L波段高空气象探测雷达丢球原因分析

斯兰芬

摘  要：本文对和田地区气象局使用L波段高空气象探测雷达实际工作中出现的丢球现象进行了分析，并对丢球原因进行了讨论，提出L波段高空气象探测雷达丢球解决办法，以促进高空气象探测工作发展。

关键词：L波段高空气象探测;雷达;丢球;原因

中图分类号：P412.25                                        文献标识码：A                                              DOI：10.11974/nyyjs.20181233211

L波段高空探测系统是我国自主知识产权的新一代探空系统，系统包括二次测风雷达和电子探空仪，能够对地面以上30000m大气层中风向风速、气温气压及湿度等气象要素进行精准探测，具有自动监测探测数据、采集集成特点，能降低错误数据，进一步提升高空气象探测质量，为获取更为精确的天气预报预警提供强有力技术支撑。但L波段高空气象探测系统雷达脉冲宽度较窄，再加上外界因素影响，在高空探测过程中易出现雷达丢球现象。本文针对和田地区气象局L波段高空气象探测雷达丢球现象分析，并对丢球原因进行讨论，提出应对办法，以全面准确获取高空气象要素，提高气象观测业务质量，促进高空气象探测工作发展。

1     L波段高空气象探测雷达丢球原因

1.1     信号干扰

高空探测中，主信号以外的信号均可视为干扰信号。探测雷达在接收主信号过程中，有强干扰信号进来，会影响主信号数据接收，记录的数据就会发生错误。出现严重的情况时，就必须重放球以获取完整数据。这种情况多出现在雷雨天，因为雷电携带较强电磁，在高空中干扰探空仪，使地面发出跟踪信号无法追踪到高空探空信号，出现丢球。

1.2     频率漂移

探测雷达在频率为1669～1681MHz范围内工作，但不可随意的调节频率幅度，探空仪从地面向上升至气球爆炸位置的过程中，高空大气层温度变化>120℃，可导致回答器频率发生漂移，一旦频率漂移幅度超过了有效范围，频率将不能实现自动调节，探空仪载波频率、雷达工作频率也都会呈现出漂移状态，这个时候极易丢球。

1.3     旁瓣抓球

实施旁瓣抓球时，雷达探测自动就缩短距离，因此探测雷达系统也就会出现探测能力的大幅度下降，测角发生<8°的误差。而L波段高空气象探测雷达天线波瓣宽度实际为≤6°，当遇到夜晚、强降雨、浮沉、扬沙等影响能见度条件差的天气时，会因错误指挥操作发生旁瓣抓球现象。如果雷达天线仰角处于其上限活动范围内，台站低空出现静风，按照GTSI型探空仪特点，此时所得的信号最弱，因此也会引发旁瓣抓球。

1.4     过顶丢球

过顶丢球多出现在气球距离地面很近或升空时间还很短情况下，当探测雷达跟踪气球时，气球正处于探测雷达天线的上面，距离较近，探测雷达仰角活动范围是有一定限制的，而方位角转速还不能反应过来，不能获知跟踪路径，难以完成从机械性角度跟踪气象的任务，易丢球。这是由于放球时距离雷达天线太近或施放角度正好处于雷达天线死角造成丢球。

2     應对不同类型丢球的措施

2.1     信号干扰造成丢球应对

当出现强信号对探测雷达接收主信号时干扰时，要主动把设置由“天控”改为手动。调整频率到1675MHz左右，避免会出现频率自动跟踪干扰信号现象，将天线调回到丢球发生前的仰角及方位，之后再设置成“自动”状态下，综合采用扇扫、高度差、测角信号的变化规律，以确定能否找回目标气球。还要继续手动跟踪观测，这样丢球被找回来的可能性较大。

2.2     频率漂移丢球

出现频率漂移而造成丢球时，要把“天控”和“频率”均设置为手动操作状态。并且，调整雷达工作频率到1673～1673MHz内，雷达天线转动到丢球前仰角和方位，然后把“天控”状态改为自动。如仍没有出现气球跟踪定位，就重复上述操作，把雷达天线角度适当调动，然后改“天控”状态为自动操作。一般来说，经过这些操作，都能使探测雷达再次跟踪到探空仪。

2.3     旁瓣抓球

出现旁瓣抓球时，应及时点击对接收控制界面中“雷达扇扫天线控制”，会继续搜索目标。如果扇扫时，雷达天线仰角和方位角改变，需要再次进行扇扫功能，此时，仰角和方位角同出现旁瓣抓球前没什么改变的话，为正定向抓球。通过以上操作，基本上再次抓球。如果仍不行，改为手动继续进行。

2.4     过顶丢球

高空探测中过顶丢球时，将雷达天线调整为丢球前仰角和方位，然后用手动方式扫描，示波器上增益值较小，把天控转换为手动状态，开启雷达扇扫功能抓球。当气球跟踪失败后，可以目测获取气球跟雷达之间的直线距离，采取反三角函数公式计算仰角值，进行调试。当出现抓球失败现象，可以改仰角为10°然后再次扫描，当看到示波器上的4条亮线均匀、平整、完整显示时方可为止。抓到球后观察该4条亮线是否出现了稳定、跳跃式齐整显示，如果上述问题均操作正确，就说明抓球成功。

参考文献

[1]张阳，高玉岩，刘俊昌.高空探测L波段雷达丢球原因及应对方法[J].现代农业科技，2014（20）：235，239.