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1、新一代天气雷达系统故障汇总表站名：广州雷达站 型号：CINRAD/SA一、发射机部分1.发射机功率陡降1.1故障现象描述及发生时间在2008年3月之前一段较长的时间里，广州雷达发射机系统处于一个相对稳定的状态，发射机峰值功率保持在700kw左右，符合国家局大气探测中心不低于650kw的要求。3月15日，发射机峰值功率突然从原来的700kw掉到600kw左右，通过调整可变衰减器勉强达到630kw后再也调不上去，并且功率的波动幅度也明显大于前期，偶尔出现“LIN CHAN TEST SIGNALS DEGRADED”的报警信息，除此以外，雷达系统没有其它故障报警指示，脉冲重复频率等一系列指标也无异
2、常。1.2故障分析思路结合实际故障现象分析，可以初步判断：故障出在全固态调制器的几率不大。因为故障一旦发生在全固态调制器，加在速调管阴极的脉冲调制将出现紊乱或无法提供脉冲变压器初级所需的24002750V的脉冲高压，从而导致脉冲重复频率等指标出现异常，或者使速调管的输出功率降得很低甚至没有输出，而不会像此次现象，功率依然能稳定在630kw这样一个“相对较高”的水平上。1.3排除方法由上述分析可知，故障发生在高频放大链的几率较高，所以故障检测的重点应放在高频放大链上，根据高频放大链的信号流程，进行跟踪检测、故障隔离。1.3.1 高频输入信号的检测高频输入信号是来自频率源J1口的RF DRIVE（
3、射频激励信号），该信号频率为2.73.0GHz（广州雷达站的发射频率为2.885GHz），通过一条电缆直接馈入到高频激励器，作为射频载波。拧开电缆与J1的接口对射频激励信号进行测量，测得峰值功率为10mW，脉冲宽度约为10us，说明高频输入信号正常。1.3.2 高频激励器的检测高频输入信号经激励器内部的MMIC放大器以及PH2731-20M、PH2731-75L功放管进行放大，用于驱动高频脉冲形成器。用功率计测得激励器实际输出信号为48w，示波器测得输出波形如图1.3.2.1，输出的驱动脉冲波形几乎完美，再结合输出功率可以判定，高频激励器性能良好。图1.3.2.1高频激励器输出波形1.3.3
4、高频脉冲形成器的检测高频脉冲形成器主要是输出功率、波形、频谱符合要求的高频脉冲，要求输出高频峰值功率大于15w，输出窄脉冲1.570.1us，宽脉冲4.55.0us，输出脉冲前后沿0.12us。用示波器测量低仰角时的窄脉冲信号，如图1.3.3.1，由实际波形可以看出，输出窄脉冲的上升沿中部出现了一个“拐点”，脉冲宽度为1.4us，明显小于标准输出脉宽的1.57us。由此，我们基本可以判定，故障出在高频脉冲形成器3A5上。图1.3.3.1高频脉冲形成器输出波形脉冲形成级的原理框图如图1.3.3.2所示，功率分配器将高频输入信号一分为二，两只调制器分别对两路信号进行脉冲调制。其中，下面一路高频脉冲
5、较上面一路在时间上略有延迟，相位经过移相器后也略有滞后，时间延迟和相位滞后的目的是为了补偿速调管放大器在脉冲前后沿的相位失真，而脉冲形成驱动器负责对脉冲形成级的两个调制器进行控制。根据以往的维修经验可知，驱动器电路中JLQ-7 9504和JLQ-7 9507两块芯片的老化、损坏以及电路中没有添加滤波电容都会容易造成上升沿的“拐点”现象。从功率计算方面分析，因为上升沿出现了“拐点”，其占有的时间相对较多，导致脉宽减小，脉冲信号的占空比D（D（/T）*100%=（*f）*100%，f为脉冲重复频率）也随之减小。无论是功率计还是雷达系统机内的功率参数显示，都与占空比成正比例关系，占空比的减小必然导致
