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(tái) 河北 石家莊 050802）

淺談714C型氣象雷達(dá)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(tái) 河北 石家莊 050802）

本文結(jié)合發(fā)射機(jī)和接收機(jī)工作框圖論述了雷達(dá)回波弱故障的解決思路及判斷方法，以期能對(duì)將來的工作及同行有所幫助。

氣象雷達(dá)；回波弱；多故障現(xiàn)象

0 引言

2011年5月18日，石家莊機(jī)場714C型氣象雷達(dá)發(fā)生了一次回波強(qiáng)度不穩(wěn)定，整體偏弱的故障現(xiàn)象。此次故障發(fā)生時(shí)，接收機(jī)與發(fā)射機(jī)部分均有不同程度的異常表象，錯(cuò)綜表現(xiàn)在一起，給值班機(jī)務(wù)員對(duì)故障點(diǎn)的定位帶來極大的難度，故障的排除過程也頗費(fèi)周折。本文將詳細(xì)敘述排除故障的過程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以期能對(duì)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(shí)左右，值班機(jī)務(wù)員在對(duì)雷達(dá)例行采圖檢查時(shí)，直觀感覺采集到的地物回波強(qiáng)度比平時(shí)的顯示強(qiáng)度偏弱，于是多次采圖求證，并調(diào)出以往天氣狀況良好時(shí)采集儲(chǔ)存的仰角0.4度，距離120公里的地物回波圖比較，發(fā)現(xiàn)有時(shí)明顯偏弱5dB左右，有時(shí)又沒有顯著差別，回波信號(hào)不穩(wěn)定。檢查收發(fā)機(jī)柜監(jiān)控顯示，高壓整流電流58mA，磁控管電流不穩(wěn)定，最大時(shí)6.9mA，接收機(jī)檢波電壓1.6V，而這三項(xiàng)的數(shù)值原來為63mA、8.1mA、0.6V左右。高壓整流電流用來判斷發(fā)射機(jī)高壓電源及負(fù)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(gè)電流跟發(fā)射功率成正比；而接收機(jī)檢波電壓是對(duì)數(shù)中放內(nèi)視頻檢波后電壓大小，可用來判定回波信號(hào)大致是否正常，與回波信號(hào)的強(qiáng)弱成正比。

2 初步分析

714C雷達(dá)回波信號(hào)弱與整個(gè)信號(hào)通道都有關(guān)系，先是發(fā)射功率，要保證發(fā)射出去的信號(hào)功率符合技術(shù)指標(biāo)；再就是接收機(jī)，要保證靈敏度滿足要求；數(shù)據(jù)處理分機(jī)的放大調(diào)整滿足幅度和噪聲要求；微機(jī)終端定標(biāo)輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等等，上述系統(tǒng)任何一部分異常或幾部分異常，都有可能引起回波信號(hào)偏弱，解決故障須得保證各個(gè)環(huán)節(jié)均正常良好。本次故障現(xiàn)象是高壓電流及磁控管電流異常，檢波電壓異常，直接跟發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)有關(guān)，相應(yīng)設(shè)備部分元器件損毀及性能降低的可能性較大。

3 檢查發(fā)射系統(tǒng)

3.1 發(fā)射機(jī)工作原理

714C雷達(dá)發(fā)射機(jī)的工作原理是信號(hào)處理分機(jī)定時(shí)板送來幅度10V以上的正極性觸發(fā)脈沖加到觸發(fā)器的外觸發(fā)輸入端子，經(jīng)放大后脈沖幅度達(dá)到300V以上。該脈沖加到閘流管ZQM1-400/16的柵極。在觸發(fā)脈沖到來之前閘流管處于截止，此時(shí)人工線由高壓直流電源經(jīng)充電電感和充電二極管進(jìn)行諧振充電。當(dāng)閘流管柵極輸入觸發(fā)脈沖時(shí)導(dǎo)通。此時(shí)人工線經(jīng)閘流管向負(fù)載——脈沖變壓器放電，在其初級(jí)上形成一近矩形的調(diào)制脈沖，其寬度由人工線參數(shù)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(jí)將脈沖幅度提高，加到磁控管的陰極，磁控管產(chǎn)生高頻大功率的振蕩脈沖，經(jīng)饋線系統(tǒng)送到天線發(fā)射。如圖1所示。

圖1 發(fā)射機(jī)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(fā)射功率成正比?？紤]到高壓電源正常的情況下影響磁控管電流或者發(fā)射功率的是磁控管振蕩器，而故障發(fā)生時(shí)磁控管已接近使用壽命，且有其電流不穩(wěn)定的直觀表現(xiàn)，為了排除因磁控管老化功率降低導(dǎo)致回波減弱的可能，就嘗試著更換了磁控管，之后重新開機(jī)掃描采圖，信號(hào)依舊時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，故障現(xiàn)象依舊存在。

