Condor Mk2D雷達原理及維護（學員手冊）

1、 Condor Mk2D二次雷達設備原理及運行維護學員手冊民航汕頭空管站Condor Mk2D二次雷達設備原理及運行維護學員手冊目錄學習約定4學習指引4課程安排5課程結(jié)構(gòu)6課程內(nèi)容7第一單元二次雷達工作原理71.1二次雷達測距測角原理71.1.1測距原理71.1.2測角原理91.2二次雷達詢問應答信號141.2.1詢問信號格式141.2.2應答信號格式151.3天線171.3.1水平特性181.3.2垂直特性21第二單元雷神雷達設備系統(tǒng)組成232.1 詢問機232.1.1發(fā)射與接收232.1.2信號處理262.1.3發(fā)射機282.1.4接收機302.1.5點跡錄取312.1.6風扇與電源312

2、.2天線312.3維護顯示終端322.3.1CMS322.3.2LDRP33第三單元雷神雷達的運行維護353.1日常維護353.1.1日維護353.1.2周維護353.1.3月維護353.1.4季維護353.1.5年維護363.2常用操作363.2.1雷達開關機363.2.2天線馬達初級變速箱潤滑油更換373.2.3錄取器閃存復位393.2.4參數(shù)調(diào)整413.2.5參數(shù)測量423.2.6CMS常用操作473.2.7LDRP常用操作563.3故障案例分析573.3.1雷達停機后無法開啟573.3.2ADGU故障583.3.3雷達 200 公里內(nèi)目標丟失或不穩(wěn)定583.3.4新版PE板與原雷達不兼

3、容593.3.5二次雷達信號嚴重抖動603.3.6二次雷達信號方位發(fā)生漂移60附件62附件1 課堂測試參考答案62附件2崗位工作指引：雷達信號中斷故障維修流程圖63附件3擴展學習資料64附件4 培訓后工作計劃表65學習約定為使培訓能夠達到預期的目標，請閱讀并遵守以下事項：一、嚴格遵守課程時間安排，提前5分鐘到課室準備。二、課程學習中，請將手機調(diào)到震動或關機狀態(tài)。三、堅持全程參訓。如中途退出學習，請?zhí)崆案嬷虇T。四、積極配合教員或培訓工作人員評估培訓效果，主動提出學習建議。五、愛護培訓設施設備，如發(fā)現(xiàn)問題主動報告設備維護人員。六、請自覺保持學習場所的衛(wèi)生清潔，營造良好的學習環(huán)境和氛圍。學習指引為

4、了確保培訓效果，建議采取以下學習方法：一、認真聽講，通過參與案例分析、實操練習等活動加深理解。二、積極分享，并樂于接納來自教員和同事們的見解和建議。三、精讀教材，梳理知識結(jié)構(gòu)，總結(jié)實操心得。四、定關鍵詞，據(jù)此查閱規(guī)章和崗位技術資料，擴大崗位知識面。五、主動征求主管領導的支持和反饋，盡快把學到的技術技能運用于崗位工作實際。課程安排課程名稱Condor Mk2D二次雷達設備原理及運行維護課程目標1. 熟悉雷神雷達的工作原理。2. 能夠描述雷神雷達的組成及各部分工作原理。3. 掌握雷神雷達設備的主要維護操作，列舉一些注意事項。培訓評估1. 反應評估：通過問卷調(diào)查、座談訪談等評價學員滿意度。2. 學習

5、評估：通過課堂練習、問題回答和案例分析情況評價學員使用能力。教學內(nèi)容1. 二次雷達工作原理2. 雷神雷達設備系統(tǒng)組成3. 雷神雷達的運行維護課程結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容第一單元二次雷達工作原理單元重難點1、 雷達測距測角原理理解掌握二次雷達的測距測角原理。2、 雷達詢問應答信號掌握二次雷達詢問應答信號的格式。3、雷達天線掌握二次雷達天線的水平特性和垂直特性。專業(yè)知識概述1.1二次雷達測距測角原理1.1.1測距原理按照ICAO規(guī)范，應答機應在正確接收到地面詢問信號后，發(fā)射對應的應答信號，響應時間為3s。電磁波在空間以光速直線傳播，利用這個特性，在確認檢測到應答信號以后，測出接收到應答脈沖相對于詢問脈沖的間隔

6、時間，減去應答機的響應時間3s，即為電磁波往返雷達與飛機之間所用的時間。二次雷達是靠兩次有源輻射（詢問機和應答機）完成目標的定位，所以每個輻射源都是單程傳輸，同樣的輻射功率它比一次雷達的作用距離要遠。根據(jù)空地之間的輻射方向，二次雷達方程又分成上行（詢問）方程和下行（回答）方程。上行方程（Up-link）設地面站詢問機的發(fā)射功率為P1。二次監(jiān)視雷達天線詢問波束的增益為G1則距地面站詢問機天線斜距R處的功率密度為：（1）上述方程應考慮到如下?lián)p耗：1. 詢問機發(fā)射機輸出功率向天線傳輸過程的損耗L。它主要包括傳輸電纜的損耗和旋轉(zhuǎn)關節(jié)以及微波電路的損耗?？傆嫾s為3.5dB。（旋轉(zhuǎn)關節(jié)損耗為0.8dB）2

7、. 天線波束調(diào)制損耗La。在（1）式中G1是取在某一高度角下水平波束的最大增益。天線掃描時，目標在駐留波束期間并不是始終處于波束增益的最大點。如果天線水平波束在負3dB之間假定為高斯型波束，目標駐留波束期間收到的回答信號強度由于天線波束增益不同而不同，引起接收的信號按波束的形狀調(diào)制。這種天線調(diào)制引起的損耗La平均約為2dB。對于單脈沖二次監(jiān)視雷達的大垂直孔徑（LVA）天線，它的垂直方向性圖在高度角附近增益變化很快。在計算威力范圍時對不同的高度角應使用不同的增益。如果使用天線罩還要附加0.2dB的天線罩引起的損耗。3. 大氣吸收損耗Lp。大氣的吸收衰減與大氣的密度和傳播的距離有關。近距離這個損耗

