錢繼成 楊海龍

摘要：通過總結(jié)近幾年來引起新一代多普勒天氣雷達(dá)接收系統(tǒng)的主要故障，根據(jù)接收分系統(tǒng)的工作原理和信號流程，對典型故障進(jìn)行分析，講述分析過程和排除方法，對機(jī)務(wù)員處理接收分系統(tǒng)故障有一定幫助。

關(guān)鍵詞：新一代多普勒天氣雷達(dá)；接收機(jī)；故障

引 言

隨著新一代天氣雷達(dá)的布網(wǎng)完成，雷達(dá)系統(tǒng)的技術(shù)保障就成為一項(xiàng)系統(tǒng)工程且是發(fā)揮其效益的根本保證。新一代多普勒雷達(dá)接收分系統(tǒng)將來自天線饋線分系統(tǒng)的射頻回波信號進(jìn)行低噪聲放大、混頻、中頻數(shù)字處理，為數(shù)字信號處理分系統(tǒng)提供所要求的16位正交I、Q數(shù)據(jù)；并為保證雷達(dá)系統(tǒng)具有全相參特性，提供高頻率穩(wěn)定度的各種信號源。TR管和PIN開關(guān)對接收機(jī)起保護(hù)作用，在發(fā)射脈沖期間，它們將大功率的主波脈沖衰減掉，保證泄漏的主波功率不超過接收機(jī)限幅低噪聲放大器所能承受的范圍。在發(fā)射脈沖過后，回波經(jīng)T/R管、PIN開關(guān)和串入式波導(dǎo)噪聲源送入射頻接收機(jī)，在射頻接收機(jī)里進(jìn)行二次下變頻，將回波載頻降到60MHz。中頻數(shù)字接收機(jī)對60MHz的回波信號進(jìn)行中頻直接采樣，然后對采樣后的信號進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到正交的數(shù)字零中頻信號，再通過數(shù)字匹配濾波后送給信號處理系統(tǒng)。頻率源是一個(gè)直接合成源，它的作用是產(chǎn)生接收機(jī)和雷達(dá)系統(tǒng)所需的各種頻率本振信號、相干時(shí)鐘及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號，激勵(lì)源分機(jī)主要產(chǎn)生發(fā)射機(jī)所需的發(fā)射激勵(lì)信號及雷達(dá)系統(tǒng)的自檢信號。

1 接收系統(tǒng)故障分析方法

1、 接收機(jī)大部分為高頻電路，包括自制件和外購件，模塊內(nèi)部電路維修相對復(fù)雜，需要有一定的高頻電路基礎(chǔ)，省、臺站只需將故障定位到模塊級，可通過更換模塊備件來排除故障。

2、 需要熟練了解接收機(jī)內(nèi)部信號流程和示波器、頻譜儀的使用方法。

3、 CC雷達(dá)接收機(jī)排除故障的方法是通過測試模塊的波形，主要是通過信號輸出功進(jìn)行判斷模塊的正常與否，步驟一般為有源器件首先檢查電源是否正常，逐漸縮小故障范圍，并最終確定故障模塊。

2 下面對接收分系統(tǒng)主要參數(shù)的故障原因、處理過程、檢測方法進(jìn)行詳細(xì)介紹：

2.1 噪聲電平偏低故障

主要原因： 噪聲電平是反映接收機(jī)前端工作狀態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)，1μs正常范圍為6～9dB。由于一本振功率降低會造成前端混放的工作狀態(tài)改變，造成接收機(jī)噪聲電平和噪聲系數(shù)的改變，從而影響接收機(jī)的靈敏度，降低雷達(dá)的探測范圍。

排除方法：

1、斷開射頻接收分機(jī)和中頻接收分機(jī)（接收通道）之間的中頻電纜，在終端上觀察噪聲電平（正常值為3dB左右）來判斷中頻數(shù)字接收機(jī)工作是否正常；如果異常，則認(rèn)為中頻數(shù)字接收機(jī)故障。

