青海省格尔木市气象局沱沱河气象站 青海格尔木 816000
摘要：本文结合沱沱河气象站使用L波段探空雷达实际，对天馈线分系统原理简要概括，重点分析L波段探空雷达天馈系统故障，给出针对性处理对策，仅供同行参考。
关键词：L波段；探空雷达；天馈系统；故障；判断处理
引言
高空气象探测在天气预报、气候变化研究、气象服务及气候资源开发方面均发挥着重要作用。天馈系统在探空雷达系统中极其重要，易出现故障问题。本文结合沱沱河气象站探空雷达维修保障实际经验，对天馈系统常见故障分析，并总结相应处理办法。
1天馈线分系统原理介绍
L波段探空雷达天馈线分系统天线主要任务是向空中定向辐射传输线送来的射频电磁能，确保雷达可对探空气球斜距、方位角、仰角等准确测量，同时接收探空仪回答信号，将发射机传输过来射频电磁能输送到天线上，并向接收机上传送天线接收到回答信号。天线主要由4面口径为0.8m抛物面天线组成，呈正方形分布。馈线组成部分包括环形器、调制环、和差环、高频旋转关节、限幅器等。雷达发射过程中，发射机中高频电磁能将会依次流经环形器、环形旋转关节、和差网络、可调移相器，分别达到上、下、做、右抛物面天线，定向辐射到空间上。在雷达接收过程中，应答器在发射射频脉冲信号后，四个抛物面天线接收后会根据相反路径通过限幅器向接收机上传送。
2 L波段探空雷达天馈系统故障判断处理
2.1天线定向不动信号正常，转动信号异常
若天线定向不动时信号正常，说明程序方波输出正常，转动时信号变化异常，可能是旋转关节接触不良造成。探空人员可将纱布蘸取适量酒精分别对滑环、滑环刷、高频旋转关节测量。
2.2天线跟踪异常，示波器四条亮线两两不齐
①L波段探空雷达控制天线主要利用和差环获取角度误差进行，若雷达正常自动跟踪，示波器上四条亮线始终呈上下、左右两两对齐状态，“上”、“下”、“左”、“右”不同方向程序方波变化波动幅度相同。若四条亮线两两不齐，大都高出两路亮线，可借助示波器对上下左右不同程序方波检查，对天控板（11-6）6XP1 插头中3-6脚分别测量，对应上、下、左、右四路程序方波，若示波器显示脉冲方波幅度低电平在-1V以下，高电平在5V以上，则说明该路程序方波输出正常，依次对4路程序方波测量。
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②如果方波幅度存在偏差，应查看天线座和差箱开关管套上二极管VK105是否被击穿或接触不良；若二极管被击穿会形成开路，造成波束偏扫异常，电轴大范围偏移，影响测角准确度；在天线座和和差箱打开前要检查防潮情况，发现积水用抹布擦干，用吹风机将和差箱内器件吹干；用万用表对二极管测量，若二极管故障应重新更换，并对光电轴重新校正；若二极管正常，需查看对应馈线中是否积水或短路。
③若馈线无短路或积水，可能是WT9电缆故障，影响程序方波正常传送。探空人员应对WT9电缆重点检查，若因电缆断裂、破损等造成短路或断路，需重新更换WT9电缆。
④若在测试过程中示波器中并没有测出程序方波，说明天控板（11-6）对应该路并没有输出程序方波，可对天控板更换。
2.3 雷达近地面自动跟踪正常，仰角抬升后自动跟踪失败
①若近地面雷达自动跟踪正常，说明主控板（11-6）可正常工作；雷达方位和仰角能自动跟踪，说明天线电机正常。天线工作时转动、天气因素造成电缆转动，随时间延长电缆将会出现损害，引发雷达故障，这可能出现在WT9电缆上。探空人员应将雷达电源关闭，随后打开主控箱，拔出天控板（11-6），同转接板连接，此时转接板3-6脚分别对应上、下、左、右四个检查点。在低仰角情况下，借助万用表分别对转接板3-6脚正反向四路空载阻值测量，测量值几乎没有太大差异；将天线仰角抬高到40°-45°内，随后对转接板3-6脚空载阻值分别测量，若发现5脚和6脚出现断路；应将天线座底部WT9电缆插头拧掉，分别对10-13线芯阻值测量，若12和13线芯短路，说明从WT9电缆到主控箱电缆线损坏，应全部更换WT9电缆。
②若将WT9电缆全部更换后仰角抬升丢球情况还没有得到解决，且故障频率、丢球仰角均不固定，需对前端检查。结合数据记录可发现在高仰角下易漂移，放球过程中，在高仰角阶段四条亮线两两不齐现象严重，由于WTP电缆全部更换，应对馈源全面检查。关机后分别对四个馈源逐一检查，若均没有积水，可选用交换馈源位置方式判断故障部位；将四个馈源顺时针交换，开机跟踪后可发现高仰角存在源目标物，左、右两路信号串扰；关机后将上、右两路馈源交换，开机后发现上、下两路信号串扰严重。结合上述现象可判定是上路馈源故障，将上馈源拆除，查看极化定位是否存在偏差，并对极化方向调整，对雷达重新标定，放球继续观察信号，发现信号强度增加且无串扰。
2.4探空气球近地面移动方位无明显变化，雷达某方向跟踪效果差
雷达控制天线主要是从角度误差减小方向自动跟踪，天线在某方向跟踪效果差可能是角度误差信号不准确造成，可从以下步骤逐一检查：利用示波器分别对四路程序方波输出情况检查；若程序方波输出正常，可将雷达电源关闭，将天控板（11-6）拔出，同转接板连接，利用万用表对检查点正反向四路空载阻值分别测量，若角度误差对应检查点阻值同其他点存在差异，应将和差箱打开对该路二极管测量；查看电缆是否有接触不良，若电缆异常，需查看对应方向可调移相器检查。在雷达自动跟踪过程中，天线抖动会造成可调移相器直导体松动，造成可调移相器同电缆接触不良；探空人员应对直导体紧固操作，重新连接电缆线，对上、下、左、右四个方位检查点阻值测量，若四个阻值保持一致，应对光电轴重新校准，此时故障问题就能得到解决。
3结论
L波段探空雷达天馈系统故障维修时较复杂，要对故障现象仔细观察，全面了解信号流程和各个微波器件作用，结合雷达仪表配备，选择合适测量方法，台站内技术人员均能构判断处理，可缩短故障维修时间，确保高空气象探测工作可顺利开展。
参考文献：
[1]任雍,汪波,周惠珊.L波段探空雷达天馈系统故障分析与处理[J].信息通信,2014(7).
[2]潘新民,崔炳俭,王全周,等.新一代天气雷达天馈系统故障分析诊断方法和技巧[J].气象科技,2013,41(6).
作者简介：夏玉丹（1993-），女，汉族，青海玉树人，本科学历，技术员，从事气象综合观测工作。
论文作者:夏玉丹
论文发表刊物:《科技研究》2018年6期
论文发表时间:2018/7/18
标签：天线论文; 仰角论文; 电缆论文; 馈源论文; 波段论文; 测量论文; 信号论文; 《科技研究》2018年6期论文;