8、可以忽略，低高度角和遠距離的大氣衰減較大?？紤]到上述衰減后（1）式變?yōu)椋海?）機載應答機天線截獲功率的有效面積為At。則機載應答機天線接收的功率Pt為：（3）由于，其中Gt為應答機天線增益，1為詢問機工作波長。將At和S1代入（3）式，于是：（4）如果將機載應答機天線收到信號后傳輸?shù)浇邮諜C之間的電纜的損耗（一般約為3dB）折合到應答機天線的增益Gt中去。GtR代表折合的天線增益（約為0dB）。（4）式為：（5）二次雷達的距離方程為：（6）當Pt最小時得到最大作用距離Rmax。如果Pt最小時相當機載應答機接收機輸入端的最小觸發(fā)電平。用海里表示最大作用距離的二次雷達方程是：（7）下行方程（Down

9、Link）用上述同樣方法分析?？梢缘玫较滦蟹匠蹋ㄓ煤＠锉硎荆?）其中，Pt為應答機的發(fā)射功率，t為應答機的工作波長，P1min為詢問機接收機輸入端的最小能發(fā)電平。從二次雷達方程可見，距離的平方與接收功率成反比，換句話說功率變化6dB，作用距離變化1倍，功率與距離滿足6dB/倍時程的關系。二次雷達系統(tǒng)通常應當保證上行的最大作用距離和下行最大作用距離相匹配。否則當上行距離大于下行距離時，本地站接收不到被詢問的機載應答機的回答信號，但是機載應答機的回答會對它所鄰近的地面站造成異步干擾。一般情況上行的作用距離小于下行的作用距離。作為航路監(jiān)視的二次雷達作用距離應為上行距離。當飛行器的高度為8000米時

10、作用距離約為200海里。二次監(jiān)視雷達的信號在大氣傳播的過程中，由于高度不同和氣壓不同，傳播的路徑將引起折射。這種折射使二次監(jiān)視雷達信號傳播朝向地面彎曲,以至可以監(jiān)視到低于水平面的目標。異常的傳播也可暫時增加雷達的作用距離，如大氣的逆溫或潮濕空氣緊貼海平面都能增加無線電波的折射以至使電波緊貼地球表面?zhèn)鞑?。在這種情況下能看到水平面以下距雷達站230海里距離的目標。1.1.2測角原理一、常規(guī)二次雷達測方位角圖1-1滑窗法測量飛機方位角如圖1-1所示，將飛機起始的方位角與飛機結(jié)束的方位角加以平均即可求得飛機的方位角，即飛機方位角=（飛機起始方位角+飛機結(jié)束方位角）/2必須進行求平均的原因如下：1. 主

11、波瓣照射到飛機期間就會得到許多應答的方位角，而這些方位角通常不一定是天線主波瓣中心線（瞄準軸）所指的方位，而天線主波瓣兩側(cè)相對于中心線近似對稱；2. 飛機起始方位角與飛機結(jié)束方位角同時受飛機距離遠近所帶來應答信號強弱的影響；3. 飛機起始方位角與飛機結(jié)束方位角還同時受到不同仰角上天線增益的影響；4. 若以一次或少數(shù)幾次檢測到的應答求均值，勢必會造成很大的方位角誤差。這種同時利用滑窗檢測器提供的“飛機起始”和“飛機結(jié)束”報告來估計飛機的方位，在無虛假飛機出現(xiàn)以及無飛機應答中斷現(xiàn)象的情況下，方位估值的誤差可達1左右。實際使用中，在作用距離范圍內(nèi)按照距離單元劃分間隔（距離窗），上述測方位角的方法是按

12、每一個距離單元分別處理，以適應多飛機的測量應用。二、單脈沖雷達測方位角單脈沖技術要求地面天線具有兩個波束和對應的兩個接收通道，以便測量飛機應答脈沖信號的到達角，這種技術使二次雷達只需利用一次詢問的應答信號即能確定飛機的方位，并且提高了方位測量精度，增加了飛機應答碼的解碼正確性。在單脈沖測方位角中，天線陣列形成兩個獨立波束，其波束指向角近似與天線波束瞄準軸平行，它們的相位中心分別位于天線中心的兩側(cè)，接收信號再經(jīng)過高頻和/差混合器實現(xiàn)兩個波束的加/減，即等效為和波束/差波束。這種波束的特點是：在方位平面上，兩個獨立波束接收的同一應答信號幅度相等，但相位不同。單脈沖測方位角工作時采用和（）波束發(fā)射；

13、接收時采用和（）波束及差（）波束以及對應兩獨立接收通道，前者接收通道用于檢測飛機，后者接收通道用來獲取飛機偏離天線瞄準軸的方向和大小。圖1-2單脈沖二次監(jiān)視雷達（振幅）測角原理單脈沖二次雷達測角原理由圖1-2所示的和、差波瓣圖來說明。注意到差波束中心有一個窄而且很深的零值。若在波束的一側(cè)存在回答信號，偏離瞄準軸的角度為，該信號同時被天線的和波束及差波束接收、并被檢測。從差波束的方向性圖可以看出，目標越接近波束中心差波束的增益越小，差通道所輸出的信號強度越?。ㄈ鐖D1-2信號A），而和波束方向性圖的增益變化不大。這樣就可以通過差波束接收的信號的大小去判斷目標偏離波束中心的程度。就為我們通過差波束接

14、收信號的強度（通過接收通道的輸出）去判決目標偏離瞄準軸的大小提供了依據(jù)。天線波束是軸對稱的。同樣大小的和、差信號可以在波束中心的另一邊。接收到的信號究竟在波束中心的哪一邊？通過測試和信號及差信號之間的相對位置關系來確定。所以用單脈沖技術測角要求同時要給出符號信息，以便判決目標偏離瞄準軸的方向。一般和、差信號是正交的，相位差是。圖1-3單脈沖SSR和、差信號及符號形成示意圖圖1-3顯示單脈沖二次監(jiān)視雷達和、差信號及符號形成的原理。單脈沖二次監(jiān)視雷達所使用的大垂直孔徑天線（LVA）可以等效成兩個輻射源，它們之間相距為d且這兩個等效輻射源的方向性圖是完全相同的，在遠場方向性圖完全重合。如果回答信號以

