天气雷达接收灵敏度低的分析与检修

来源:用户上传      作者: 许海龙,丑士连

　　摘 要 本文简要介绍了天气雷达接收系统组成及各部分的工作原理。对天气雷达接收机灵敏度比正常值偏低近20多dB的故障原因及检修过程进行了详细的叙述，本次故障检修的处理过程具有代表性，虽然在处理过程中走了些弯路，但它的分析与检修过程不仅适用于雷达，同样对其它雷达在处理接收灵敏度故障方面具有很好的借鉴作用，它可以为雷达维护、维修工作人员提供一些参考，以便能够快速准确的排查故障，使设备尽快恢复正常工作。
　　关键词 天气雷达；接收系统原理；故障分析与处理
　　中图分类号TN95 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0081-02
　　0 引言
　　天气雷达是新一代多普勒雷达CINRAD/CC，主要用于探测300km范围内的大面积降水，同时还可以测定降水云体发展的移动方向和速度，它在短时临近预报以及为领导决策服务中起者极其重要的作用。
　　1 天气雷达接收系统组成及各部分工作原理
　　接收系统是天气雷达的重要组成部分。雷达接收系统的作用是雷达所接收到的回波，并以在有用回波和无用干扰之间获得最大鉴别率的方式对回波进行滤波。天气雷达接收系统由接收机、接收监控组成，它们之间由两条多芯电缆和一条高频电缆相连接。多芯电缆接通直流电源、交流电源以及各类检测信号，而高频电缆则将接收机输出的Lg信号送到接收监控面板上作为监视用。
　　1.1 低噪声场效应放大器（场放）
　　场放用作接收系统的前置放大器，对微弱信号进行放大以提高接收机的灵敏度。低噪声场放由两级微波低噪声场效应管构成，电路内部采用二次稳压，因而对外电源要求低。电路输入输出端加有隔离器，以便与前后电路良好匹配。输入按最低噪声匹配，而输出按最大功率匹配。
　　1.2 预选器
　　它是一可调介质谐振器，能使回波信号顺利通过，而对通带以外的干扰和噪声有适当的抑制作用。
　　1.3 自频调支路
　　它由本振、功分-电调衰减器、混频器和鉴频器组成。它由馈线发射支路截至衰减器输出一信号到
　　混频器，混频后得到中频信号进入AFC鉴频器，经鉴频器处理后送出一误差电压去控制本振，使其振荡频率准确跟踪发射机的工作频率相差30MHz，以保证发射频率与本振频率之间恒为接收机中频中心频率30MHz。功分-电调衰减器组件则将本振功率分两路输出，一路到自频调部分的混频器，另一路到信号混频器。
　　1.4 信号混频器
　　它将回波信号和本振信号混频后产生30MHz的中频信号。
　　1.5 前中（前置中频放大器）
　　将信号混频器送出的中频信号预先进行放大，该放大器还备有近程增益控制电路，对近程回波进行抑制。
　　1.6 带通滤波器
　　将前置中放的信号进行滤波，然后将信号送入对数中放。
　　1.7 对数中频放大器
　　它是一种性能优良的抗过载电路，能有效的抑制杂波干扰，发现微弱的信号，定量测量回波信号。
　　1.8 视频放大器
　　将对中输出的视频信号通过运算放大器进行放大。
　　2 天气雷达接收灵敏度低的原因分析和检修
　　我单位的天气雷达最近在使用过程中发现，观测到的雷达回波强度和实际降水有明显的差别，通过对几次降水过程的总结分析以及和PUP终端回波进行比较后,，发现雷达回波明显偏弱20dB~30dB，这我们可以从故障处理前的雷达回波和故障处理后的雷达回波副图的比较中明显看出回波有偏差。正常情况下，雷达仰角为0.5°时，在雷达站中心附近应该明显看到地物回波，而在出现故障时什么也没有。根据雷达故障现象，我们对接收机的灵敏度进行了测试，测试结果为-86db,比正常值-109dB低了23dB，这就难怪弱回波看不到，强回波偏弱了。经过对接收机的工作原理进行分析后，发现场放的放大倍数和损失的dB数基本上接近，由此初步判断故障部位应为场放的问题。在更换新场放后，从新进行整机灵敏度测试，结果和更换前基本无的差别，调节预选器的可调介质有少许改变，但变化不大。再次对接收机各部分工作原理进行分析后，我们将怀疑点放在连接波导和转换关节上，难道是某段波导出现问题引起的。
　　处灌入信号，用示波器从对数中频放大输出处检测信号衰减情况，检测结果令我们感到百思不解的是一切正常，问题究竟出现在什么地方呢？，工作到此时让我们感到非常费解。我们及时和厂家取得了联系，并通报了检修过程，厂家一开始也感觉应该没有什么问题的，在进一步的沟通过程中，我们谈到新购买的场放的工作频率是否有问题，上面标注的是2 880MHz，而我们雷达的工作频率为2 830MHz，频率偏差较大时，这时厂家才告诉我们该雷达出厂时是2 830MHz，而在现场调试过程中已经改为2 880MHz，如果我们按照2 830MHz进行测试和调整时，由于接收机场放的工作频率偏差50MHz，这样的测试结果显然不正确，工作只有从头再来。从新调整雷达综合测试仪工作频率到2 880MHz，用示波器在对数检查点进行观察，按照接收机灵敏度的测试步骤，旋转衰减旋钮到示波器上的脉冲基本淹没时，调整预选器的可调介质，使脉冲值为最大，再进行衰减到基本淹没时，得到接收机灵敏度为-108dB和出厂值已基本吻合，这时再打开雷达进行观测，雷达一切恢复正常。
　　3 结论
　　通过这次故障的检修，充分说明了我们在工作中还有做的不够细致的地方，在雷达工作频率改变后没有及时将更改参数进行备注，导致了在故障检修过程中走了不少弯路。但同时我们也应该看到，这次故障检修的思路和步骤具是有很好的借鉴作用，它不仅对雷达维护人员提供了很好的参考，也让我们学习到了很多知识，以便在今后的工作中少走弯路，更快速准确的排查故障原因，使设备尽快恢复正常工作。
　　参考文献
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