CINRAD/SA天氣雷達常見故障分析

廣東省韶關市氣象局 董根銘

CINRAD/SA天氣雷達常見故障分析

廣東省韶關市氣象局 董根銘

CINRAD/SA天氣雷達由伺服單元、發射機單元、接收機單元、監控單元、天線等多個部分構成，構造比較復雜。為了更好地檢測和控制雷達的工作狀態，CINRAD/SA雷達的各個工作單元和功能單元均設有故障檢測或故障報警裝置，能夠對雷達的常見故障和異常狀態進行檢測、報警，并將故障代碼顯示在桌面上，為工作人員判斷雷達故障提供參考。即便如此，相關工作人員也必須深刻了解和靈活掌握CINRAD/SA雷達構成架構、工作原理和系統功能，這樣才能更準確地判斷出雷達故障，提出行之有效的維修方案。本文，筆者將對幾個CINRAD/SA雷達系統故障進行簡要分析。

一、CINRAD/SA天氣雷達組成

CINRAD/SA天氣雷達主要由發射機、接收機、天線、信號處理器四部分構成。

1.發射機。發射機的核心組成部分是高頻放大鏈，高頻放大鏈由高頻激勵器、高頻脈沖形成器、可變衰減器、速調管放大器及電弧/發射保護組件組成；其另一個組成部分是油箱部件，可通過油泵的循環使高絕緣性的油體保持在一定的溫度，達到利用油液對浸泡在其中的器件進行冷卻的目的；全固態調制器也是發射器的重要組成部分，其主要功能是進行整流與調制。

2.接收機。接收機主要放大來自目標的回波信號，然后送往顯示器進行顯示，還兼具向發射機提供高穩定的發射信號。信號處理器則是當接收到接收機傳來的模擬信號后，完成地物雜波抑制。

3.天線。天線主要由輻射體和反射體兩部分組成，反射體通常是采用拋物面型，輻射體是用波導管擴展成的喇叭口，位于拋物面反射體的焦點。當從發射機來的電磁波能量由喇叭口輻射出來，經過拋物面發射體的發射，從而聚集成一束狹窄的強電磁波想空間定向輻射出去，接收則是輻射的反過程。

4.信號處理器。信號處理器主要負責處理天氣雷達發送和接收的信號，為系統提供相應的數據。

二、CINRAD/SA天氣雷達常見故障

1.發射系統故障。

（1）雷達系統在提示“準加高壓”后，加高壓的瞬間，雷達電源的空氣開關跳閘。故障簡析及處理：檢查發現調制器內的禁止脈沖信號的接頭接觸不良，造成脈寬調制器無禁止脈沖信號輸入，使調制脈沖取樣信號劇烈變化、輸出電壓快速變化，造成調制脈沖波形間幅度起伏增大，燒毀作為調制開關用的大功率剛性調制器IGBT模塊，由此產生的一個反饋脈沖電流燒壞驅動板上的驅動模塊EXB841，以及開關電源的整流板上的6只高頻快速二極管，系統內的保護電路為防止器件更多被損壞，自動切斷電源。對損壞的器件進行更換；對輸入禁止脈沖信號的接頭用酒精清洗后旋緊，使其接觸良好后恢復正常。

（2）報警發射機聚焦線圈電流故障。故障簡析及處理：檢查發射機磁場電源及相關部件，磁場電源510 V及磁場電壓輸出正常，電流無輸出，據此判斷為磁場電源故障。檢查速條管無輸出，人工線亦無充電電壓，再對觸發器3A11的ZP2、ZP3測試信號檢查，ZP3無放電觸發脈沖。確定為控制端RDA計算機信號處理器HSP–B 板U6芯片壞了，更換后恢復正常。

（3）故障燈全亮，報發射機/DAU接口故障，無法進行故障復位。故障簡析及處理：開始認為是由于打火引起，經過更換調制器內部分高壓線，并檢查相關部件并無發現問題后進行拷機，但在運行幾個小時后，出現相同故障現象，在對接口板3A1A1檢查后，發現多處芯片燒壞，更換后能開機運行但是人工線電壓無法達到指標要求。隨后幾天的拷機過程中，相同故障現象反復出現。經過最后查找，發現為觸發器3A11偶爾丟失放電脈沖，致使調制器人工線過壓從而導致故障的重復出現，驚對觸發器3A11處理后，系統恢復正常。

2.接受系統常見故障。多普勒天氣雷達的檢測功能單元沒有故障報警，但是假若接收機系統出現故障，則多數時候表現為終端產品無回波或是產品上面出現大量噪聲回波。在工廠對CINRAD/SA天氣雷達進行數字改造之前，此類現象多是由于頻率源出現問題或者AGC控制器、IF數控衰減器、I/Q相位檢波器這幾個部件之一運行不穩定引起，在工廠對CINRAD/SA天氣雷達進行數字改造后，運行比較問題，因此不再討論。

3.伺服天線系統常見故障。俯仰伺服系統與天線方位伺服系統共同構成了多普勒天氣雷達的伺服系統，其主要功能就是對雷達天線進行必要的操作和控制，進而讓雷達天線依照指令完成各種任務。

（1）在雷達開機之后，天線出現“飛車”問題。故障簡析及處理：在雷達正常開機之后，沒有下達俯仰RHI掃描動作指令，表示軟件失去對伺服驅動的控制作用。對雷達的伺服系統進行檢查，發現發揮天線限位作用的機械保護部件撞毀，是由于運動于垂直方向上的天線超出保護范圍所致。碰撞受阻之后的天線會產生較大的反激強電流，導致驅動電源保險被燒毀。更換以上元器件之后，雷達系統的工作狀態恢復正常。

（2）仰角死限位，角碼顯示異常。故障簡析及處理：根據現象，我們首先可以大概知道有關的部位，位于RDA計算機下面的數字控制單元對天線運轉起控制與角碼狀態顯示功能，光纖鏈路主要傳輸天線狀態等信號，軸角編碼盒則是傳輸指令以及對有關狀態處理后通過光纖鏈路把數據發送回來。因此我們重點對這些部位進行檢查，通過排查，最后軸角編碼盒發現無勵磁信號輸出，經更換軸角編碼盒后，故障恢復。