15、偏離瞄準軸角進入天線的波束，兩個等效輻射源收到回波信號的強度相等。由于回波的波前面與天線的輻射平面存在一個偏角，兩等效輻射點源接收的信號存在一定的波程差。如果以圖1-3（a）為例，和表示兩個等效輻射點源收到回波信號的場強，則他們的強度是相等的，而在相位上滯后一個角。角是由波程差引起的相位滯后，其大小按下式表示為：（9）其中d為兩等效輻射源的間隔，為工作波長。當角很小時sin，于是（10）從圖1-3（a）可以看出，兩輻射源輸出的和經(jīng)后續(xù)的和差電橋處理，在各自的輸出端（端和端）進行矢量疊加形成和、差信號。如圖1-3（b）所示，圖中的差信號的強度和角有關，角增大差矢量增大。而角和偏離瞄準軸的角度有關

16、，這樣就建立了差信號強度與偏離瞄準軸角度的關系，從差信號的幅度大小可以對應目標偏離瞄準軸角度的大小。在單脈沖技術中，完成和、差信號處理的關鍵器件是和、差電橋。如圖1-3（a）是和、差電橋的原理結(jié)構(gòu)。、和這些端口之間的電長度均為。而之間的電長度為。當兩等效輻射單元接收的信號和分別進入電橋的和端口時，它們將被等分送到各自鄰近的、端口進行矢量疊加。的電長度和的電長度相同，在端口是兩輸入信號之和，即。由于的電長度和的電長度相差半個波長，在端口是兩輸入信號之差，即。圖1-3（b）表示了疊加的結(jié)果。如圖1-3（b）所示，當回答信號從瞄準軸向右端進入波束時相位滯后一個角。疊加結(jié)果差信號相位滯后和信號相位。當

17、回答信號從瞄準軸左端進入波束時相位超前一個角。結(jié)果差信號超前和信號。如果以和信號的相位作為參考基準。通過相位檢波器可以檢測出符號信息。采用幅度處理單脈沖信息時，目標距雷達站的遠近直接影響接收信號的強度，如果目標偏離瞄準軸的角度不變時，可能導致差信號的輸出幅度大小不同。單純使用差信號對偏離瞄準軸的角度估值會產(chǎn)生極大的誤差。因此，單脈沖二次雷達使用和信號對差信號歸一化，用比例的方法克服不同距離差信號強度不同的影響。為了精確得到，要求單脈沖二次雷達接收機的通道和通道的幅度增益必須一致。單脈沖二次雷達對方位估值要求給出接收到回答時的天線波束指向角。天線的指向角由天線碼盤給出。偏離瞄準軸的角度和符號信息

18、由單脈沖技術實現(xiàn)。這些構(gòu)成單脈沖二次雷達測角的三個要素。由于用一個回答脈沖就可以對目標的方位進行估值。這樣就可以減少地面站的詢問率。從而減少異步干擾的可能性。偏離瞄準軸的OBA信息實際上是幅度信息。在處理時可將幅度信息量化很細，從而可以提高角度鑒別力和測角精度，這是一般常規(guī)的二次監(jiān)視雷達難以達到的。1.2二次雷達詢問應答信號1.2.1詢問信號格式由地面詢問機發(fā)射的信號稱為詢問信號，詢問信號是以脈沖編碼形式發(fā)射的。圖1-4表示了詢問信號的特征。圖1-4詢問信號編碼格式P1、P3脈沖稱為模式詢問脈沖（簡稱詢問脈沖），它是由天線的具有較強方向性的詢問波束輻射。P1、P3之間的間隔決定了詢問的模式，唯

19、一確定機載應答機回答的數(shù)據(jù)內(nèi)容。不同的詢問模式有不同的作用。目前國際民航組織（ICAO）規(guī)定了六種詢問模式，如表1-1所示。在民用航空領域ICAO建議使用模式A和模式C。P2脈沖稱旁瓣抑制脈沖（也稱控制脈沖）。由天線的控制波束（也稱旁瓣抑制波束）輻射。不論什么詢問模式，P1和P2脈沖之間的間隔恒為2微秒。詢問編碼脈沖的持續(xù)期為0.8微秒，公差為0.1微秒，上升時間在0.05至0.1微秒之間，下降時間在0.05至0.2微秒之間。上升和下降時間的下限（0.05微秒）規(guī)定的目的是減少邊帶輻射。表1-1詢問模式和作用模式P1P2的間隔模式的作用130.1微秒軍用識別碼250.1微秒軍用識別碼3/A80

20、.1微秒軍民用識別碼B170.1微秒民用識別碼C210.1微秒高度碼D250.1微秒備用碼詢問時，相應的詢問模式脈沖調(diào)制在1030MHz的載頻上，通過天線向探測空間定向輻射。根據(jù)使用的要求可在每個詢問周期使用相同的詢問模式，也可在相鄰詢問周期之間采取不同的詢問模式，后者稱為模式交替詢問。目標駐留波束期間，采用交替詢問可得到更多的信息。1.2.2應答信號格式當機載應答機收到地面詢問機發(fā)射的詢問信號后，根據(jù)詢問的內(nèi)容，自動回答一串響應詢問內(nèi)容的回答編碼脈沖，稱為回答信號?；卮鹦盘栍?6個脈（沖）位（置）組成，脈沖位置代號及時間關系由圖1-5（a）所示。圖1-5回答編碼的格式（a）及識別碼舉例（b）

21、框架（FRAMING）脈沖（或幀脈沖）由F1、F2組成，表示最基本的代碼，每次回答都應出現(xiàn)，以表示一個回答的存在?？蚣苊}沖的間隔為20.3微秒。數(shù)據(jù)脈沖或稱信息脈沖由腳標1、2和4標注的A，B，C，D脈沖組成。在每次回答時根據(jù)回答編碼組成的要求在相應的脈沖位置出現(xiàn)。腳標代表數(shù)據(jù)脈沖的權(quán)值。數(shù)據(jù)脈沖有它的嚴格的位置（見圖1-5（a）。他們相對F1為N1.45微秒，公差為0.1微秒，其中N1，2，3，?；卮鸾M中任何兩個脈沖（F1除外）之間間隔的公差為0.15微秒。地面詢問機譯碼時靠識別脈沖的位置判決數(shù)據(jù)脈沖的屬性。特殊位置識別脈沖SPI。它是在F2之后4.35微秒出現(xiàn)的脈沖。公差相對F2為0.1微

