滨州CINRAD／SA雷达接收机动态异常分析与处理

雷达接收机的动态范围指标异常是接收系统性能恶化的标志,接收系统性能恶化会降低雷达产品的可靠性及可用性,影响雷达的探测和预警能力。通过对CINRAD/SA雷达的多次测试、分析和故障排查等一系列过程,详细分析了导致接收机动态范围异常的原因,迅速定位故障点并解决故障,为新一代天气雷达数字接收机动态异常故障维修提供方法与借鉴。     

一次典型CINRAD/SA接收机动态范围异常分析与处理

从一次典型的CINRAD/SA雷达数字化接收机动态范围异常故障人手,分析了影响接收机动态范围和动态极限性能扩展的主要因素,重点对动态异常进行了翔实分析.通过分步、分模块的动态范围调整与故障排查等一系列过程,详细诊断了导致接收机动态范围异常的故障原因,并迅速、准确的定位了故障单元,为数字中频接收机故障维修提供方法与借鉴.     

基于SYSCAL方法的天气雷达反射率因子在线标定技术

CINRAD天气雷达采用了一种基于SYSCAL的反射率因子在线标定技术,能够在雷达运行中动态检测和校正发射和接收通道的性能变化导致的反射率因子测量偏差,且标定具有良好的性能和时效。通过理论推演详细解析了CINRAD天气雷达反射率因子在线标定的原理,介绍了其在CINRAD/SA天气雷达中的技术实现方式和相应的标定方法及由来。以武汉CINRAD/SA天气雷达的一次在线标定为例对标定实效进行检验和分析,指出了CINRAD天气雷达反射率因子在线标定技术中存在的一些问题。掌握天气雷达反射率因子在线标定原理和技术,对于正确实施标定,保证回波质量和提高雷达故障诊断分析能力,十分必要。     

CINRAD/CC雷达接收机特性曲线异常诊断

依据新一代天气雷达接收机系统工作原理及接收系统特性曲线关键点参数测量方法,结合对CINRAD/CC新一代天气雷达系统特性曲线异常故障的分析,提出了接收系统特性曲线异常故障诊断流程及处理方法,该方法在排除CINRAD/CC新一代天气雷达接收机特性曲线异常的故障实践中得到验证,结果表明:采用这种诊断流程和处理方法不仅快捷、有效,还具有规范性和稳定性,可为雷达技术保障人员处理各种型号新一代天气雷达接收机特性曲线异常故障提供借鉴.     

CINRAD/SA雷达数字中频改造技术难题及解决方法

2008年以来,济南CINRAD/SA雷达由于模拟中频接收机系统性能参数退化导致雷达运行的可靠性和稳定性较差,且故障率较高。为了更好的保障雷达服务于气象,2009年7月济南完成数字化中频升级改造工程,改造后的数字中频雷达相位噪声非常稳定,速度信息量更加可信和精确。扼要介绍了数字中频接收机的工作原理,主要是对数字中频安装调试及改造过程中遇到的软、硬件问题的解决措施和改造后的技术参数测试进行技术性的总结,旨在对同行今后的工作具有参考借鉴价值。     

CINRAD/SB雷达回波强度定标调校方法

回波强度定标和调校方法是保障CINRAD/SB回波强度测量精度的关键技术,方法不当会导致回波强度测量误差增大,直接影响雷达定量估测降水产品的可靠性。为了满足回波强度测量误差在±1 dBZ范围内的技术要求,根据雷达气象方程,通过对CINRAD/SB接收机测试通道、主通道、天馈系统相关影响回波强度测量误差的因素进行分析,提出了从接收机动态范围和雷达参数调整、线性通道增益定标目标常数定标,到测试通道参数调整的回波强度定标工作流程。总结出以线性通道增益定标目标常数定标为基准,采用测试通道参数测量法或基准法调校,以保证发射功率和接收机动态范围变化导致的回波强度测量误差得到在线实时校正,提高了CINRAD/SB回波强度测量精度。从接收机测试通道、主通道、天馈系统及发射功率4个方面,给出了回波异常的分析和诊断流程。并提出在接收机保护器前端增加机外信号注入口和定标信号功率检测功能,以利于机内外回波强度定标对比校准和消除测试通道参数变化导致回波强度测量误差的建议。     

CINRAD/SB雷达接收机技术特点及故障诊断方法

介绍了CINRAD/SB雷达接收系统技术特点。根据接收机的主通道、测试通道、故障定位通道的信号流程,从监测信息、报警信息、关键点参数测量入手,总结了CINRAD/SB雷达接收系统故障诊断方法和技巧。详细介绍了利用RDA计算机的报警信息直接查找故障、通道测试法和关键点波形测试法3种诊断故障的方法,并列举了接收机主通道前端、后端以及测试通道3个不同类型的典型故障个例的分析和处理步骤。提出了接收系统维修方面的一些建议,为新一代天气雷达技术支持和保障提供借鉴。     

