（阿克苏地区人工影响天气办公室 新疆阿克苏 843000）
摘要：本文分析了X波段双偏振天气雷达接收机的设计方案以及工作原理，并对故障进行判断分析，以期为同行提供参考借鉴。
关键词：X波段双偏振天气雷达；接收机；故障；判断；分析
引言
天气雷达可以对云、雨等气象目标进行观测，是预警预报强对流天气最有效的探测设备。X波段双偏振天气雷达对于控测中小尺度的强对流天气具有非常精确的高时空分辨率，在气象预报中已取得了巨大的成绩，是当前处于国际前端的高科技项目，不但能够得到气象目标的幅度信息、相移信息，还可以根据偏振计算出气象目标的微物理场信息。
阿克苏地区位于新疆中部，天山山脉南麓，是全国最大的优质棉花产地及粮食和林果基地。阿克苏的红枣、核桃、苹果等林果享誉全国。同时阿克苏也是西气东输的主气源地，富含油、气煤等矿产资源。由于地处欧亚大陆深处，阿克苏具有典型的暖温带大陆性干旱气候特征。降水稀少，蒸发量大，气候干燥。春季干旱多大风，伴有浮尘扬沙天气，夏季多阵性雷雨天气，时有暴雨、冰雹等局部性强对流天气。阿克苏战略核心地位在经济快速发展中进一步提升，而气象预报预警就显得越发重要，气象探测数据的可靠性和稳定性，决定了气象预报水平是否能够得到提高。而获取气象灾害信息的探测设备离不开天气雷达的重要作用。本文结合天气雷达接收机的相关原理，分析了X波段双偏振天气雷达接收机的设计方案以及工作原理，并对故障进行判断分析，以期为同行提供参考借鉴。
1 X波段双偏振天气雷达接收机的组成和工作原理
1.1天气雷达接收机的组成及作原理
天气雷达接收机的组成部分包摓接收通道、频率源、激励源及监控单元等部分。接收机主要是为发射分系统提供射频激励信号，同时将回波信号两次下变频，从而得到60MHZ的中频信号，接下来数字中频接收机高速采样60MHZ，并将采样后的数字信号经由数字正交相干检波，得到I/Q信号，送往信号处理的分系统。接收的分系统中由监控单元对接收分系统进行功率的检测和故障的采集。
1.2频率源的工作原理
频率源采运PLL锁相倍频、直接合成以及PDRO等技术，并将各路的信号耦合一部分，送去监控单元进行故障的检测。将100MHZ的高稳定晶振信号作为基准源，所产生的高稳定高纯频谱100MHZ信号送至基准的单元，再经由倍频、分频及滤波等进行综合的处理，从而产生众多频率的信号源，其中有DDS时钟信号、中频数字接收机时钟信号、基准时钟信号和监控时钟信号，还有二本振信号。一本振信号是由晶振100MHZ进入PDRO倍频后得到8100MHZ。二本振信号是将100MHZ进行12次的倍频和滤波放大再滤波，从而得到1200MHZ。时钟信号则将100MHZ通过分频、滤波得到80MHZ信号后，经过6倍频，得到480MHZ，再最后5分频、滤波而得到96MHZ的数字时钟信号。
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2 故障判断分析
2.1雷达H通道终端无回波显示
出现这种情况的原因有：首先对激励信号、H通道X模块故障及H通道本振信号查看是否有故障存在。如果H通道没有回波，且特性曲线不正常， V 通道回波正常且特性曲线也正常的话，即判断为激励信号正常；V通道中的一本振和二本振接入到H通道，当终端 回波和特性曲性表现为正常的情况，那么X模块也是正常的，用频谱分析仪对频率源一本振H/V通道信号进行测试，如果一本振激励信号和所有的时钟信号输出的功率值都是正常的，那么就可以判断二本振V通道的功率是正常的。如果H通道的功率值小于正常的标准，那么就要检查二本振产生的电路。
2.2判断处理
对二本振故障灯报警进行分析，可以判断出是二本振信号出现了问题，雷达无回波显示，是二本振信号出现了问题因此会导致激励信号较小，发射功率达到所需要的数据，因此没有办法进行变频。在利用频普分析仪对故障进行判断时，测试的频段需设定在10KHZ-20GHZ之间。对二本振电路问题的检测，如果测试到其基准的信号输出功率是8.9dBm，即可判断晶振的信号输出是正常的；功分器正常输出的功率是2.1dBm，如果测出这个值即为正常；信号功率经衰减器为-1dBm，再经放大管后为17.5dBm，即可判断为是正常的；信号流向倍频电路所输出的1200MHZ的功率实际值为-9.5dBm，当倍频电路损耗值为23dB时，倍频电路输出的功率理论值为-5.5dB，此时倍频电路即是正常的；ERA-3SM放大管的功率值为8.5dBm，当增益为20dBm时，ERA-3SM放大管的工作是正常的；W5的功率输出是0.5dB，即可判断其是正常的工作状态；W6的输出功率是0.4dBm，W5处在正常的工作中。此时可以测H通道是否有正常的信号；如果ERA-5SM放大管出现问题可通过三用表来进行检测，如果ERA-5SM放大管的供电电压显示为0V，那么需要对放大管的匹配电路中的电感进行更换，因其损坏而致使断路，导致放大管不能正常供电，以至于二本振H通道的信号不能正常地输出。此时，需要更换电感，使工作恢复正常的状态。之后，再重新开启雷达，整机进入正常的工作状态。
3 X波段双偏振天气雷达的应用
X波段双偏振天气雷达可广泛应用于灾害性天气过程监测，人工影响天气作业指挥，水利、电力、航空等行业气象监测预警服务等领域，具有体积小、重量轻、可靠性高、探测精度高、无人值守、全天候24小时连续工作等显著优势。对于强对流天气中，中小尺度系统的小尺度、生消迅速、产生局地的气象灾害现象，发挥着重要的预警预报作用。能够实现快速的扫描，对小雨和中雨的观测结果也要优于常规的天气雷达，估测参数满足暴雨等强对流天气的探测、预警及临近预报，达到雷达资料的同化要求，对于提高灾害性天气的监测及预报预警起着十分重要的作用。
4 结语
X波段双偏振天气雷达接收机的故障，多是因为频率源二本振的产生电路中，电感的损坏所引起的。因此，需要对故障进行一一排除，工作人员要对产生故障的系统信号流程进行合理有效的分析，从而判断出故障的精确范围及确切位置。在实际的工作中，通过逐级排查的办法，切忌盲目的不加分析的工作，费时费力，且不能从根本上解决问题，反而会拉长判断故障的时间。因此，工作人员需要不断地加强自身素质的提高，加大对于雷达系统知识的学习，不断地在工作中总结经验，以备在出现故障时，能够及时有效地排除问题，以保证工作正常有序的进行。
参考文献：
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作者简介：陶雁洲（1973-），男，汉，四川遂宁人，大专，工程师，研究方向： 气象雷达管理、维修保障。
论文作者:陶雁洲
论文发表刊物:《科技研究》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
标签：信号论文; 天气论文; 偏振论文; 接收机论文; 阿克苏论文; 故障论文; 波段论文; 《科技研究》2019年5期论文;