22、秒?；卮饡r一般不發(fā)射這個脈沖。僅當管制員需要時（如為了區(qū)別飛行的目標），由管制員指令領航員發(fā)射SPI脈沖。領航員啟動機載應答機控制盒的SPI的按鈕，機載應答機自動在回答識別碼時發(fā)射SPI脈沖。持續(xù)20秒后自動結(jié)束發(fā)射。備用位脈沖X。目前未使用，它也占據(jù)脈沖位置但恒為邏輯0。從數(shù)據(jù)脈沖的結(jié)構(gòu)可以看出，十二個脈沖可以編成4096個獨立的回答編碼。根據(jù)編碼的要求在相應的脈沖位置上可以置邏輯1（存在脈沖）或邏輯0（不存在脈沖）?；卮鸫a又分成識別碼（響應模式3/A詢問）和高度碼（響應模式C詢問）它們回答的信號格式完全一樣，但在腳標的數(shù)值含意上及譯碼處理上有所不同。響應模式3/A詢問的回答是識別碼，它有4

23、096種不同的回答編碼。數(shù)據(jù)脈沖分成A，B，C，D，四組，它們的腳標代表這組碼的數(shù)值，根據(jù)回答碼脈沖的位置是否存在脈沖（有脈沖為邏輯1，無脈沖為邏輯0）決定該組數(shù)值的大小。識別碼的碼序為：A1 A2 A4 ， B1 B2 B4 ， C1 C2 C4 ， D1 D2 D4圖1-5（b）表示由上述規(guī)則得到的4321的識別碼。識別碼有三組代碼定義為危急碼，不能選作識別碼。當?shù)孛嬲臼盏竭@三種危急碼，終端處理設備將優(yōu)先予以處理，并在顯示器上閃爍告警，提醒管制員采取應急措施。這三組碼為：7700，表示飛機故障危急（emergence）；7600，表示飛機通訊系統(tǒng)故障（radio failure）；7500

24、，表示非法干擾飛行器（hi-jack）。當管制員需進一步辨別回答信號時（如交叉飛行的飛機），管制員要求領航員發(fā)射SPI脈沖。此脈沖只在模式3/A詢問回答中存在且持續(xù)約20秒，即經(jīng)幾個天線旋轉(zhuǎn)周期后自動消失。響應模式C詢問的回答是高度碼。由于回答高度時D1脈沖位置恒為邏輯0，回答的11個脈沖有2048種編碼方式，這些方式足以用100英尺的遞增表示從1200英尺到121000英尺飛行器的氣壓高度。高度碼的碼序是按下述排列：D1 D2 D4 ， A1 A2 A4 ， B1 B2 B4 ， C1 C2 C4D，A，B共九位構(gòu)成標準循環(huán)碼，按500英尺遞增。C共三位形成五周期循環(huán)碼，按100英尺遞增。D

25、1代表最高位，目前民用航空飛行器尚未達到此飛行高度，所以ICAO規(guī)定D1位恒為邏輯0。表1-2給出五周期循環(huán)碼的排列規(guī)律，可以看出五周期循環(huán)碼所對應的數(shù)值與前面標準循環(huán)碼所對應的十進制數(shù)的奇偶性有關，亦即應校檢標準循環(huán)碼所對應的二進制碼（用模二和算）末位是1還是0，以決定五位循環(huán)碼的數(shù)值。圖1-6為模式C回答的實例。圖1-6模式C回答實例，實際高度為20000英尺表1-2五周循環(huán)碼排列規(guī)律循環(huán)碼奇偶性C1 C2 C4十進制數(shù)偶數(shù)0 0 100 1 110 1 021 1 031 0 04奇數(shù)1 0 001 1 010 1 020 1 130 0 140 0 14高度碼和海拔高度之間的關系，由國

26、際民航公約航空電信附件10規(guī)定。由于高度碼所報告的高度是測量本地高空氣壓所得到的。在高于過渡層，一般為40006000英尺，高度的測量是基于1013.2毫巴（mbar）的標準大氣壓而不管對應的地球表面的壓力。當飛行低于過渡層時，地面詢問機要用本地機場的地表氣壓（場壓）去修正高度碼所報告的海拔高度，這樣管制員所得到的高度是飛行器相對機場的高度。飛行器著陸時地面詢問機的高度指示應為零。1.3天線天線的主要特性一般從兩個方面描述：水平特性和垂直特性。水平特性主要是指水平波束峰值電平、旁瓣電平、波瓣寬度以及差波束零值深度等，這些參數(shù)影響飛機方位測量精度、對相同距離上不同方位角的分辨能力、使主瓣之外飛機

27、應答造成的干擾最小化的能力。垂直特性主要體現(xiàn)在余割波束及零仰角附近波瓣銳截止特性，這些參數(shù)將降低地面反射造成的影響，否則地面反射不僅會降低系統(tǒng)的性能，而且會產(chǎn)生虛假目標。1.3.1水平特性二次雷達天線的尺寸一般是8-10m，在該尺寸范圍內(nèi)雷達天線增益超過23dB，雷達作用距離可達250NM以上。一、詢問波束天線水平發(fā)射方向圖的主要波束之一是詢問波束，這個波束也稱為和波束，如圖1-7所示（圖中同時給出了和波束和控制波束）。從圖中可以看出，詢問波束由主波瓣和許多幅度較低的副瓣組成，天線的設計應使主峰增益下降不多的情況下使副瓣的增益最小。ICAO附件10推薦如下詢問波束的場型水平方向圖特性（各項應在

28、1030MHz和1090MHz的點頻頻帶內(nèi)）：和（）天線增益應滿足：1. 波束主瓣最大增益一般不應小于27dB，在天線軸線上的增益應滿足最大作用距離的要求；2. 波束旁瓣增益應小于主瓣增益27dB；3. 波束尾瓣增益應小于主瓣增益30dB。波束寬度應滿足：1. 3dB波束寬度應為2.450.25；2. 10dB波束寬度不應大于4.5；3. 20dB波束寬度不應大于7。圖1-7詢問波束和控制波束二、控制波束控制波束也稱為全向波束，除了在詢問波束的主瓣方向以外，在其它方向上控制波束的增益超過了詢問波束的增益?？刂撇ㄊ驮儐柌ㄊ呐浜鲜褂檬菫榱艘种聘卑攴较虻膽饳C對詢問的應答，稱為詢問旁瓣抑制（IS

