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摘要：X波段双偏振多普勒天气雷达是一种现代化先进的气象探测设备，在灾害天气的识别、监测以及人工影响天气方面发挥着至关重要的作用。本文主要根据X波段双偏振多普勒天气雷达运行实际，重点对雷达接收机故障进行分析，并给出了相关的应对处理措施，以供相关部门参考。
关键词：X波段双偏振多普勒天气雷达；接收机故障；应对处理
引言
X波段双偏振多普勒天气雷达是一部全固态、全相参、双偏振、多普勒天气雷达，其采取的双线偏振技术，能够识别云与降水粒子的变形程度，而且还能够用于对飞行物的形状的识别。X波段双偏振多普勒天气雷达在长期运行过程会发生一些故障问题，影响气象探测工作的正常开展。基于此，本文重点对X波段双偏振多普勒天气雷达接收机故障及应对处理方法进行分析探讨，以期为相关人员开展雷达保障工作提供有效的指导。
1.X波段双偏振多普勒天气雷达接收机组成及其功能
1.1接收机构成以及工作原理
X波段双偏振多普勒天气雷达接收机主要由接收通道、激励源、频率源以及监控单元等部分构成。接收机的作用是将射频激励信号提供给发射分系统，并且把回波信号发送到射频接收扩分机。为了避免非同步较强的干扰信号损坏接收前端,在低噪声放大器(LNA )的前面还布设有限幅器，信号凭借低噪声放大器增大之后接着经历2次下变频之后，载频被移动至60MHz，之后传输至数字中频接收机。接收机对60MHz的回波信号开展中频直接采样，随后对采样之后的信号开展数字下变频，在这一过程获取正交的数字零中频信号，接着凭借数字匹配滤波之后传输至信号处理系统。频率源形成接收机以及雷达系统所要求的各类本振以及时钟信号；激励源所形成传输至发射机的射频激励信号和系统定标所用到的标定信号源；标定/BITE分机实现对系统的标定以及故障告警功能，系统所需要实现的标定包括回波功率在线标校，发射功率测量，相位噪声检测，多普勒速度验证，通道一致性标校以及噪声系统标定等。
1.2频率源原理
频率源采取了PLL锁相倍频、PDRO、直接合成等各类成熟技术。并且各路信号有一些耦合，传输至监控单元，以对故障进行检测。基准源主要是稳定性较高的100MHz晶振信号。晶体振荡器形成稳定度以及纯频谱均较高的100MHz信号向基准单元传输，通过倍频、分频以及滤波选频等进行全方位处理，进而形成各类频率的信号源，涉及到DDS时钟信号(300 MHz)、基准时钟信号、中频数字接收机时钟信号以及监控时钟信号(96 MHz)与二本振信号。一本振信号通常是由晶振100MHz至PDRO上变频获取8100MHz；二本振信号主要由100 MHz 通过倍频器上变频、滤波增大获取1200MHz；各时钟信号主要通过100MHz经过分频 、滤波分别得到 80MHz、480M H z以及96 M Hz数字时钟信号。
2.故障分析
（1）故障现象：雷达H通道终端没有回波显示
（2）故障分析：一般来说，出现雷达H通道终端没有回波显示的原因可能包括下述几个方面：激励信号异常、x模块故障、本振信号故障。通过分析，H通道没有回波，同时特性曲线存在异常，V通道回波无异常，同时特性曲线也无异常，由此可以确定激励信号处于正常状态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可以将v通道一本振与二本振均在 H通道接入，此时终端回波以及特性曲线没有异常，说明 x 模块也为正常状态，采取频谱分析仪对频率源一本振H通信信号以及V通道信号分别进行测试，发现一本振激励信号和全部时钟信号的输出功率都处于正常状态 ，而测试二本振，发现二本振V通道功率没有异常，但是H通道功率值偏小，不超过10dBm，由此可以基本上判断为二本振存在故障问题，应对其产生电路重点检查测试。