6、发射功率的下降。 调制器 RF IN 隔离器 RF OUT 移相器 调制器 功率分配器 功率合成器 高频取样信号图1.3.3.2高频脉冲形成级原理框图1.3.4 其他部件的故障检测及排除可变衰减器，由功率计、示波器检测可知，调节可变衰减器，峰值功率以及发射脉冲包络的波形跟随着改变，由此说明可变衰减器性能完好；速调管放大器，一旦损坏，发射功率就会降得非常的低甚至没有输出，所以此次出现的这种现象，故障肯定不会是由速调管引起的；电弧/反射保护组件，起监测高频电弧及高频反射检波包络幅度的作用，如果超限，将立刻切断高压，而不会出现发射功率陡降但仍有部分输出的情况。1.4 故障排除更换高频脉冲形成器3A5
7、，重新测量输出波形，上升沿“拐点”消失，脉冲宽度为1.57us，用功率计测得发射峰值功率为710kw，大于要求的650kw，拷机48小时，输出功率稳定，故障排除。1.5 更换器件名称高频脉冲形成器3A52. 开关组件芯片烧坏导致无法加高压2.1 故障现象描述及发生时间2008年5月31日21:22，广州雷达突然死机，具体报警信息为：FILAMENT POWER SUPPLY OFF、STANDBY FORCED BY INOP ALARM、KLYSTRON FILAMENT CURRENT FAIL、TRANSMITTER RECYCLING、FILAMENT POWER SUPPLY VOL
8、TAGE FAIL。同时，速调管灯丝电压表头指示读数为零，灯丝电源故障灯亮，雷达无法运行。2.2 故障分析思路由报警信息和故障现象可以初步判定，故障应该发生在灯丝电源上。对灯丝电源进行全面检查，发现保险丝熔断，其它芯片、元器件等均无发烫或烧焦迹象。更换保险丝后重新开机，“速调管灯丝电流故障”报警解除，但发射机高压仍加不上，并伴随有“发射机过压”和“回授充电器故障”两个新的报警产生。对灯丝电源进行测量，ZP2、ZP3、ZP4输出端口对应的+5、+28、+15电源输出正常，ZP5、ZP6、ZP7等其它几个典型测试点的输出波形均正常。综合测量结果和新产生的报警分析，更换保险丝后，灯丝电源上的报警已经
9、解除，且输入输出信号正常，则故障源很可能出现在灯丝电源下级的模块上，因为下级模块的损坏导致瞬时电流过大，从而烧毁了上一级灯丝电源的保险丝。由发射机局部的原理框图可以看出，灯丝电源下级的模块是灯丝中间变压器、高压脉冲变压器、灯丝变压器、充电变压器、充电开关组件、调制组件等等。根据经验，一般变压器损坏、烧毁的几率都是比较小的，除非是变压器里面的绕组因为受热熔化了漆包线等原因造成短路。而事实上，高压脉冲变压器、灯丝变压器、充电变压器全部浸泡在油箱中，油箱具有良好的循环散热系统，变压器油具有良好的介电强度（不小于20/2.5）,同时现场也没有浓烈的烧焦气味，所以基本上也可以排除变压器烧毁的情况。最后，
10、结合报警信息“发射机过压”和“充电故障”，大概可以将故障定位在充电开关组件上。2.3 排除方法2.3.1 充电触发信号首先，对开关组件的充电触发信号进行测量。充电触发信号是一个幅度为1015，脉宽为10的被延时了的矩形波，由开关组件的ZP1测试点输出，用示波器测量，没有任何信号输出，进一步可以确定故障就在开关组件上。查看充电控制板3A10A1的原理图，先检查充电触发信号。充电触发信号从XS1接口的12针、31针输入，经过接收器N3和TTL/CMOS电平转换器N4（4504），再送至D1（CD4049UBCN）的第5脚后由ZP1测试点输出。经示波器测量，N3的1脚、2脚波形正常，说明从XS1接口