29、LS-Interrogation Side Lobe Suppression）。詢問脈沖P1和P3由詢問波束輻射，副瓣抑制脈沖P2由控制波束輻射，一般P1、P2、P3的輻射脈沖功率相同，由于對和/全鄉(xiāng)波束的不同增益調(diào)制，使得相對于地面天線主波束的不同方向上P1/P2的脈沖功率比值不同。應答機接收到這些脈沖后，比較P1和P2的相對幅度，可判斷出這些脈沖式從地面天線副瓣接收的（P2P1）還是從主瓣方向接收到的（P1P2）。ICAO附件10對應答機的性能指標規(guī)定：如果接收到的P1強度超過P2強度9dB，必須應答；如果接收到的P1強度低于P2，不應答；接收到的P1強度超過P2強度0-9dB，應答機可以

30、應答也可以不應答。如圖1-8所示。圖1-8詢問旁瓣抑制幅度關系采用一種改進型詢問旁瓣抑制（IISLS-Improved Interrogation Side Lobe Suppression）技術可有效消除發(fā)射詢問，在這樣的系統(tǒng)中，P1/2+P3/2功率的信號由和波束輻射，P1/2+P2+P3/2功率的信號由全向輻射，因為可保證在直接路徑上的P2和P1功率足夠大，達到利用旁瓣抑制技術抑制發(fā)射詢問的目的。利用接收機控制通道和主通道（兩個通道分別對應連接天線的控制波束端口和詢問波束端口）輸出的應答信號，可以判斷該信號的接收方向，進而抑制詢問旁瓣的應答信號，這種技術叫做接收機旁瓣抑制（RSLS-Re

31、ceiver Side Lobe Suppression）。三、差波束圖1-9給出一個簡單的水平饋電系統(tǒng)的圖例，天線分為兩個單元，兩個部分由一個混合環(huán)連接。混合環(huán)具有、輸出，和輸出端對應和波束，差輸出端對應差波束。若干個這樣的水平饋電系統(tǒng)排列起來，和/差輸出再合并，就形成了天線系統(tǒng)和/差波束的射頻通道。圖1-9和/差波束的產(chǎn)生圖1-10為差波束方向圖，采用單脈沖體制的天線系統(tǒng)，差波束的零值深度應小于-30dB，和、差波束在主瓣內(nèi)的交叉電平應低于和波束峰值電平2-3dB，兩交叉電平之差應小于0.5dB。圖1-10差波束方向圖圖1-11為混合環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖，整個圓環(huán)長度為波長的1.5倍。1、2端口

32、到端口均為波長的1/4，到端口分別為波長的1/4和3/4。假設在1、2端口輸入同相位的正弦波，這兩個信號經(jīng)過1/4波長的傳輸（延遲），在端口同相位（求和）輸出；這兩個信號經(jīng)過1/4波長和3/4波長的傳輸，在端口先后相差1/2波長（對應相位差）的延遲輸出，即反相位（相減）輸出。因此，將天線分為左右兩半，接收到的信號分別輸入混合環(huán)的1、2端口，在混合環(huán)的、端口同時得到輸入信號的射頻加、減，也即實現(xiàn)了兩個波束和波束、差波束。圖1-11混合環(huán)（和-差電橋）結(jié)構(gòu)示意圖以上是混合環(huán)應用在信號接收時的輸入輸出關系。實際上混合環(huán)是無源器件，也可以反向應用，即將和端口作為輸入端，1、2端口輸出信號為輸入信號經(jīng)過

33、1/4波長延遲、幅度各位1/2的同相位信號。這就是混合環(huán)應用在信號發(fā)射時的輸入/輸出關系，將P1、P3脈沖送和端口，即可實現(xiàn)和波束發(fā)射。1.3.2垂直特性垂直方向性圖在監(jiān)視雷達中用于保證不同高度層的距離覆蓋，使在確定的高度角發(fā)現(xiàn)目標的距離最大。為了監(jiān)視距離遠、高度角低的目標，天線波束在低高度角方向上的增益應當大，但是帶來的地面發(fā)射的影響比較嚴重，以致會產(chǎn)生假目標和削弱系統(tǒng)性能。二次雷達采用大垂直孔徑天線（LVA），可以減少直接照射在地面（或建筑物）上的功率，使垂直波束圖形得到改善，如圖1-12所示。圖1-12LVA天線垂直方向性圖對圖中兩種垂直波瓣圖進行比較可看出，這種新型垂直波瓣圖的特點是：

34、在零仰角附近迅速截至（常稱銳截至，典型下切率指標是1.8dB/），以減少波瓣對地照射的能量；垂直波瓣的峰值一般在仰角為4左右，以探測飛機在主要飛行高度上的最遠距離；在50的仰角上，最大增益下降20dB，在60的仰角上，最大增益還有29dB，從而減少了頂空盲區(qū)的范圍。這種垂直波瓣對減少衰減區(qū)的范圍和減少由波束軸附近不同方向建筑物反射引起的虛假目標都有顯著的作用。本單元術語解釋如下表所示：IISLS改進型詢問旁瓣抑制ISLS詢問旁瓣抑制LVA大垂直孔徑天線OBA偏離瞄準軸角度RSLS接收機旁瓣抑制SPI特殊位置識別脈沖課堂測試1.二次雷達發(fā)射機的載波頻率是_？A 1030MHz B 1090Mhz

35、 C 60Mhz2.二次雷達A/C模式對應分別是詢問目標飛機的_碼和_碼。3.3/A模式詢問下P1、P3脈沖的間隔是_，C模式詢問下P2、P3脈沖的間隔是_。4.ICAO附件10規(guī)定，如果接收到的P1強度超過P2強度_，必須應答；如果接收到的P1強度_P2，不應答；如果接收到的P1強度超過P2強度在_之間，可以應答也可以不應答。第二單元雷神雷達設備系統(tǒng)組成單元重難點理解掌握雷達各主要組成部分的功能及其信號流程。專業(yè)知識概述2.1 詢問機2.1.1發(fā)射與接收如圖2-1所示，模式產(chǎn)生器按照控制與內(nèi)測板的當前參數(shù)進行配置，產(chǎn)生調(diào)制脈沖送至驅(qū)動模塊，然后送到插座PL2/A1，脈沖寬度及間距如下：P1、

