新一代多普勒天气雷达接收机主要故障分析和处理

钱继成 杨海龙

摘要：通过总结近几年来引起新一代多普勒天气雷达接收系统的主要故障，根据接收分系统的工作原理和信号流程，对典型故障进行分析，讲述分析过程和排除方法，对机务员处理接收分系统故障有一定帮助。

关键词：新一代多普勒天气雷达；接收机；故障

引 言

随着新一代天气雷达的布网完成，雷达系统的技术保障就成为一项系统工程且是发挥其效益的根本保证。新一代多普勒雷达接收分系统将来自天线馈线分系统的射频回波信号进行低噪声放大、混频、中频数字处理，为数字信号处理分系统提供所要求的16位正交I、Q数据；并为保证雷达系统具有全相参特性，提供高频率稳定度的各种信号源。TR管和PIN开关对接收机起保护作用，在发射脉冲期间，它们将大功率的主波脉冲衰减掉，保证泄漏的主波功率不超过接收机限幅低噪声放大器所能承受的范围。在发射脉冲过后，回波经T/R管、PIN开关和串入式波导噪声源送入射频接收机，在射频接收机里进行二次下变频，将回波载频降到60MHz。中频数字接收机对60MHz的回波信号进行中频直接采样，然后对采样后的信号进行数字下变频，得到正交的数字零中频信号，再通过数字匹配滤波后送给信号处理系统。频率源是一个直接合成源，它的作用是产生接收机和雷达系统所需的各种频率本振信号、相干时钟及基准时钟信号，激励源分机主要产生发射机所需的发射激励信号及雷达系统的自检信号。

1 接收系统故障分析方法

1、 接收机大部分为高频电路，包括自制件和外购件，模块内部电路维修相对复杂，需要有一定的高频电路基础，省、台站只需将故障定位到模块级，可通过更换模块备件来排除故障。

2、 需要熟练了解接收机内部信号流程和示波器、频谱仪的使用方法。

3、 CC雷达接收机排除故障的方法是通过测试模块的波形，主要是通过信号输出功进行判断模块的正常与否，步骤一般为有源器件首先检查电源是否正常，逐渐缩小故障范围，并最终确定故障模块。

2 下面对接收分系统主要参数的故障原因、处理过程、检测方法进行详细介绍：

2.1 噪声电平偏低故障

主要原因： 噪声电平是反映接收机前端工作状态的一个重要指标，1μs正常范围为6～9dB。由于一本振功率降低会造成前端混放的工作状态改变，造成接收机噪声电平和噪声系数的改变，从而影响接收机的灵敏度，降低雷达的探测范围。

排除方法：

1、断开射频接收分机和中频接收分机（接收通道）之间的中频电缆，在终端上观察噪声电平（正常值为3dB左右）来判断中频数字接收机工作是否正常；如果异常，则认为中频数字接收机故障。

2、用频谱仪测试频率源至接收前端的一本振频率及输出功率（正常值≥9 dBm），如果功率明显降低，判断一本振有故障。

3、打开接收机频率源，使用频谱仪测试雷达100MHz晶振输出（正常值为≥10dBm）判断晶振工作正常；如果输出功率较小，更换晶振备件。

4、使用频谱仪测试雷达C波段频标输入功率（正常值≥9 dBm）判断频标综合中100MHz功分电路正常；如果测试功率较小，则检查频标综合中100MHz功分电路或更换频标综合模块。

5、使用频谱仪测试雷达C波段频标输出信号功率（正常值≥9 dBm），判断C波段频标故障。

另外：如果检测到一本振至接收前端的输出功率正常（≥9dBm），二本振输出功率也正常（≥7dBm），可基本判断为接收前端混频器出现故障。打开混放器盖子，用三用表测量各放大器工作电压（4.6v～5.0v），如果发现异常则更换该放大器。

2.2 特性曲线异常，噪声电平正常

主要原因： 由于DDS功率降低造成输入到接收前端实际功率与软件记录的功率差异非常大，大功率时达不到要求，造成曲线顶部上不去，达不到最大值。

1、在终端上观察接收机噪声电平（正常值为6～9dB），标定噪声系数（正常值为≤4.0dB），如果都正常，则接收机前端正常。

2、检查接收机电源的保险丝。

3、将接收机设置到强度定标状态，选中功率最大值进行标定。此时使用频谱仪测量标定/BITE分机的“标定出”（XS03）输出功率，小于≥0dBm异常。

4、使用频谱仪测量标定/BITE分机的“限幅出”（XS06）输出功率（正常≥5dBm）。如果此测试点功率正常，则可判断为标定/BITE分机数控衰减器损坏或给数控衰减器供电的电源稳压器1坏或监控分机发到接收机的衰减码不对。打开标定/BITE分机，使用三用表测量数控衰减器的供电电源（+5V，-5V），如果异常，更换电源稳压器1模块。若电源正常，更换数控衰减器，如果此后仍然不正常，可判断为监控分机发到接收机的衰减码不对，更换数据接口板。

5、使用频谱仪测量激励源分机的“信号出”（XS13）输出功率（正常≥-10dBm），如果此测试点功率正常，则可判断为标定/BITE分机中限幅放大器或给限幅放大器供电的电源稳压器1坏。使用三用表测量限幅放大器的供电电源（+12V），如果异常，更换电源稳压器1模块。若电源正常，判断限幅放大器坏，更换限幅放大器备件。

6、打开接收机激励源分机，使用频谱仪测试射频放大器（CXADD-5.4）DDS测试信号的（J1端）输出功率（正常≥-5dBm），如果此测试点功率正常，判断调制开关或隔离器坏，更换调制开关或隔离器备件。

3 小结

根据目前国家局雷达观测运行相关规定，目前全国新一代天气雷达均为长时间不间断运行，对雷达稳定运行和整体性能是一个严峻的考验，同时对雷达保障也提出了更高的要求，掌握各分系统的工作原理以及故障的排除处理方法，对于保障新一代天气雷达的稳定运行有着非常重要的意义。

（作者单位：161441黑龙江省农垦九三管理局气象台、161435黑龙江省农垦七星泡气象站）