唐承乾

(安康市氣象局，陜西安康 725000)

天氣雷達對中小尺度風(fēng)暴、冰雹、暴雨、強對流等災(zāi)害性天氣具有實時監(jiān)測能力，在短時臨近天氣的監(jiān)測和預(yù)警中發(fā)揮著重要作用[1]。由于城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴大以及地方經(jīng)濟的發(fā)展，各地氣象探測環(huán)境總體狀況不容樂觀，各級氣象部門應(yīng)高度重視氣象探測環(huán)境的保護工作，建立氣象探測環(huán)境的分類保護措施[2-4]。近年來許多新一代天氣雷達也受到徑向電磁干擾[5]，影響探測質(zhì)量和雷達資料的深入應(yīng)用。自2016年9月以來，安康天氣雷達受到同頻徑向電磁干擾后，造成雷達回波圖失真，嚴(yán)重影響了氣象服務(wù)工作。雷達技術(shù)保障人員積極聯(lián)系安康市無線電管理處技術(shù)人員，進行排查，經(jīng)過雙方技術(shù)人員的不懈努力，最終找到干擾源并徹底排除，使安康雷達恢復(fù)正常工作，確保了探測數(shù)據(jù)的正確性和真實性，對安康短時臨近天氣現(xiàn)象的監(jiān)測預(yù)警預(yù)報起到了至關(guān)重要的作用。

1 安康天氣雷達所處地理位置及工作頻率

安康天氣雷達位于安康市漢濱區(qū)巴山東路31號，安康市氣象局院內(nèi)，海拔高度為289.42 m，經(jīng)、緯度為109.04°E，32.69°N，雷達工作頻率為5.33 GHz，雷達接收機工作帶寬為±20 MHz。

2 雷達電磁干擾分析

雷達工作時，當(dāng)天線轉(zhuǎn)至低仰角(0.5°及以下)時，雷達回波會出現(xiàn)很強的同頻徑向電磁干擾信號，且來自多個方向。觀察雷達回波有數(shù)條粗細不一呈輻射狀的干擾帶，其長度貫穿整個回波畫面，且強度層次非常高，最強時信噪比可達20～30 dB，嚴(yán)重影響雷達探測質(zhì)量。當(dāng)天線仰角超過0.5°后，干擾現(xiàn)象在回波圖上全部消失。此干擾現(xiàn)象24小時均可出現(xiàn)，且非常有規(guī)律。

監(jiān)控雷達掃描至低仰角時，確定回波受到干擾時所對應(yīng)的雷達仰角和方位角，進而找到干擾源方位角約為20°、290°、320°、340°。關(guān)閉雷達發(fā)射機，做體積掃描，在接收機輸出端用示波器檢測，發(fā)現(xiàn)當(dāng)雷達天線轉(zhuǎn)至低仰角0.5°及以下時，示波器上出現(xiàn)強的干擾信號且基線明顯上跳。

干擾出現(xiàn)后，首先判斷此干擾是來自雷達系統(tǒng)內(nèi)部還是外部。在排除接收機自激和發(fā)射機故障后，轉(zhuǎn)而懷疑收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)及接收機保護系統(tǒng)，排除這些部件后，重點懷疑雷達系統(tǒng)外部，由于干擾信號強度較大，干擾仰角較低，判斷可能是近場同頻信號干擾[6]。停機狀態(tài)下，雷達技術(shù)保障人員將頻譜分析儀連接到雷達天線上，在雷達工作的頻段上發(fā)現(xiàn)了一個異常信號，該信號頻率范圍為5.315～5.353 GHz，強度為-63.03 dBZ，仰角0.5°時干擾信號的場強值最大。此時雷達的工作頻點為5.33 GHz，恰好處在干擾頻段內(nèi)。

3 電磁干擾源排查過程及方法

雷達站技術(shù)保障人員攜手安康市無線電管理處技術(shù)人員駕駛新一代移動監(jiān)測車沿著干擾源的方位進行干擾排查。由于城區(qū)電磁環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)測交匯定位的疑似干擾區(qū)域人流密集，環(huán)境也較復(fù)雜，車輛無法靠近。鎖定干擾區(qū)域，只能用手持定向設(shè)備徒步查找疑似干擾源。在干擾嚴(yán)重的約20°方位角，鎖定了一個無線圖像傳輸設(shè)備，聯(lián)系設(shè)備架設(shè)方做關(guān)停設(shè)備實驗后，發(fā)現(xiàn)天氣雷達回波干擾信號依然存在。為了進一步確定干擾源的方位，雷達站技術(shù)保障人員和安康市無線電管理處技術(shù)人員攜帶監(jiān)測設(shè)備爬到天氣雷達天線罩外部的平臺上，利用寬頻帶標(biāo)準(zhǔn)喇叭天線、高頻衰減器、微波低噪聲高增益放大器、微波低損耗電纜和12 V直流電源等組成的檢測系統(tǒng)進行監(jiān)測[6]。

觀察發(fā)現(xiàn)，氣象站外部環(huán)境比較復(fù)雜，周邊高樓林立，為判斷干擾源方位帶來困難。技術(shù)人員只能緩慢轉(zhuǎn)動天線方位，在測試點監(jiān)測到方位角為12°時干擾信號的場強值最大，于是決定先沿此方位方向查找干擾源。在查找過程中，不斷通過微波鏈路通信方位的計算，確保監(jiān)測路線始終處于方位角12°的沿線上。當(dāng)監(jiān)測車行駛到金星社區(qū)時，干擾信號逐步增強。技術(shù)人員使用逼近式查找法逐步接近干擾源，終于發(fā)現(xiàn)在一通訊基站上架設(shè)著多個正方形板狀微波發(fā)射天線，此地干擾信號場強達到最大值。經(jīng)數(shù)據(jù)庫比對，并與運營商聯(lián)系，此基站系聯(lián)通公司架設(shè)的基站。

2018年2月8日，安康市無線電管理處技術(shù)人員聯(lián)系安康市聯(lián)通公司對其設(shè)備進行了關(guān)停實驗，當(dāng)關(guān)閉其基站上架設(shè)的無線寬帶設(shè)備后，天氣雷達電磁干擾現(xiàn)象全部消失，頻譜分析儀上該信號也不再出現(xiàn)?；旧习惭b的正方形板狀天線正是無線寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)射天線，該業(yè)務(wù)使用頻段未經(jīng)過無線電管理部門的審批。聯(lián)通公司違反無線電管理條例，擅自架設(shè)未經(jīng)許可的無線寬帶設(shè)備，按有關(guān)規(guī)定予以關(guān)閉。至此，安康市天氣雷達無線電干擾排查圓滿成功。

4 結(jié)語

隨著電子化水平和通信技術(shù)的快速發(fā)展，雷達受到電磁干擾的現(xiàn)象時有發(fā)生。一旦雷達受到電磁干擾，應(yīng)立即聯(lián)系當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理部門及時對雷達電磁干擾進行排除，以確保雷達正常工作。