36、P2、P3脈沖寬度標稱值0.8usP1、P2脈沖間距標稱值2usP1、P3脈沖間距標稱值：模式1模式2模式3/A模式B模式C模式D3us（軍用）5us（軍用）8us（軍民合用）17us（民用）21us（高度）25us（末用）這些脈沖用來調(diào)制1030MHz射頻信號源。調(diào)制后送到低占空比功率放大器，經(jīng)放大后輸出到發(fā)射機接口的射頻開關。驅(qū)動信號使射頻開關動作：P1、P3輸出到和端口P2輸出到控制端口這些射頻脈沖組合的天線輻射圖是：P1、P3：定向波形，機上應答機收到后用以獲取詢問模式以便應答。P2：不定向波形，機上應答機接收后用以探測是否是副瓣詢問。該技術用作旁瓣抑制。因為是在詢問時發(fā)射此脈沖，所以

37、此脈沖技術又稱為詢問旁瓣抑制。和通道、控制通道是雙工聯(lián)接，緊跟著詢問發(fā)射序列之后，即可接收飛機的應答信號。差通道亦用來接收飛機的應答信號。該應答信號由一對載頻為1090MHz的脈沖組成，脈沖寬度為0.45us，脈沖間距為20.3us。在幀脈沖之間有12個脈沖編碼位（每個脈寬為0.45us）和、差、控制通道輸入端口接收的脈沖用途如下：和、差信號用以確認視軸及單脈沖定向。和、控制信號用作旁瓣抑制。發(fā)射機接口的輸出送和、差、控制接收機。這些載波為1090MHz的已調(diào)脈沖與來自驅(qū)動模塊的1030MHz本振信號進行混頻，得到60MHz的中頻信號，然后進行數(shù)字化。每一接收機在16MHz時鐘控制下產(chǎn)生8位的

38、數(shù)據(jù)流便于下一步處理。另有和、差接收機的模擬信號輸出送相位檢波器。這些模擬信號用來決定收到的應答信號是在天線視軸的左邊還是右邊，由相位檢波器產(chǎn)生的符號位和評估位直接送到母板?；跍y試的目的，將來自模式發(fā)生器的自測調(diào)制信號調(diào)制1090MHZ后送接收機信號支路。該測試信號與接收到的應答信號有相同的路徑。第68頁，共65頁圖2-1 詢問機射頻信號框圖2.1.2信號處理如圖2-2所示，收到的8位數(shù)字化的和、差、控制脈沖流送視頻與定時板。該板插入自測數(shù)據(jù)到信號支路，插座J7接收方位數(shù)據(jù)發(fā)生器來的方位數(shù)據(jù)，然后經(jīng)J2送雷達維護監(jiān)視器經(jīng)J3送伺服系統(tǒng)。錄取方位信息用于應答與解碼板組合成飛機點跡。視頻與定時板

39、的輸出包括和、差、控制8位數(shù)據(jù)、方位數(shù)據(jù)及控制信號。一個雙向16位的控制及狀態(tài)高速公路（控制/狀態(tài)0到15）提供了視頻與定時板和應答與解碼板之間控制與狀態(tài)信息的交換，亦為測試信號送到超大規(guī)模集成電路提供了一條路徑。使用和、差、控制信號，應答與解碼板提供：視頻處理、抗異步干擾、評估及應答產(chǎn)生。因此，如有需要，應答與解碼板可產(chǎn)生二次監(jiān)視雷達的已處理和視頻供外部使用。應答信號，包括模式、編碼、方位、距離被送到一個雙端口的RAM（存貯器）和數(shù)據(jù)高速公路，由控制與監(jiān)視板中的處理器接收。控制與監(jiān)視板通過總線對雙端口RAM尋址，控制與監(jiān)視板錄取應答信號，完成應答與應答相關形成原始目標報告。原始目標報告經(jīng)總線

40、送監(jiān)視處理器板。在該板中，為總線提供兩個存貯器，分別用于互聯(lián)及滿足存貯器的要求。模塊識別及配置，包括狀態(tài)位于互聯(lián)部分。存貯器部分用于雙端口RAM超大規(guī)模集成電路及狀態(tài)/控制寄存器。二次監(jiān)視雷達數(shù)據(jù)經(jīng)總線輸出到監(jiān)視處理器作為原始報告數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)存貯在PROM和RAM存貯器中，由80486處理器進行處理，并由該模塊上的控制器進行跟蹤和反射物處理?？刂婆c監(jiān)視板接收狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括目標報告、監(jiān)視處理器通訊口（串行RS422和RS232）如下：PL4（通道0-3）和PL5（通道4-7）經(jīng)轉(zhuǎn)接板上BO1和BO4提供2路通訊通道0-7到輸入/輸出面板。模式識別、模式位0、1和2、無效模式、模式禁止、模式4使能

41、、SSR使能以及本機/對應狀態(tài)/使能禁止等經(jīng)現(xiàn)場維護接口進行信息交換。這些信號經(jīng)轉(zhuǎn)接板上BO3送詢問輸出連接器。通訊端口的數(shù)據(jù)由監(jiān)視處理器板控制。這些數(shù)據(jù)符合RS232或RS422標準。數(shù)據(jù)主要由點跡和狀態(tài)信息組成，其形式和內(nèi)容，例如輸出格式等，隨不同的安裝現(xiàn)場而不同。這種靈活性可通過修改存貯在監(jiān)視處理板EPROM中的軟件而達到。在系統(tǒng)起動/初始化期間編碼被加載到監(jiān)視處理器板的RAM中然后經(jīng)過總線加載到控制與監(jiān)視板的RAM中。圖2-2 詢問機控制與處理框圖2.1.3發(fā)射機發(fā)射機由驅(qū)動模塊DRIVER MODULE、低占空比放大器LOW DUTY CYCLE AMPLIFIER和發(fā)射機接口TRA

42、NSMITTER INTERFACE組成。驅(qū)動模塊原理框圖如圖2-3所示，主要功能是：1. 產(chǎn)生1030M連續(xù)波（CW）：一個VCO產(chǎn)生1030M連續(xù)波，頻率的穩(wěn)定由鎖相環(huán)（PLL）保證2. 調(diào)制：模式產(chǎn)生器的詢問模式脈沖對CW進行調(diào)制，成為詢問脈沖3. 監(jiān)視：監(jiān)視振蕩器的總相位差和脈沖放大器的輸出幅度4. 保護：保護電路迫使ALC處于全衰減狀態(tài)，一旦保護電路被觸發(fā)則關閉驅(qū)動模塊5. 功率放大：把0.3W的詢問脈沖放大到90W圖2-3 驅(qū)動模塊原理框圖低占空比放大器原理框圖如圖2-4所示，主要功能是：1. 功率放大：驅(qū)動模塊來的詢問脈沖經(jīng)過多級放大，實現(xiàn)3.8KW的輸出（最小2.95KW）2.

