雷神雷达通过视频时钟板进行正北校准的方法

梁朝辉

摘 要：二次雷达的正北标记对二次雷达的运行极其重要，只有确定了参考方向，二次雷达的点迹录取器才能准确的找出雷达目标相对雷达站的方位和距离。文章主要介绍正北标志的重要性、雷神雷达通过视频时钟板来调节正北标志的方法、并延伸扩展雷神雷达的视频时钟板的其它功能。希望通过这篇文章，跟大家分享本人在工作中对雷神雷达的一些工作经验。

关键词：视频时钟板；正北校准；雷神雷达

中图分类号：TN958 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）09-0116-03

Abstract： The correct north mark of the secondary radar is very important to the operation of the secondary radar. Only when the reference direction is determined， can the spot track recorder of the secondary radar accurately find the azimuth and distance of the radar target relative to the radar station. This paper mainly introduces the importance of the north mark， the method of Raytheon radar adjusting the north sign by video clock board， and extends the other functions of Raytheon radar video clock board. Through this article， I hope to share with you some of my work experience on Raytheon radar.

Keywords： video clock board； north calibration； Raytheon radar

1 研究背景

随着民航空管事业的发展，目前基本所有的管制片区已经满足雷达管制条件。由于民航雷达的运行可靠性强、可覆盖的范围大，雷达成为空中交通管制的重要设备。雷达管制大幅度缩小了飞机飞行间隔，更有效的利用了空域，尤其在这个航班量持续增长而航班正常性要求却更加严格的环境下，空域的有效利用显得更为重要。而雷神CONDOR MK2D型雷达的开放运行多已超过十年，按常规民航雷达正常十五年的设备生命周期，目前这段时期正是处于故障频发的时期。此次南宁雷神CONDOR MK2D型雷达因天线系统的维修而需要重新进行正北方向的校准。正北标志的调节可以使得雷达目标融合正常，只有找到准确的正北标志，二次雷达的录取器才能正确的输出目标相对二次雷达站的方位和距离，同时多部雷达系统的雷达数据在自动化终端才可以更好的进行目标融合处理而不出现假目标，影响管制员的工作。

雷神雷达的信号流程主要是通过模式产生器（Mode Generator PEC）分别产生A/C模式的脉冲加载到驱动模块（Driver Module）产生的1030MHz的驱动信号，再送往低占空比放大器（LDPA）进行两次的功率放大从80W放大至3.8kW，传输至发射接口单元（TX Interface）再通过射频切换单元（RFCO）经天线进行发射对航空器发出询问；航空器收到询问脉冲，会分别根据收到的A/C模式的询问应答识别码和高度码的数据经天线返回至雷达询问机柜。应答数据从天线经射频切换单元（RFCO）传输至发射接口单元（TX Interface）后会通过环流器到∑、△、Ω接收机（Receiver），应答信号再在接收机接口单元（RX Interface）与驱动模块（Driver Module）产生的1030MHz的本振信号产生混频得到60MHz的中频信号传输至视频时钟板（Video and Timing Board），在视频时钟板（Video and Timing Board）作数据处理，产生合成目标后送到应答解码板（REPLY DECODER）作和视频幅度处理及和差比处理，再经点迹录取器（Plot Extractor）产生各种格式的飞机点迹输出而在各个数据口进行数据输出。

雷神CONDOR MK2D型雷达的视频时钟板（Video and Timing Board）在询问机里主要实现以下功能：产生8bit、16M的时钟信号；在发射机和接收机内分配时钟信号；产生方位补偿数据；接收量化视频和相位检波数据；产生合成目标；产生自检目标数据；分配方位数据；按要求产生合成的方位模式代码和触发；作为接口从接收机接收信号和从模式产生器的时间控制至应答解码板；方位数据、触发和时钟的监视；发送APM触发信号至模式产生器启动APM；雷达系统的软件复位。

2 正北校准的意义

正北校准，就是一个方向的参考标准，类似于我们在测高度的时候需要商定一个参考标准，这个海平面就作为参考标准。所以正北校准，就是我们在方向上确定以正北方向为基准方向而对设备进行的方向校准。

確定二次雷达的正北基准对二次雷达系统的应用使有着重大意义，因为只有确定了基准方向，二次雷达系统的点迹录取器才能根据基准方向加上偏离基准方向的方位偏差角度从而正确的计算当前目标相对于雷达天线的方位。每一部雷达都可以扫描其作用半径范围内的空域目标，而为了在自动化终端进行目标的融合处理，需要确定统一的正北基准方向，多部雷达的目标才可以在自动化相互融合而不产生目标分裂等假目标。

3 雷达角度的作用及产生过程

雷达天线的扫描脉冲向空域四周发射，捕获飞机目标后，飞机目标接收到雷达的询问经内部处理之后发射应答脉冲。飞机的应答脉冲与雷达的询问脉冲间存在一个基准轴偏置角。基准轴偏置角的作用是通过偏置角的调整得到飞行目标相对雷达的准确方位角。

基准轴偏置角OBA表是由一系列由和差比数值SDR （Sum/Difference Ratio）与天线瞄准轴之间的偏差得到的表格数据。通过处理接收到的∑波束与△波束进行数据处理得到和差比SDR，再通过查找OBA表得到偏离瞄准轴角度的数值。所以目标方位实际是由单脉冲基准轴偏置角加上当前天线瞄准轴方位的角度？兹。

