多普勒气象雷达发射系统的故障及处理措施

李勇

摘 要：多谱勒气象雷达发射系统主要是由雷达系统构成的，和其它的单元相比，由于雷达发射系统长期工作在高电压、大功率、高电流的环境下，会有比较高的故障率。基于此，文章对多普勒气象雷达发射系统的故障及处理措施进行探讨。

关键词：多普勒；气象雷达；发射系统故障；处理措施

多普勒气象雷达不仅可以探测对气象降水回波进行探测，而且可以以多普勒效益为基础，对回波信号和发生信号之间频率的差异性进行测定，降低水离子群的运动速度和速度谱宽，得出雷达电磁波束可以照出的有效体积，反演出在特殊环境下风气场的湍流状态和垂直速度分布情况。可以对危险天气进行警戒，制作短时间的天气预报，有效保证了民航飞行的安全性，因此，对多普勒气象雷达发生系统的故障进行分析，对具体的处理措施进行探讨具有重要意义。

1 气象雷达基本构造和工作原理

1.1 结构组成

气象雷达又叫做ADWR雷达，主要由天线馈先分系统、数据处理系统、显示分系统、监控分系统、伺服分系统、接收信号系统、电源分系统等组成。在工作的过程中，ADWR雷达除了进行电磁波的发射外，还会对气象目标散发的电磁波进行接收，进而发现气象目标，并且可以测出空中气象目标的具体方位和仰角大小。在对两个信号相位的关系进行确定时，会发射相应的相位信号[1]。多普勒气象雷达使用主振放大式系统作为发射系统，使用脉冲调制器控制对射频率，以连续波信号为基础信号组成频射脉冲。处于重复周期中的前后脉冲所发射的脉冲频率的相位关系是确定的，此外，相参性本振电压、定时器出发脉冲、雷达系统的发射信号、相参共振电压都是由一个基准信号提供，这些信号都相互保持着已经确定的相位相参数性，所以，多普勒气象雷达系统是真正的全相参雷达系统。

1.2 基本工作原理

在多普勒气象雷达工作过程中，发射配电电路会在系统的各个分机、组件以及冷却设备中对三相380V电源进行分配，并为其提供380V三相电源。全机其它分系统和本分系统的的信号由发射监控分机负责，并对各个分机系统的故障信号进行收集，完成系统的状态监测。固态放大器在收到0.5w的射频激励信号后，会立即将信号放大到和调管激励要求的电平功率，然后将信号发送到调管的输入腔。通过放电触发脉冲的控制，调制脉冲会使用脉冲变压器将调制脉冲发送到调速管的阴极。调速管作为功率的放大器，在调制阴极脉冲的过程中，会对输入射频信号进行充分放大，然后输出250kw的发射脉冲，在充电触发脉冲的控制下，高压电源会为固态调制器的储能组件提供足够的电量。

为了保证速调管工作时电子注散焦，速调管的两组聚焦线圈的电流由磁场电源Ⅰ和Ⅱ为提供。速调管提供灯丝电源、钛泵电源由灯丝电源分机、钛泵电源分机分别提供，确保调速管中的真空度处于一个较高的水平。

2 常见的一些发射系故障以及处理故障的方法

2.1 可控硅风机故障

导致可控硅风机产生故障主要有两方面的因素：一个是因为可控硅供电的+24V电压损坏；二是可控硅风机运转异常。

检修故障方法：冷却发动机后，使用万能表对可控硅的供电电源进行检测，查看供电电源有没有输出+24A的电流。如果没有电流输出，就说明线性电源已经烧坏，需要使用一个新的电源进行更换。如果供电电源有电流输出，但是风机的转动不正常，那么可能是风机已损坏，需要换一个新的风机。

2.2 查看发射脉冲包络是否存在变窄的情况

发射脉冲包检波出现明显变窄的故障的检查步骤：（1）利用示波器对固态放大器的输出脉冲宽度进行检查；（2）利用示波器对激励输出脉冲宽度进行接收和检查；（3）对测试速调管调制脉冲和电流测试环之间的激励信号的时序关系进行检测。