43、 射頻采樣監(jiān)視3. 過熱保護圖2-4 低占空比放大器原理框圖發(fā)射機接口原理框圖如圖2-5所示，主要功能是：1. 分離P1P2P3：使得P1P3能從SUM天線發(fā)射，P2從CONTROL天線發(fā)射2. 隔離收/發(fā)射頻3. 提供狀態(tài)信息圖2-5 發(fā)射機接口原理框圖2.1.4接收機接收機由三塊接收機模塊RECEIVER MODULE和接收機接口RECEIVER INTERFACE組成。接收機原理框圖如圖2-6所示，主要功能是：1. 將接收的1090MHz信號與1030MHz信號混頻，產(chǎn)生60MHz中頻。2. 產(chǎn)生時鐘是16MHz 8位的數(shù)字視頻。圖2-6 接收機原理框圖 接收機接口原理框圖如圖2-7所示

44、，主要功能是：1. 功分：把發(fā)射機驅(qū)動模塊送來的1030本振信號（連續(xù)波）平分為三路，分別送給三個接收機2. 鑒相：提供單脈沖符號位3. 相位檢測和校正圖2-7 接收機接口原理框圖2.1.5點跡錄取點跡錄取部分由模式產(chǎn)生器板、控制和自檢插件板、定時和視頻插件板、控制和監(jiān)視器插件板、應答譯碼器板、監(jiān)視處理器插件板、現(xiàn)場服務接口板、分配板、母板組成。目標報告的處理包括以下步驟1. 點跡的相關、組合2. 計算各組的距離、方位、A模式代碼、C模式代碼3. 如果有足夠的點跡，則生成目標報告（航跡）2.1.6風扇與電源由4個風扇、發(fā)射機電源PSU1、多路輸出電源PSU2和風扇告警檢測板FAN FAIL P

45、EC組成。風扇：對詢問機箱吹風散熱。PSU1：產(chǎn)生52V，供給發(fā)射機框。PSU2：產(chǎn)生+28V，供給風扇和射頻切換單元；產(chǎn)生+5V、-5V、+15V、-15V，供給發(fā)射機框。FAN FAIL PEC：當有風扇故障時產(chǎn)生告警信號。2.2天線天線是用來輻射詢問器發(fā)射的射頻信號，并由輻射陣子向外輻射，二次雷達天線為大垂直口徑天線。它采用了余割垂直波瓣的單脈沖SSR天線，開式陣列結(jié)構(gòu)以減弱風的阻力。天線的輻射孔徑由420個陣子組成，排列成35個柱，左右各17個(包括中心柱)，一個向后的輻射器，裝在天線的背后。在發(fā)射頻率為1030MHz上，采用了3脈沖詢問旁瓣抑制，產(chǎn)生兩個獨立的輻射波瓣、。在接收頻率為

46、1090MHz上，采用了接收機旁瓣抑制(RSLS)， 產(chǎn)生三個獨立的輻射波瓣、。2.3維護顯示終端2.3.1CMSCMS采用個人計算機，使用COSSOR公司提供的軟件，界面如圖2-8所示。在正常情況下，MSSR系統(tǒng)接收控制并提供狀態(tài)監(jiān)視和故障隔離數(shù)據(jù)以交叉配置送到SCDI。該監(jiān)控系統(tǒng)主要提供以下功能：1. 監(jiān)視設備的工作狀態(tài)2. 提供故障隔離菜單3. 提供通道轉(zhuǎn)換4. 提供APM測量5. 修改適配數(shù)據(jù)圖2-8 CMS軟件界面圖2-9 CMS顏色含義2.3.2LDRP本地顯示錄像和回放，通過LDRP可以檢查雷達的威力范圍和信號質(zhì)量，信號是否有丟失現(xiàn)象。LDRP功能包括：1. 系統(tǒng)性能的實時監(jiān)視（

47、維護人員）2. PPI/VCM顯示3. 錄像4. 回放5. 數(shù)據(jù)拷貝LDRP的輸入如圖2-10所示，包括原始視頻、雷達數(shù)據(jù)、觸發(fā)信號和方位信息。圖2-10 LDRP的輸入本單元術語解釋如下表所示：ALC自動電平控制APM天線波瓣測量CMS控制和監(jiān)視系統(tǒng)LDRP本地顯示錄像和回放VCO壓控振蕩器課堂測試1. 雷神二次雷達發(fā)射機由、和組成。2. 雷神二次雷達接收機接口的功能是、相位檢測和校正。3. 雷神雷達天線采用了波瓣的單脈沖SSR天線，開式陣列結(jié)構(gòu)以。4. LDRP的輸入信號：、和方位信息。第三單元雷神雷達的運行維護單元重難點1. 了解日常運行維護內(nèi)容及標準，形成系統(tǒng)的維護意識。2. 掌握雷達

48、的常用的操作步驟及注意事項。3. 通過實際故障案例分析，介紹常見的故障及其處理方法。注意強調(diào)在故障處理時需嚴格遵守規(guī)章制度和處理流程。專業(yè)知識概述3.1日常維護3.1.1日維護1.檢查雷達機房溫濕度2. 檢查CMS是否有告警3. 檢查LDRP是否正常4. 檢查ADGU是否正常5. 備份前一天的雷達雙通道日志3.1.2周維護1. 做日維護所做工作2. 切換雷達通道3. 檢查雷達天線變速箱油位4. 檢查雷達天線變速箱油溫3.1.3月維護1. 做周維護所做的工作2. 檢查雷達雙通道發(fā)射機發(fā)射功率3. 檢查雷達直流電源電壓3.1.4季維護1. 做月維護所做的工作2. 測量雷達雙通道發(fā)射機發(fā)射功率3.