4 正北校准的原理及操作方法

4.1雷神雷达通过视频时钟板进行正北校准的原理

（1）先通过进入雷达系统的透明模式输入相应指令可以查看雷达系统内部设置的应答机方位偏置角角度。

（2）将视频时钟板的跳线开关重置为零，之后测试目标在显示屏上应答机的方位角度为初始角度。

（3）两个角度之间的差值就是设置视频时钟板的跳线开关所对应的角度。按一个圆周有360°，对应的方位脉冲计数值为16384。再按等比关系，算出两个角度之間的差值对应的方位脉冲的计数值。

（4）对这个所得的数值进行二进制的转化后得到一个14位的二进制数字串，参照设备维修技术手册，对应视频时钟板的14个跳线开关LK30-LK43。按短路为0，开路为1的设置规则对跳线开关进行相应的短接处理。

（5）将视频时钟板插回询问机卡槽位置，开启雷达询问机后在目标显示屏观察应答机目标方位是否校准完成，即观察雷达目标的航迹是否均匀分布在地图航线上。

（6）对另一通道的视频时钟板的跳线开关执行同样的操作，再插回询问机卡槽后开启询问机通道观察应答目标方位是否正常。

4.2 雷神雷达通过视频时钟板进行正北校准的操作

（1）先在之前标志放置应答机（Site Monitor）的地方放置应答机天线并开机应答机（Site Monitor），设置四字代码为7777，延时为2800us。

（2）以雷神雷达A通道为例，在雷神雷达的CMS上点击登录框后以控制者身份登录系统，在A通道单击询问机框选择进入透明模式后（Transparent Mode），在keyboard对话框选择enable输入，输入DDP 20 06指令可以查看之前雷达应答机方位的方位偏置角（Site Azimuth）设置值A为224.53°。

（3）关闭询问机机柜电源，从机柜抽出视频时钟板

（Video and Timing Board）板卡，戴好防静电手环将视频时钟板（Video and Timing Board）上的LK30-LK43跳线全部短接使得偏置值置零。其中设置规则是短路为0，开路为1。

（4）插好视频时钟板（Video and Timing Board）板卡至相应槽位，合上询问机电源开关，开启询问机，在雷神RMM上测量现在所得的应答机（Site Monitor）目标代码7777的方位角度B为246.25°。

（5）将方位角B减去方位角A得到偏差夹角C为21.72°，利用360°减去夹角C，然后算得偏置角D为338.28°。

（6）通过查找询问机设备维护手册资料，按一个周期360°存在有16384个ACPs方位脉冲，将所得的偏置角D代入换算算得对应的ACPs方位计数脉冲值（Azimuth Count Pulse）=15398.4987，取整为15398，转化为二进制数：11 1100 0010 0110（补齐至14位，若不够14位，在前面补0；此处已经满足14位，则不需要再补0）。此处14位二进制数字对应14个跳线开关的连接方式。

（7）关闭询问机，从机柜抽出视频时钟板（Video and Timing Board），将视频时钟板（Video and Timing Board）的LK30-LK43的跳线按11 1100 0010 0110顺序接好，其中的规则是短路为0，开路为1。

（8）之后插好视频时钟板（Video and Timing Board）至母板对应的卡槽位置，开启询问机，在雷达维护监控显示器RMM上查看目标航迹正确分布在地图的航路上。

（9）同样的，对另一个通道的询问机的视频时钟板（Video and Timing Board）进行同样等值的偏置角设置，切换至另一通道在线工作并在RMM上切换通道观察目标航迹分布情况。至此整个雷达系统恢复正常工作。

4.3 雷神雷达视频时钟板跳线的分工意义

雷神雷达的视频时钟板可以实现的功能还有很多，其中LK18、LK19可以共同设置同步方位旋转速度，其中00代表7.5rpm，10代表10rpm，01代表15rpm，11代表20rpm。LK23-LK27共同设置天线旋转速度。LK45允许合成目标数据在应答解码板直接接入系统。LK49-LK56共同设置空白视频延迟时间。LK57-LK63共同设置空白视频脉冲宽度间隔。另外，可以看到，如果需要调整设置雷达天线的转速，除了要在逆变器单元（Inverter Unit）设置调节天线的转速，还需要在视频时钟板（Video and Timing Boar

d）使用跳线改变LK18、LK19的连接方式才可以正常的投入使用。

5 结束语

通过此次雷神雷达的方位调整，即正北校准的操作在设备维护手册里并没有详细的操作指引，通过大家对维护手册的研读，在手册里查找到有效的信息并把其中的逻辑关系组织起来。综合来看，雷神雷达的运行相对其它雷达来说还是比较稳定的，已经走到了设备生命周期的后半阶段，我们前期理论知识的学习和积累将可能会在未来的五年内经受考验。在之后的工作时间，可以更多的利用时间学习这些维护手册的知识，慢慢的有效积累才可以在将来更多的承担维护任务。我们更多的参考应该是故障的维修过程中解决困难的思路，我们处理问题的出发点应该朝着更方便我们解决问题的方向出发。同时，拓宽思路，从新的角度去看待问题，从而能解决问题，这样的方法也可以应用到其它雷达的方向校准维护。

参考文献：

[1]Equipment Manual for Condor MSSR Interrogator 808136/008[Z].

[2]严浩.二次雷达与测试应答机相对位置的计算方法[J].空中交通，2015（5）：20-22.