淺談714C型氣象雷達回波弱故障的一次排除過程

田立軍 段洪德

（中國民航華北空中交通管理局河北空管分局氣象臺 河北 石家莊 050802）

淺談714C型氣象雷達回波弱故障的一次排除過程

田立軍 段洪德

（中國民航華北空中交通管理局河北空管分局氣象臺 河北 石家莊 050802）

本文結合發射機和接收機工作框圖論述了雷達回波弱故障的解決思路及判斷方法，以期能對將來的工作及同行有所幫助。

氣象雷達；回波弱；多故障現象

0 引言

2011年5月18日，石家莊機場714C型氣象雷達發生了一次回波強度不穩定，整體偏弱的故障現象。此次故障發生時，接收機與發射機部分均有不同程度的異常表象，錯綜表現在一起，給值班機務員對故障點的定位帶來極大的難度，故障的排除過程也頗費周折。本文將詳細敘述排除故障的過程，總結經驗教訓，以期能對將來的工作及同行有所幫助。

1 故障表象

2011年5月18日上午9時左右，值班機務員在對雷達例行采圖檢查時，直觀感覺采集到的地物回波強度比平時的顯示強度偏弱，于是多次采圖求證，并調出以往天氣狀況良好時采集儲存的仰角0.4度，距離120公里的地物回波圖比較，發現有時明顯偏弱5dB左右，有時又沒有顯著差別，回波信號不穩定。檢查收發機柜監控顯示，高壓整流電流58mA，磁控管電流不穩定，最大時6.9mA，接收機檢波電壓1.6V，而這三項的數值原來為63mA、8.1mA、0.6V左右。高壓整流電流用來判斷發射機高壓電源及負載是否工作正常，磁控管電流用來判斷磁控管振蕩器是否正常工作，兩個電流跟發射功率成正比；而接收機檢波電壓是對數中放內視頻檢波后電壓大小，可用來判定回波信號大致是否正常，與回波信號的強弱成正比。

2 初步分析

714C雷達回波信號弱與整個信號通道都有關系，先是發射功率，要保證發射出去的信號功率符合技術指標；再就是接收機，要保證靈敏度滿足要求；數據處理分機的放大調整滿足幅度和噪聲要求；微機終端定標輸出統一標準等等，上述系統任何一部分異常或幾部分異常，都有可能引起回波信號偏弱，解決故障須得保證各個環節均正常良好。本次故障現象是高壓電流及磁控管電流異常，檢波電壓異常，直接跟發射系統和接收系統有關，相應設備部分元器件損毀及性能降低的可能性較大。

3 檢查發射系統

3.1 發射機工作原理

714C雷達發射機的工作原理是信號處理分機定時板送來幅度10V以上的正極性觸發脈沖加到觸發器的外觸發輸入端子，經放大后脈沖幅度達到300V以上。該脈沖加到閘流管ZQM1-400/16的柵極。在觸發脈沖到來之前閘流管處于截止，此時人工線由高壓直流電源經充電電感和充電二極管進行諧振充電。當閘流管柵極輸入觸發脈沖時導通。此時人工線經閘流管向負載——脈沖變壓器放電，在其初級上形成一近矩形的調制脈沖，其寬度由人工線參數決定，幅度是人工線上充得電壓的一半。在脈沖變壓器的次級將脈沖幅度提高，加到磁控管的陰極，磁控管產生高頻大功率的振蕩脈沖，經饋線系統送到天線發射。如圖1所示。

圖1 發射機組成框圖

3.2 檢查與處理過程

磁控管電流可用來指示判斷磁控管振蕩器是否正常工作，與發射功率成正比。考慮到高壓電源正常的情況下影響磁控管電流或者發射功率的是磁控管振蕩器，而故障發生時磁控管已接近使用壽命，且有其電流不穩定的直觀表現，為了排除因磁控管老化功率降低導致回波減弱的可能，就嘗試著更換了磁控管，之后重新開機掃描采圖，信號依舊時強時弱，故障現象依舊存在。

