714CD型天气雷达回波关联故障浅析

摘 要：对CD型天气雷达回波进行分析可以迅速找到回波关联故障点，可以帮助维护人员尽快修复故障。本文首先对714CD型天气雷达的结构与工作原理进行了阐述，之后结合实例分析714CD型天气雷达回波关联故障，以供参考。

关键词：故障分析；714CD型天气雷达；回波

得益于我国经济建设的快速发展以及科学技术的进步，我国天气雷达技术迈向了一个新的台阶，天气雷达在经济建设中的作用越来越凸显。本文通过对发射系统部分、接收系统部分等分析了故障点，为天气雷达监控故障快速排除提供参考。

714CD型天气雷达的结构与工作原理

714CD型天气雷达除了由发射系统、馈线系统、接收系统、伺服系统、终端系统以及配电系统组成，还包括了天线罩、天线装置、监控系统、信号处理系统。714CD型天气雷达具在探测台风、降水、冰雹等气象中得到了廣泛地应用，具有良好的探测效果。714CD型号雷达探测范围高达450km，定量测量半径范围为200km。与此同时，714CD型天气雷达还可以对半径150km范围内气象目标降水粒子群进行测量。其主要工作流程如下：

首先，频率综合器小功率高频信号进行输出，雷达发射机将这一信号通过速调管高功率放大。[1]之后该信号分别通过铁氧体天线收发开关、波导馈线等送到馈。最后由天线将能量辐射到空间。天线接受云层中的电磁波后经接收机处理成数字中频信号，信号提取和数据处理之后，通过网络将参数传输至气象中心。

故障分析

发射系统由速调管、调剖器、功放分机、发射监控分机以及高压电源组成。系统采用全相参体制，速调管采用电源电磁聚焦，为发射系统的核心，费用较高。714CD 型天气雷达发射机采用永磁聚焦速调管，工作时受到高压和磁场的影响，可以通过速度调制经阴极发射的电子注获取密度调制。之后进行能量交换，将微波放大。近6个月来，714CD型天气雷达出现地物回波强度减弱、高压电流和注电流减小的情况，经过工作人员检测后得知速调管已发生老化，申请更换速调管。在新速调管更换后，雷达恢复正常。速调管长时间工作后会逐渐老化，导致终端回波下降，并且回波下降幅度与速调管老化程度呈正相关。因此，如果回波强度出现大幅度或长时间小幅度下降，意味着速调管有很高的几率发生老化。

接收系统中的场放可以对微弱的高频回波信号放大。一旦场放损坏，高频回波信号会偏弱。场放前端的TR放电管故障会延长放电恢复时间，也会对高频回波信号产生较大的影响。在这两者中，TR放电管更容易损坏。本振信号主要由频率综合器产生，并且提供一路相参基准付路信号，之后将其用于移相功能 。一旦频率综合器损坏，高频回波信号会偏弱。

发射机产生的高功率微波能量通过馈线传输到馈源及天线，之后天线将微波能量送出。由此可见，馈线在信号传输中的占据着重要的地位。如果馈线内生锈或者有冷凝水，则会导致回波偏弱。

在前几个月的检查中发现，伺服系统发生了故障，天线仰角运转到-3°以下，-3°微动开关动作后，除-3°故障监控显示不正常外，其他监控点显示都正常，故障显示属于虚警。由于这次伺服6个故障检测监视点中4个都为虚警，都是借助故障监视继电器动作发现，当天线仰角在正常范围4个故障点全部报故障，一旦天线仰角位于-3°以下时，造成-3°故障监视继电器动作。在对故障分析后可知，本次伺服系统故障是因为-3°故障监视继电器的监视常闭触点出现不正常接地现象。伺服系统驱动过流、天线失控导造成仰角大于90度或小于-2度报警，进而引发伺服电路故障。其中，如果伺服驱动负载过载，驱动电流过大超限，则会引发驱动过流。一般情况下，借助测量驱动输出电流可以检测是否发生这一故障。故障确定后，工作人员需要检查驱动输出电路情况，查看是否发生短路等，驱动电机是否过流、过热等。如果是天线失控造成的，工作人员应检查角码传输通道情况，确认无误后检查驱动电压输出，最后判断放大器的误差电压是否正常。监测信号错误的电平会导致伺服监控虚警故障，此时，工作人员应重点检查监控点到监控处理器之间传输路径，查看各个线路之间的状况，找出多个虚警点的汇集点，并采取有效的方法找出故障点。[2]

对于回波信号传输过程中的干扰噪声，信号处理系统可以及时抑制，并将气象目标回波信号的振幅、相位进行提取。信号处理器是信号处理系统重要组成部分，主要负责准确地提取出径向速度、反射率等气象参数，进而提升气象预报的准确性。如果雷达信号处理分系统故障部位难以定位，将会度雷达工作能力造成严重的影响，也难以有效识别回波信号。实时显示和遥控显示终端是终端系统的主要分支，该系统能够设定雷达参数。如果方位角码变换电路出现故障，重新启动平面显示器时，终端回波显示会出现断节的情况，造成终端回波显示异常。

3 结语

综上所述，在发生回波关联故障时，工作人员需对各个系统中的元件以及线路详细检查，在这一过程中，工作人员需要具备较强的知识，具备较好的应急能力。因此，在日常工作中，不仅要对714CD型气象雷达的发射系统、接收系统、馈线系统、伺服系统、信号处理系统以及终端系统做好日常的检查与维护工作，查看各个线路之间的状况，排查速调管等元件是否发生老化，及时处理；还要重视检查人员以及维护人员工作能力的培养，熟悉714CD型天气雷达的结构与工作原理，了解监控信号的信号流程，掌握信号系统分析、电子工艺及电子工程设计等专业知识，可以对气象雷达故障及时排查，采取有效的维护方式，提升气象雷达故障处理地科学性与准确性，减少回波关联故障对714CD型天气雷达工作的影响，为气象部门的气象预报工作提供良好的支持。

参考文献：

[1]刘健，贾东，刘颖.714CD型天气雷达回波关联故障浅析[J].山东工业技术，2014（23）：267-268.

[2]王全周.714CD天气雷达监控故障分析诊断技巧[J].气象与环境科学，2013，36（3）：80-83.

作者简介：谢东（1969-），女，汉族，河北张家口人，本科，高级工程师，从事测雨雷达监测工作。