济南CINRAD/SA雷达双偏振升级关键技术分析

针对CINRAD/SA天气雷达双偏振升级,阐述了通过WRSP信号处理器、晶振频率源、标定技术、相位编码技术、信号处理新技术新算法等关键技术的升级,提升了雷达的整体性能。济南雷达升级后,接收机灵敏度由-109 dBm提升至-113 dBm,接收机动态范围由89 dB提升至101 dB,发射机输出改善因子由59.34 dB提升至61.64 dB,系统相位噪声由0.107°提升至0.041°,系统实际地物对消最大值由45.1 dB提升至49.7 dB,距离分辨率由1 000 m提升至250 m,改善了雷达对弱信号的探测能力,增强了对电磁干扰、超折射的识别能力,增强了地物抑制能力;天线伺服系统通过改碳刷结构汇流环为金属丝免维护汇流环,减少了天线动态故障报警率,提高了伺服系统运行的稳定性和可靠性;通过CW与TS信号在线标定技术,检验了升级后双偏振雷达双通道的一致性。     

CINRAD/SB雷达模拟中频接收机动态高端失控故障诊断方法

模拟中频接收机AGC电路决定着雷达接收系统技术指标,对雷达探测资料可靠性具有重要作用.依据CINRAD/SA-SB雷达模拟接收机AGC电路的信号流程、时钟信号时序关系及关键点波形参数,总结了AGC电路调试方法;从故障现象、雷达终端报警信息分析入手,根据相关信号流程和关键点波形、信号检测情况,总结出定位接收机AGC电路故障到器件级的方法和故障诊断流程.通过对信号处理器A板故障和IF衰减量传输器件D4损坏导致的接收机动态高端失控的两个典型故障个例的分析,总结出各自故障诊断特点:信号处理器输出AGC时钟不正常导致IF衰减不起控;IF衰减量编码集成电路D4损坏,虽然IF衰减器可正常控制,但信号处理器不能得到衰减量值,无法复原信号强度,两种故障最终都导致动态高端失控.故障诊断结果表明,依据故障诊断流程可以快速修复接收机AGC电路器件级故障,少走弯路,可有效提高新一代天气雷达技术保障水平.     

CINRAD/S-RDA定标常见问题分析

结合中国新一代天气雷达S波段A、B型和C波段B型(CINRAD/SA、SB、CB)的雷达数据采集(RDA:Ra-dar Data Acquisition)部分的报警信息、性能参数、适配数据,接收机和发射机的电路框图及对雷达设备的维修经验,系统地分析了CINRAD/SA、SB和CB的RDA定标和检查中可能出现的各种报警并给出对策.分析中广泛征求了资深专家们的建议、查阅了源程序,甚至不惜临时改变某个最小可替换单元的适配参数或工作状态等手段,通过改变RDA中的雷达性能参数使产生对应报警信息来验证分析结论.旨在为各级雷达设备技术保障人员在RDA的设备维护中提供参考指南.     

双基地多普勒天气雷达天线架设高度设计及旁瓣污染分析

在双基地多普勒天气雷达的试验和应用研究中发现, 天线的高度设计和旁瓣污染是双基地天气雷达研究中需要直接面对的两个问题。探测目标的最低高度取决于天线的架设高度, 它的设计具有实用价值, 同时发现旁瓣污染影响探测资料的质量。基于双基地雷达探测原理, 对其进行分析, 给出在一定基线长度和最大探测距离乘积条件下, 以目标探测高度为参数的雷达天线架设的最低高度设计方案; 并分析双基地多普勒天气雷达旁瓣污染的主要原因, 进一步探讨在一定假设条件下减小或消除旁瓣污染的影响, 以控制观测资料质量。     

双基地多普勒天气雷达探测能力分析

双基地多普勒天气雷达系统是由一个常规多普勒天气雷达和一个或多个远程被动低增益接收机共同组成,是大气风场探测领域的新技术之一。文中首先在瑞利散射假设的前提下,考虑了雷达波的偏振方向、散射体的空间位置等条件,推导了小球形粒子散射函数在双基地雷达系统中的表达形式,建立了双基地雷达气象方程,并将该方程应用于双基地雷达的探测能力、有效探测范围等方面分析,模拟计算了侧向散射能力和被动雷达回波功率在空间的分布变化,为探讨去除旁瓣影响提供了依据。通过分析证明了双基地雷达系统工作状态垂直偏振优于水平偏振的结论。在入射波为水平偏振情况下,高空探测好于低空,而垂直偏振情况则是低空的散射能力强。如果采用双线偏振发射体制,根据需要采用不同的偏振波组合,能够有效扩大双基地探测的范围和信息量。在水平偏振情况下较强回波区域在基线附近和被动雷达一侧的基线延长线周围。由于侧向散射强度低于后向散射强度,双基地雷达对于弱天气回波不太敏感,它的探测范围小于单基地雷达的探测范围。在双基地雷达探测中旁瓣污染是一个不容忽视的问题。文中对双基地雷达参数进行了模拟回波强度计算,并与实测回波资料进行了比较,两者较一致,存在差别的重要原因可能是被动接收天线的垂直变化影响。     