3.故障应对处理方式
（1）为了探讨二本振电路发生故障问题的具体区域，应对基准信号(100MHz)的输出功率进行测试，获取其功率是8.9 dBm，由此可知晶振输出信号无异常。
（2）采取频谱仪开口电缆点电路上的信号，获取功分器后输出功率是2.1dBm，说明功分器为正常状态。
（3）信号通过3dB一型衰减器，事实上其测量值是-1dBm；信号接着通过ERA -5SM 放大管时，测量得知放大号后的信号功率是17.5dBm，由此说明ERA一5SM放大管处于正常状态。
（4）信号进入倍频电路，倍频之后的增益恶化程度能够按照20 Lg (N ) 计算获取，同时带通滤波器的损耗是3dB。经过测量获悉滤波器输出的1200MHz的功率实际值是-9.5dBm。结合理论进行计算，倍频电路损耗为23 dB，由此可以获悉倍频电路输出功率的理论数值是-5.5dB，由于倍频电路自身相对繁琐，同时测量采取开口电缆，同时也会存在一些误差。这如此的偏差通常处于可以承受的范围内，判断倍频电路处于正常状态。
（5）对ERA一3SM放大管进行认真检查。通过测量可以获悉其功率值是8.5dBm，增益为是20dBm，说明ERA一3SM放大管处于正常状态。
（6）采取频谱仪对功分器W 4的输出信号功率进行测量可知其为4.5dBm。结合相关资料手册可知，在频点1 200 MHz的情况下，损耗是3.8dB，由此说明功分器 W4处于正常状态。
（7）采取频谱仪对W5进行测量，获悉其输出功率是0.5dB，由此可知W5也无异常。对电路HE043进行检测，发现其调节电阻是300Ω，通过查看相关资料获悉若调节电阻是300Ω，它的门限功率通常是-2.5dBm。对电路的输入功率进行检测可知为0.5dBm，超过其门限功率，所以检测电路处于正常运行状态。
(8)采取频谱仪对功分器W6进行检测，获悉其输出功率是0.4dBm，由此同样可以说明W5处于正常运行状态。之后采取频谱仪对H通道进行检测，查看其信号是否正常。功分器输出的信号一般来说会流向ERA-5SM 放大管，采取频谱仪进行检测，发现放大管无功率值。
(9)通过上述初步可以判断 ERA-5SM的放大管存在问题。可以采取万用表对电路的供电状况进行检查可以获悉ERA—5SM放大管的供电电压是0V，而该放大管供电电压正常状态下是3.2V。经过认真检查可知放大管匹配电路中的电感出现损坏，致使电路断开，放大管无供电 ，致使二本振H通道信号无输出。此时通过对电感进行更换，再次进行供电，则二本振H通道信号功率为正常状态 (≥10 dBm )。为了深入排除故障，需要测量频率源的其他输出信号，若结果显示均为正常，只需要对雷达进行重启整机便能够恢复正常运行状态。
4.结论
总上所述，X波段双偏振多普勒天气雷达接收机故障主要是因为频率源二本振产生电路中电感损坏所造成的。由该故障的分析以及应对处理过程可知，接收机作为整机的关键部分，其一旦发生故障会影响雷达的整体运行。在今后的设备检修过程中，应该熟悉形成故障系统的信号流程，并且进行科学合理的分析，可以采取逐级排除法加以检测，及时找出故障点进行维修维护，确保X波段双偏振多普勒天气雷达的稳定、可靠运行。
参考文献：
[1]安徽四创电子股份有限公司．SCR X D一02P 型X波段双通道双线偏振雷达培训教材(技术说明书)[M]，2009．
[2]张涛，王民栋，解莉燕．用频谱仪检修CIN R A D/CC雷达接收系统故障[J]．2010(03)．
作者简介：王湘玉(1967-)，男 ，汉族，湖南省郴州市资兴县人，本科学历，副研级高工，从事人工影响天气作业。
论文作者:王湘玉
论文发表刊物:《科技研究》2018年9期
论文发表时间:2018/11/19
标签：信号论文; 多普勒论文; 偏振论文; 接收机论文; 故障论文; 波段论文; 回波论文; 《科技研究》2018年9期论文;