收發公用電路，則在接收通道工作時故障定位相對直觀。

3 結論

本文介紹了收發組件的工作原理，并針對收發組件故障進行分析，通過分析總結收發組件故障，有效提高了收發組件調試工作效率，對降低調試人員工作強度，縮短調試、測試周期、降低生產成本有重要意義。

參考文獻：

[1]張光義、趙玉潔，相控陣雷達技術，北京電子工業出版社，2006，12.

[2]張德智等，一種S波段T/R組件的設計與制造，現代雷達，2008，2.