X波段雙偏振氣象天氣雷達(dá)故障分析

1、X波段雙偏振多普勒天氣雷達(dá)故障分析XX摘要：通過(guò)X波段雙偏振多普勒天氣雷達(dá)接收機(jī)故障的分析，提出相應(yīng)的故障排除方法。關(guān)鍵詞：多普勒雙偏振天氣雷達(dá)、接收機(jī)故障、故障排除方法1引言多普勒雙偏振天氣雷達(dá)用來(lái)測(cè)量一定范圍內(nèi)的氣象目標(biāo)，并根據(jù)回波信號(hào)來(lái)分析目標(biāo)的強(qiáng)度以及平均徑向速度，警戒強(qiáng)對(duì)流惡劣天氣，從而預(yù)測(cè)天氣。多普勒雙偏振天氣雷達(dá)由天饋分系統(tǒng)、發(fā)射分系統(tǒng)、接收分系統(tǒng)、終端處理等分系統(tǒng)組成。系統(tǒng)本身非常復(fù)雜，因此可能出現(xiàn)的故障點(diǎn)比較多，維修的難度也比較大。本文給出了接收機(jī)故障排除的詳細(xì)過(guò)程，進(jìn)而為雷達(dá)技術(shù)人員保障雷達(dá)提供一個(gè)2工作原理2.1接收機(jī)組成及其功能如圖1，接收機(jī)由接收通道、頻率源、激勵(lì)源、

2、監(jiān)控單元等組成。接收機(jī)的主要功能是為發(fā)射分系統(tǒng)提供射頻激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行兩次下變頻，得到60MHz中頻信號(hào)，數(shù)字中頻接收機(jī)先對(duì)中頻60MHz進(jìn)行高速采樣，采樣后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)字正交相干檢波后得到I/Q信號(hào)，送到信號(hào)處理分系統(tǒng)。接收分系統(tǒng)中的監(jiān)控單元對(duì)接收分系統(tǒng)進(jìn)行功率檢測(cè)、故障采集。加電控制固態(tài)噪聲源激勵(lì)功率一本振功率回波II限幅Hz300MHz60MHz單刀二擲開(kāi)關(guān)f時(shí)序數(shù)控衰減器調(diào)制功放射頻調(diào)制開(kāi)羔功率數(shù)字接收a低損耗開(kāi)關(guān)低損耗開(kāi)關(guān)接收前端9-DDS時(shí)序控制反射功率V功率、二本振開(kāi)關(guān)控制信號(hào)八選主波樣本加電控制發(fā)射功率H功率.本振二本振監(jiān)控單元限幅光纖延遲線(xiàn)頻率源模塊檢波k器固態(tài)

3、噪聲源接收前端限幅放大1上變頻單刀三擲開(kāi)主圖1接收機(jī)原理框圖2.2頻率源原理頻率源綜合運(yùn)用了PLL鎖相倍頻、直接合成、PDRO等多種成熟技術(shù)。同時(shí)各路信號(hào)耦合一部分，送給監(jiān)控單元用來(lái)檢測(cè)故障。高穩(wěn)定度的100MHz晶振信號(hào)作為基準(zhǔn)源。如圖2,晶體振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定、高純頻譜的100MHz信號(hào)送往基準(zhǔn)單元，經(jīng)過(guò)倍頻、分頻和濾波選頻等綜合處理，產(chǎn)生多種頻率的信號(hào)源，包括DDS時(shí)鐘信號(hào)(300MHz)、中頻數(shù)字接收機(jī)時(shí)鐘信號(hào)、基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)以及監(jiān)控時(shí)鐘信號(hào)(96MHz)和二本振信號(hào)。一本振信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程：晶振100MHz進(jìn)入PDRO倍頻得到8100MHz。二本振信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程：100MHz經(jīng)過(guò)12次倍頻