隨后詳細(xì)檢查高壓整流電路，發(fā)現(xiàn)整流濾波的三個(gè)電感中有一個(gè)（L3）明顯有打過火的痕跡，測量其電阻值比另外兩個(gè)大40多歐姆，明顯異常，因沒有備件就與生產(chǎn)廠成都784廠聯(lián)系，廠家告知此類配件已停產(chǎn)，需現(xiàn)組織生產(chǎn)。在等待備件的過程中檢查其余各電路良好；并檢查高壓調(diào)壓器對(duì)其性能進(jìn)行了檢測實(shí)驗(yàn)。機(jī)器自動(dòng)調(diào)控電壓的方法是依靠電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)自耦合可調(diào)變壓器的螺桿碳刷旋轉(zhuǎn)來完成。調(diào)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(zhuǎn)將限位開關(guān)壓下，斷開電機(jī)電壓從而完成調(diào)壓。機(jī)務(wù)員嘗試著調(diào)整螺栓頭部凸起的角度使其略微滯后，從而使調(diào)壓電壓小幅度增高，整流電流恢復(fù)到63mA，磁控管電流8.1mA，此時(shí)掃描得到的回波圖強(qiáng)度有所增加，但還是偏低。在保證發(fā)射機(jī)部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)正常的情況下回波依舊偏弱，說明回波弱故障原因跟發(fā)射機(jī)的這兩個(gè)電流不正常沒有關(guān)系，它只是同時(shí)出現(xiàn)的另一個(gè)孤立的故障點(diǎn)；查找回波弱故障點(diǎn)重點(diǎn)在接收機(jī)部分。

4 檢查接收系統(tǒng)

4.1 接收機(jī)工作原理

天線接收的微弱脈沖信號(hào)經(jīng)天線開關(guān)及饋線系統(tǒng)到達(dá)接收機(jī)，由場放放大后經(jīng)預(yù)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(hào)進(jìn)行混頻得到30MH中頻信號(hào)。該中頻信號(hào)經(jīng)前中放大后分為兩路，一路送入對(duì)中再放大后輸送到信號(hào)處理系統(tǒng)，進(jìn)行視頻積分處理；另一路經(jīng)線中放大后送信號(hào)處理分機(jī)。接收機(jī)組成如圖2所示。

圖2 接收機(jī)組成框圖

4.2 檢查與處理過程

檢波電壓來自于接收機(jī)對(duì)中的輸出信號(hào)，是對(duì)數(shù)中放內(nèi)視頻檢波后電壓大小，可用來大致判定回波信號(hào)是否正常，其正常值應(yīng)為0.6V左右。逐級(jí)檢查接收機(jī)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(jī)其大小與信號(hào)強(qiáng)度成正比。如圖2框圖所示，斷開前中與對(duì)中的連接，測量對(duì)中的輸出端信號(hào)，對(duì)數(shù)檢波值為零；斷開信號(hào)混頻器與前中的連接，有前中沒有輸入信號(hào)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(guī)，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(fù)到正常強(qiáng)度，經(jīng)數(shù)次采圖驗(yàn)證，回波強(qiáng)度穩(wěn)定，故障得以排除。

此時(shí)給機(jī)務(wù)員排除故障帶來很大困擾的發(fā)射機(jī)電流異常現(xiàn)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(dá)例行開機(jī)時(shí)，出現(xiàn)過流保護(hù)，發(fā)射機(jī)打火，前面板電流表被打壞，機(jī)器故障燈亮。因之前檢查出的有問題的濾波電感，這時(shí)已經(jīng)生產(chǎn)完成，并有廠家的技術(shù)人員協(xié)助更換安裝。在更換濾波電感（圖紙標(biāo)號(hào)L3，型號(hào)JL4.750.042）和其他因此而損毀的元件之后，雷達(dá)完全恢復(fù)正常。

5 小結(jié)

回波偏弱在天氣雷達(dá)的使用中是比較常見的故障，故障點(diǎn)的部位以接收機(jī)，發(fā)射機(jī)較多。準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)是排除故障的關(guān)鍵，這一點(diǎn)在故障涉及面廣，非單一異常表象同時(shí)出現(xiàn)的時(shí)候尤其重要。接收機(jī)部分各種電路多密封固定安裝在金屬盒內(nèi)，不利于直觀的常規(guī)檢測。實(shí)際操作中可借用各種儀器儀表的幫助，如輔以雷達(dá)綜合測試儀，掛接示波器觀察每一級(jí)輸出，并參考每個(gè)電路零器件的特有品性逐一排除。發(fā)射機(jī)作為高頻大功率脈沖的產(chǎn)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(fā)；并且隨著雷達(dá)的日益老化，組成器件多已接近甚至超過其設(shè)計(jì)使用壽命，一些日常故障率較低的部件也會(huì)存在很大的故障可能，因此在進(jìn)行維修時(shí)就必須要充分考慮各種可能并進(jìn)行詳細(xì)全面的分析、檢查和測量，日常操作及維護(hù)中需投入更大的精力了解雷達(dá)及各部件的工作狀態(tài)，做到心中有數(shù)。

王迎迎］