平面相控阵脉冲压缩的雷达气象方程

在低发射功率条件下,相控阵多普勒天气雷达为了增加探测距离和提高分辨率,需要采用脉冲压缩技术.由于采用相控阵技术,波束扫描过程中,在平面阵非法线方向上会产生波束展宽,引起波束内功率下降,需要在计算雷达气象方程时弥补功率下降的误差.平面相控阵天气雷达在探测远距离目标时,使用宽脉冲发射,经脉冲压缩处理以提高分辨率,因此需要建立适用的雷达气象方程.首先讨论了脉冲压缩低峰值功率的平面相控阵多普勒天气雷达的结构、线性调频脉冲压缩的距离(多普勒测量)、调频波形的耦合问题以及目标距离的测量;然后给出了适用于脉冲压缩的平面相控阵雷达气象方程,此方程同时也适用于一维线性阵的脉冲压缩的天气雷达.     

脉冲多普勒气象雷达发射机相位稳定性分析

简要介绍了低相位噪声多普勒天气雷达发射机的特点和组成,脉冲多普勒气象雷达对发射机相位稳定性的要求,发射机满足脉冲多普勒气象雷达的要求所面临的关键技术问题。为了改善相位噪声,在发射机中采用了全固态调制器、回扫充电技术、充电校平技术和同步交流方波稳流灯丝电源等技术。分析了发射机影响脉冲多普勒气象雷达检测性能的主要因素以及射频脉冲信号受寄生调制的影响而产生的边带相位噪声,发现在发射机射频信号中不需要的寄生调制和噪声是由一系列源产生的,影响脉冲多普勒气象雷达相位稳定性的主要因素有射频激励源、电源纹波、脉冲时间抖动、幅度调制、颤噪效应、电磁感应和电磁干扰辐射源等。这些不需要的边带噪声限制了脉冲多普勒气象雷达在杂波中探测目标的能力。     

RETRIEVAL OF HORIZONTAL WIND PERTURBATION FIELDS FROM SIMULATED SINGLE DOPPLER RADAR OBSERVATIONS

The application of the single Doppler radar dataset analysis is usually confined to the assumption that the actualwind is linearly distributed or uniform locally.Following some dynamic features of convective weather,a conceptualmodel of moderate complexity is constructed,wherewith a horizontal wind perturbation field is retrieved directly fromthe single Doppler radar measurements.The numerical experiments are based on a 3-D cloud model-generatedconvective cell,whose radial velocity component is taken as the radar observations that are put into the closed equationsbased on the conceptual model to retrieve the horizontal wind perturbation field.After the initial field is properlytreated,the retrieval equation is solved in terms of the 2-D FFT technique and the sensitivity to noise is examined.Finally,contrast analysis is done of the retrieved and the cloud model output wind fields,indicating the usefulness of theapproach proposed in this paper.     

RETRIEVAL OF HORIZONTAL WIND PERTURBATION FIELDS FROM SIMULATED SINGLE DOPPLER RADAR OBSERVATIONS*

The application of the single Doppler radar dataset analysis is usually confined to the assumption that the actual wind is linearly distributed or uniform locally.Following some dynamic features of convective weather,a conceptual model of moderate complexity is constructed,wherewith a horizontal wind perturbation field is retrieved directly from the single Doppler radar measurements.The numerical experiments are based on a 3-D cloud model-generated convective cell,whose radial velocity component is taken as the radar observations that are put into the closed equations based on the conceptual model to retrieve the horizontal wind perturbation field.After the initial field is properly treated,the retrieval equation is solved in terms of the 2-D FFT technique and the sensitivity to noise is examined.Finally,contrast analysis is done of the retrieved and the cloud model output wind fields,indicating the usefulness of the approach proposed in this paper.     

CTL 713C多普勒天气雷达数字接收处理系统故障诊断分析

通过分析CTL-713C多普勒天气雷达数字接收处理系统硬件构成及工作原理,结合硬件状态指示介绍了该型雷达数字接收处理系统的正常工作状态。将CTL-713C多普勒天气雷达数字接收处理系统分成信号处理器、数字接收机、连接三类故障进行诊断,根据终端显示和系统硬件状态指示综合判断相应类型故障的处理方法,通过焦作CTL-713C多普勒天气雷达数字接收处理系统故障实例分析和诊断结果对处理方法进行了验证,并对雷达数字接收处理系统的故障诊断方法和原则进行了总结。     

双基地多普勒雷达在云内风场探测中的应用研究

与双多普勒雷达联合观测相比，双基地多普勒雷达价格低廉，易于观测和维持，并且可以同时探测到不同方向的径向速度，利用它探测的资料可以很好地反演出风场的三维结构。但它的探测范围小，由于双基地多普勒雷达采用了低增益的天线系统，它易受到雷达波旁瓣和多次散射的影响；同时，它对频率的稳定要求更高，在时间同步等方面还有很多问题需要研究。比基地多普勒雷达技术是一种很有应用潜力的探测手段。