4、、濾波放大、濾波，最后得到1200MHz。時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程：100MHz經(jīng)過(guò)分頻、濾波得到80MHz信號(hào)，再經(jīng)過(guò)6倍頻，得到480MHz，最后5分頻、濾波得到96MHz數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)。4PDLO|8100MHz_>功分放大一本振_=k8100MHz-12倍頻>|功分放大11200MHz五功分器晶振100MHz分頻SOMHz»4倍頻，分頻96MH管43倍頻|許|放大|300MH彷圖2頻率源原理框圖3、故障分析3.1 故障現(xiàn)象雷達(dá)接收分系統(tǒng)中的二本振故障燈報(bào)警，雷達(dá)無(wú)回波顯示，并且激勵(lì)信號(hào)比較小。3.2 故障分析首先根據(jù)雷達(dá)接收分系統(tǒng)中的二本振故障燈報(bào)警，可以初步判斷二本振信

5、號(hào)可能出現(xiàn)問(wèn)題，再根據(jù)雷達(dá)無(wú)回波且終端軟件顯示的激勵(lì)功率異常，進(jìn)一步分析頻率源中的二本振信號(hào)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致激勵(lì)信號(hào)較小，發(fā)射功率不夠，而且接收也無(wú)法進(jìn)行下變頻，所以終端看不到地物回波圖，我們通過(guò)頻譜分析儀來(lái)檢測(cè)二本振信號(hào)的輸出，從而排除接收機(jī)的故障。3.2故障處理3.2.1測(cè)試儀表功能設(shè)置頻譜分析儀AgilentE4440A是一種高性能頻譜分析儀，其測(cè)試頻段10KHz20GHz。頻譜分析儀在使用之前，需要對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)答的設(shè)置，其具體步驟如下：(1)中心頻點(diǎn)(frequency)的設(shè)置（2）頻寬（Span）的設(shè)置；（3）幅度（Amplitude）的設(shè)置。設(shè)置完成，就可以使用頻譜分析儀對(duì)頻率源的輸出

6、信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。321接收機(jī)功能組件的測(cè)量使用頻譜分析儀測(cè)試二本振信號(hào)的輸出功率為3.5dBm,其功率低于二本振信號(hào)的正常指標(biāo)（三10dBm）。為了分析二本振電路何處出現(xiàn)問(wèn)題，我們首先測(cè)試基準(zhǔn)信號(hào)（100MHz）的輸出功率，得到其功率為8.9dBm,判斷晶振輸出信號(hào)正常。然后我們?cè)偈褂妙l譜儀開(kāi)口電纜點(diǎn)電路上的信號(hào)，得到過(guò)濾波器后第一級(jí)-3放大管無(wú)輸出信號(hào)，三用表來(lái)檢查電路的供電情況是否正常，檢查發(fā)現(xiàn)-3的放大管，其供電電壓為0V，而-3的放大管正常供電電壓為3.2V。檢查發(fā)現(xiàn)是放大管的匹配電路中的電感損壞（如圖2所示用紅線(xiàn)標(biāo)示），導(dǎo)致電路斷開(kāi)，使得放大管沒(méi)有供電，進(jìn)而導(dǎo)致二本振信號(hào)沒(méi)有輸出。更換

7、電感，重新供電，二本振信號(hào)功率正常（三10dBm）。為了進(jìn)一步排除故障，我們對(duì)頻率源的其他輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果都正常。重新開(kāi)啟雷達(dá)整機(jī)，雷達(dá)正常工作，激勵(lì)信號(hào)正常，有雷達(dá)回波顯示，雷達(dá)故障排除。4總結(jié)X波段雙偏振多普勒天氣雷達(dá)的故障是由于接收機(jī)的頻率源中電感損壞導(dǎo)致的，使得-3的放大管不能正常工作，從而不能得到混頻得到激勵(lì)信號(hào)，最終雷達(dá)接收機(jī)無(wú)法收到回波信號(hào)。從這次故障排除過(guò)程中。我們了解到，接收機(jī)作為整機(jī)的一部分，其必然引起整機(jī)的不能正常工作。這要求我們?cè)谝院蟮臋z修中，不要因?yàn)槟硞€(gè)分機(jī)件不能正常工作，就立即對(duì)其更換，而是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)流程和相關(guān)原理對(duì)故障進(jìn)行排除，從而最終找出故障。只要維護(hù)人員不斷增強(qiáng)對(duì)雷