2.3 常见的灯丝电源故障

导致灯丝电源出現故障的主要原因：（1）灯丝电源损坏，致使电流无法输出。（2）灯丝电源负载处于断路。

排除故障的步骤：（1）关闭雷达发射机的电源，再使用万用表测量万用变压器四号端子和三号端子的阻值进行测量，如果测量出的阻值超过了4Ω，说明脉冲变压器和调速管之间的接触不好，需要把速调管取出，然后对接触点的高度进行调整；如果测量出的阻值为2～4Ω之间，，那么就可以判断速调管与脉冲变压器之间连接是完好的。

（2）断开灯丝电源，然后和XSO3电缆连接，利用万用表测量电缆插头3脚和4脚的阻值，如果阻止超过了4Ω，就说明阻止过高，有虚焊的情况存在。如果阻值显示为2～4Ω，就是说明电缆之间的连接没有问题。

3 发射系统故障维修实例

某民航分局气象台的多谱勒天气雷达为C波段全相参脉冲多普天气雷达，主要用来对210km范围中的气象目标强度进行测量，对降水回波的位置和强度进行探测。对出现的强对流天气及时进行警戒，分析小尺度天禧系统的有利工具。在长期的使用下，雷达发射系统无法再继续工作，开机15分钟后，发射监控分机会提示调制器出现PEN过压故障。

3.1 分析故障

高压电源变换器充放电的步骤如下：高压电源变换器受到充电触发脉冲的触发后，会导通V2、V4，电流1从充电变压器的初级绕组经过，然后绕组的励磁电感会进行电能的储存。由于充电变压器次级绕组两端的感应电压由该变压器初次级绕组的同名端来确定的，这时没被充电。电路在初级绕组电流升到设定值时会断开，充电变压器次级感应电压会反向，导通充电电元元件V5，脉冲变压器次级脑卒会对PEN充电，当发射监控分机的放电触发脉冲满足要求后，对其进行调整和放大后，脉冲会升到变压器T1初级，并产生放电脉冲，在电压脉冲加载到V2-V7可控开关的控制级别时，所有的V2-V7管会导通，PEN也会放电，会在脉冲变压器次级产生调整脉冲，并将脉冲加速到调管的阴极。

3.2 故障处理措施

从脉冲形成网络的充放电过程以及PEN过压故障的提示，初步矿压断定导致雷达产生故障主要是由于SCR放电开关组件没有产生了短路，需要重新检查可控硅的放电脉冲信号，查看信号是否处于正常状态，因为发射监控分机是产生放电触发脉冲的主要来源，因此，要先对放电触发脉冲进行测量，在发射分机触发脉冲输出孔中插入示波器探头，经测量，放电触发脉宽和脉冲处于正常状态，因此，故障的产生和可控硅放电触发脉冲信号没有关系。除了以上原因外，如果可控硅开关不能正常工作，也会导致该故障出现。因为放电开关是由六个频率比较高的可控硅串联构成，在判断其是否正常时，可以在没有给发射机通电的情况下，用数字三用表2MΩ挡来检测邻近的两个散热器之间的电阻，电阻值处于200KΩ～300KΩ之间时为正常。检测后发现V3开路，使用相同型号的可控硅进行替换并重新启动后，雷达恢复正常工作。

4 结束语

总而言之，多普勒气象雷达发射系统是气象雷达系统中一个故障率比较高的组成部分，如果出现故障会对雷达的正常运行造成比较大的影响，为了保证雷达持续正常的工作，需要相关人员将发射系统的工作原理、结构原理和维修原理掌握好。需要注意的是，在检修的过程中要注意电压过高的情况，使用感应方法进行测量。

参考文献

[1]安徽四创电子股份有限公司.民航机场多普勒天气雷达[Z].2006（07）：23-24.

[2]贺伟，赵志强.深圳宝安机场天气雷达故障检测与分析[J].空中交通管理，2010（4）：33-35.