49、測量雷達雙通道反射脈沖寬度和電壓4. 清潔設備所有濾網(wǎng)5. 清潔發(fā)射機風扇3.1.5年維護1. 做季維護所做的工作2. 測量天線駐波比3. 更換天線變速箱潤滑油3.2常用操作3.2.1雷達開關機一、雷達開機步驟1. 開啟電源配電柜內(nèi)總開關、分開關2. 置ANTENNA DRIVE CONTROL開關處于RUN3. 開啟ADGU4. 確認ABB狀態(tài)為開啟，并且為遙控狀態(tài)5. 開啟兩部詢問器6. 開啟LDRP7. 開啟CMS8. 檢查CMS配置： 1、進入CMS控制模式后點擊TURNING GEAR，進入TURNING GEAR CONTROL，設置inverter mode 為remote，然后

50、設置CMS motor setting -start，ADG select -auto2、右鍵點擊Tx，進入MIPcontrols，確認處于第二種模式3AC-180LOW3、將CMS兩路詢問機的RF均置于“ON”位二、雷達關機步驟1. 置備用詢問器RF于“OFF”位2. 置主用詢問器RF于“OFF”位3. 關閉主、備用兩路詢問機電源4關掉CMS5. 關閉LDRP6. 關閉ADGU7. 關閉ADCU8. 關閉電源配電柜內(nèi)分開關、總開關3.2.2天線馬達初級變速箱潤滑油更換1. 提前三天做好設備停機申請2. 準備機油：型號MOBIL GEAR SHC 460 合成油，初級變速箱約需21L,次級變速

51、箱約需60L，共需準備機油5桶，18L/桶3. 確認加油工具完好，檢查牛油槍。工具如下：內(nèi)六角整套、加油泵及管線、固定板手一套4. 按照雷達停機步驟進行停機。注意拿下安全鎖匙，關閉ABB變速器的三相電源5. 使用內(nèi)六角扳手打開初級變速箱的放氣口的螺絲（圖3-1）初級變速箱放氣口圖3-1初級變速箱放氣口6. 使用內(nèi)六角扳手打開初級變速箱的排油口的螺絲（圖3-2），排出機油初級變速箱排油口圖3-2初級變速箱排油口7. 排光機油后，擰回排油口的螺絲，使用扳手打開初級變速箱進油口的螺絲（圖3-3），使用加油泵進行加油初級變速箱進油口圖3-3初級變速箱進油口8. 通過油位指示器（圖3-4）可知油已加滿，

52、擰回進油口的螺絲，然后擰回放氣口的螺絲初級變速箱油位指示器加牛油口圖3-4油位指示器3.2.3錄取器閃存復位注意：為防止靜電對板上CMOS器件的損害，對錄取器進行任何操作都必須采取防靜電措施！更換詢問機錄取器（Plot Extrator Processor PEC）（原來不工作于本通道）或更換錄取器電池,會造成其閃存內(nèi)的參數(shù)改變或丟失，導致雷達無法正常啟動。此時，必須對該錄取器進行復位，并導入本地的經(jīng)過調(diào)試的參數(shù)。程序如下：圖3-5錄取器主板1. 卸下通信子板，確認子板上的跳線和端口芯片與原子板一致，確認主板上的跳線與原主板一致（更換備板時）2. 拔下備用主板上 POWER FROM BATT

53、ERY的跳線，插在PC CMOS RAM RESET JUMPER上，如圖3-5，等待10-15分鐘（不用卸下電池，等待時間稍微長一點是為了讓CMOS徹底清空）3. 拔下PC CMOS RAM RESET JUMPER上的跳線，插回POWER FROM BATTERY，回裝子板4. 備用PE板裝上詢問機，確認連接正常后加電初始化時，系統(tǒng)識別到錄取器參數(shù)變化后，將以工廠默認參數(shù)以單通道形式啟動，自動連接到單通道現(xiàn)場。此時CMS左上角單通道現(xiàn)場（SSR）會變成綠色。正常雙通道狀態(tài)下，A通道的Node ID 是1，B通道的Node ID 是9，為了防止NodeID與另一通道發(fā)生沖突，單通道時，默認的

54、NodeID被設為3。5. 在CMS選擇單通道現(xiàn)場，以Controller身份登錄，單擊右下角的“remote link”，彈出“Set Remote Node ID”并輸入正常的ID號（A通道的Node ID 是1，B通道的Node ID 是9），該通道將脫離單通道現(xiàn)場，重新連接到雙通道現(xiàn)場6. 選擇CMS左上角的雙通道現(xiàn)場，選擇“TransparentMode”,以“file”形式依次導入四個.TMC文件（建議按以下順序?qū)耄篔YA_REF.TMC、JYA_DEF.TMC、JYA_*OBA.TMC、JYA_POW*.TMC，其中*分別代表不同的通道）。JYA_REF.TMC為反射物數(shù)據(jù)文件

55、，兩個通道一樣；JYA_DEF.TMC為基礎配置數(shù)據(jù)文件，兩個通道一樣；JYA_*OBA.TMC為OBA表數(shù)據(jù)文件；JYA_POW*.TMC為功率配置數(shù)據(jù)文件。每個文件導入后要執(zhí)行WSP命令寫盤，四個文件完全導入后執(zhí)行RE命令復位。若導入數(shù)據(jù)后雷達仍不能正常啟動，可重復執(zhí)行本步驟,至能正常啟動7. 觀察該通道狀態(tài)，必要時用“Date and Time”重新設置系統(tǒng)時間并復位該通道。3.2.4參數(shù)調(diào)整一、輸出功率調(diào)整對發(fā)射機接口組件上的衰減器AT1（在現(xiàn)場設置）進行調(diào)整，控制其輸出功率。二、相位調(diào)整調(diào)整安裝在母板上的RV1電位器，可對三通道進行相位調(diào)整。三、電源電壓調(diào)整表3-1電源電壓調(diào)整調(diào)整電壓調(diào)整位置50VPSU TX模塊的電位器-5.2VPSU2模塊的R