隨后詳細檢查高壓整流電路，發現整流濾波的三個電感中有一個（L3）明顯有打過火的痕跡，測量其電阻值比另外兩個大40多歐姆，明顯異常，因沒有備件就與生產廠成都784廠聯系，廠家告知此類配件已停產，需現組織生產。在等待備件的過程中檢查其余各電路良好；并檢查高壓調壓器對其性能進行了檢測實驗。機器自動調控電壓的方法是依靠電機旋轉帶動自耦合可調變壓器的螺桿碳刷旋轉來完成。調壓過程中電壓升到一定高度，位于螺栓頭部的凸起通過旋轉將限位開關壓下，斷開電機電壓從而完成調壓。機務員嘗試著調整螺栓頭部凸起的角度使其略微滯后，從而使調壓電壓小幅度增高，整流電流恢復到63mA，磁控管電流8.1mA，此時掃描得到的回波圖強度有所增加，但還是偏低。在保證發射機部分關鍵數據正常的情況下回波依舊偏弱，說明回波弱故障原因跟發射機的這兩個電流不正常沒有關系，它只是同時出現的另一個孤立的故障點；查找回波弱故障點重點在接收機部分。

4 檢查接收系統

4.1 接收機工作原理

天線接收的微弱脈沖信號經天線開關及饋線系統到達接收機，由場放放大后經預選器送入到混亂頻器，在混亂頻器中與來自本振的高頻信號進行混頻得到30MH中頻信號。該中頻信號經前中放大后分為兩路，一路送入對中再放大后輸送到信號處理系統，進行視頻積分處理；另一路經線中放大后送信號處理分機。接收機組成如圖2所示。

圖2 接收機組成框圖

4.2 檢查與處理過程

檢波電壓來自于接收機對中的輸出信號，是對數中放內視頻檢波后電壓大小，可用來大致判定回波信號是否正常，其正常值應為0.6V左右。逐級檢查接收機部分。場放電流正常，信晶電流正常，基本可以排除前中放大器之前部件損壞的可能；接收機其大小與信號強度成正比。如圖2框圖所示，斷開前中與對中的連接，測量對中的輸出端信號，對數檢波值為零；斷開信號混頻器與前中的連接，有前中沒有輸入信號的前提下測量其輸出端，仍有0.8V左右的輸出電壓，不符常規，推斷前中故障的可能性極大；更換前中之后采集，回波圖像恢復到正常強度，經數次采圖驗證，回波強度穩定，故障得以排除。

此時給機務員排除故障帶來很大困擾的發射機電流異常現象，在解決了前中損毀引起的回波弱故障之后，很快就徹底明了了。這之后不久，雷達例行開機時，出現過流保護，發射機打火，前面板電流表被打壞，機器故障燈亮。因之前檢查出的有問題的濾波電感，這時已經生產完成，并有廠家的技術人員協助更換安裝。在更換濾波電感（圖紙標號L3，型號JL4.750.042）和其他因此而損毀的元件之后，雷達完全恢復正常。

5 小結

回波偏弱在天氣雷達的使用中是比較常見的故障，故障點的部位以接收機，發射機較多。準確定位故障點是排除故障的關鍵，這一點在故障涉及面廣，非單一異常表象同時出現的時候尤其重要。接收機部分各種電路多密封固定安裝在金屬盒內，不利于直觀的常規檢測。實際操作中可借用各種儀器儀表的幫助，如輔以雷達綜合測試儀，掛接示波器觀察每一級輸出，并參考每個電路零器件的特有品性逐一排除。發射機作為高頻大功率脈沖的產生部分，高壓元器件較多，因硬損耗引起的元器件損壞或性能降低的各種故障多發；并且隨著雷達的日益老化，組成器件多已接近甚至超過其設計使用壽命，一些日常故障率較低的部件也會存在很大的故障可能，因此在進行維修時就必須要充分考慮各種可能并進行詳細全面的分析、檢查和測量，日常操作及維護中需投入更大的精力了解雷達及各部件的工作狀態，做到心中有數。

王迎迎］