11、12针、31针送过来的输入信号没有问题；N3的3脚、N4的2脚输出信号也正常，但ZP1测试点没有充电触发信号输出，说明故障极有可能出现在D1上。更换D1后再用示波器测量，ZP1测试点输出一个脉宽为10.87，幅值为14.00的标准触发信号。重新开机，仍出现“发射机过压”、“充电故障”的报警，限制加高压。2.3.2 故障检测信号针对充电触发信号已经正常，但仍有报警限制加高压的现象，考虑到有可能是因为故障检测电路的损坏导致报警的死循环，所以检查充电故障的检测信号。查看故障检测信号原理图，充电故障检测信号从XS1接口的5针、24针输入，经过D15（CD4049UBCN）、D16（CD4049UBCN
12、）后进入检测电路。更换D15和D16后重新开机，高压仍然加不上，但“发射机过压”、“充电故障”两条报警信息已经消除，说明D15、D16确实已经损坏。2.3.3 充电使能信号最后查看充电使能信号。根据其原理图，充电使能信号从XS1接口的15针、34针输入，经过光电耦合器N9（TLP521）、二输入与门D2（CD4081）和反向缓冲器D3（CD4049UBCN）后由测试点ZP2输出。经测量，没有使能信号输入。使能信号没有输入的原因有两个，一个可能是主控板根本就没有把使能信号送过来，第二个可能是因为N9、D2、D3芯片烧毁，拉低了使能信号的电平。先测量主控板上输送过来的使能信号，输出正常。再更换开关
13、组件电路板上的N9、D2、D3芯片，重新开机，无报警信息，加高压，雷达运行正常，连续拷机48小时，无任何异常情况，故障彻底排除。2.4 更换器件名称4504芯片、CD4049UBCN芯片、光耦P521芯片3.调制器真空开关漏气3.1故障现象描述及发生时间2002年8月1日-2003年6月15日，广州CINRAD/SA雷达发射机系统平均每个月发生一次大面积烧坏控制信号平衡发送/接收芯片的故障，造成发射机加不上高压或没有发射功率。 故障报警信息：每次故障发生首先报警TRANSMITTER HV SWITCH FAILURE，有时伴随出现FLYBACK CHARGER FAILURE。如果高频激励放
14、大器3A4或脉冲形成器3A5等主放大链故障则出现与功率相关的报警，如TRANSMITTER PEAK POWER LOW、ANTENNA POWER BITE FAIL、LIN CHAN RF DRIVE TST SIGNAL DEGRADED等。严重时，还可能烧坏其它控制电路的接口芯片，这时则会出现报警XMTR/DAU INTERFACE FAILURE、TRANSMITTER INOPERATIVE等。发射机故障指示灯显示：发射机过压、发射机不可操作等故障指示灯亮；高压打火严重时，28V电源会自动保护，则出现发射机故障显示面板灯全亮的现象。表头指示异常的有：人工线电压表头指示为0，但低压电
15、源、灯丝电流、聚焦线圈电流的表头指示却正常。异常性能参数包括：RFD1、RFD2、RFD3实测值显示异常（均为-33），天线和发射机的峰值功率异常低，平均功率为0。3.2 故障分析思路基本分析步骤是：首先，用示波器检测触发控制信号，包括充电触发信号MOD CHARGE TRIG放电触发信号 MOD DISCHARGE TRIG以及高频驱动触发信号RF DRIVER TRIGD等，注意测量时要掌握信号的传输路径，即从硬件信号处理器（HSP）输出端，再到发射机主控板输出端，最后到达发射机各功能模块的触发信号接收端口，逐一测量上述触发信号是否正常到达。然后,处理人工线电压为零的问题，原因通常出在调制器系统的充电开关组件3