2、用頻譜儀測試頻率源至接收前端的一本振頻率及輸出功率（正常值≥9 dBm），如果功率明顯降低，判斷一本振有故障。

3、打開接收機(jī)頻率源，使用頻譜儀測試?yán)走_(dá)100MHz晶振輸出（正常值為≥10dBm）判斷晶振工作正常；如果輸出功率較小，更換晶振備件。

4、使用頻譜儀測試?yán)走_(dá)C波段頻標(biāo)輸入功率（正常值≥9 dBm）判斷頻標(biāo)綜合中100MHz功分電路正常；如果測試功率較小，則檢查頻標(biāo)綜合中100MHz功分電路或更換頻標(biāo)綜合模塊。

5、使用頻譜儀測試?yán)走_(dá)C波段頻標(biāo)輸出信號功率（正常值≥9 dBm），判斷C波段頻標(biāo)故障。

另外：如果檢測到一本振至接收前端的輸出功率正常（≥9dBm），二本振輸出功率也正常（≥7dBm），可基本判斷為接收前端混頻器出現(xiàn)故障。打開混放器蓋子，用三用表測量各放大器工作電壓（4.6v～5.0v），如果發(fā)現(xiàn)異常則更換該放大器。

2.2 特性曲線異常，噪聲電平正常

主要原因： 由于DDS功率降低造成輸入到接收前端實(shí)際功率與軟件記錄的功率差異非常大，大功率時(shí)達(dá)不到要求，造成曲線頂部上不去，達(dá)不到最大值。

1、在終端上觀察接收機(jī)噪聲電平（正常值為6～9dB），標(biāo)定噪聲系數(shù)（正常值為≤4.0dB），如果都正常，則接收機(jī)前端正常。

2、檢查接收機(jī)電源的保險(xiǎn)絲。

3、將接收機(jī)設(shè)置到強(qiáng)度定標(biāo)狀態(tài)，選中功率最大值進(jìn)行標(biāo)定。此時(shí)使用頻譜儀測量標(biāo)定/BITE分機(jī)的“標(biāo)定出”（XS03）輸出功率，小于≥0dBm異常。

4、使用頻譜儀測量標(biāo)定/BITE分機(jī)的“限幅出”（XS06）輸出功率（正常≥5dBm）。如果此測試點(diǎn)功率正常，則可判斷為標(biāo)定/BITE分機(jī)數(shù)控衰減器損壞或給數(shù)控衰減器供電的電源穩(wěn)壓器1壞或監(jiān)控分機(jī)發(fā)到接收機(jī)的衰減碼不對。打開標(biāo)定/BITE分機(jī)，使用三用表測量數(shù)控衰減器的供電電源（+5V，-5V），如果異常，更換電源穩(wěn)壓器1模塊。若電源正常，更換數(shù)控衰減器，如果此后仍然不正常，可判斷為監(jiān)控分機(jī)發(fā)到接收機(jī)的衰減碼不對，更換數(shù)據(jù)接口板。

5、使用頻譜儀測量激勵(lì)源分機(jī)的“信號出”（XS13）輸出功率（正常≥-10dBm），如果此測試點(diǎn)功率正常，則可判斷為標(biāo)定/BITE分機(jī)中限幅放大器或給限幅放大器供電的電源穩(wěn)壓器1壞。使用三用表測量限幅放大器的供電電源（+12V），如果異常，更換電源穩(wěn)壓器1模塊。若電源正常，判斷限幅放大器壞，更換限幅放大器備件。

6、打開接收機(jī)激勵(lì)源分機(jī)，使用頻譜儀測試射頻放大器（CXADD-5.4）DDS測試信號的（J1端）輸出功率（正?！?5dBm），如果此測試點(diǎn)功率正常，判斷調(diào)制開關(guān)或隔離器壞，更換調(diào)制開關(guān)或隔離器備件。

3 小結(jié)

根據(jù)目前國家局雷達(dá)觀測運(yùn)行相關(guān)規(guī)定，目前全國新一代天氣雷達(dá)均為長時(shí)間不間斷運(yùn)行，對雷達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行和整體性能是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，同時(shí)對雷達(dá)保障也提出了更高的要求，掌握各分系統(tǒng)的工作原理以及故障的排除處理方法，對于保障新一代天氣雷達(dá)的穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的意義。

（作者單位：161441黑龍江省農(nóng)墾九三管理局氣象臺、161435黑龍江省農(nóng)墾七星泡氣象站）