电磁屏蔽法在天气雷达维修中的应用

胡如江

（江西省赣州市气象局，江西 赣州341000）

1 引言

常用的天气雷达按波段划分为S波段（10 cm波长）、C波段（5 cm波长）和X波段（3 cm波长）；按发射信号分为脉冲天气雷达和连续波天气雷达等；按照天线扫描方式分类，分为机械扫描雷达、相控阵雷达等；按雷达体制划分有常规天气雷达（也叫非相干天气雷达）、多普勒天气雷达（也叫相干天气雷达）、双偏振多普勒天气雷达、双偏振相控阵多普勒天气雷达等；按照用途划分有测雨雷达、测风雷达、测云雷达等。天气雷达的有效作用距离为150～250 km。

天气雷达在夏季雷雨季节发挥着无可替代的作用，气象部门尤其注重天气雷达的维护、维修和保养工作，但是对天气雷达的维修，可能会因为维修人员之间的经历不同、阅历不同、思路不同、技能不同或知识领域的差异会有不同的维修效果，维修水平的差异最终会在雷达运行效率和产品质量方面得以体现。

2 天气雷达故障诊断和维修方法

天气雷达发生故障后会由雷达保障人员进行维修。由于天气雷达通常在无人值守的情况下工作，所以雷达发生故障时保障人员并不知道故障是怎么发生的，只能到达现场后根据故障的现象和雷达的工作原理进行分析判断，雷达硬件发生故障时通常也会用到中医问诊的方式即“望”“闻”“问”“切”方式进行故障诊断。

所谓“望”，就是通过仔细观察雷达设备各个分机及其元器件和板件是否有损坏、烧毁的迹象，以此判断损坏的部位或器件；“闻”，就是在现场是否可以闻到异样的气味，如烧焦烧煳的气味，以此判断元器件或板件在使用过程中被烧坏的可能性；“问”，就是向现场使用人员了解雷达故障发生的过程，并排除人员操作失误造成的人为损坏；“切”，就是根据雷达工作原理以及分析的过程最终判定故障的部位，给出维修的方案，排除故障恢复雷达正常工作的整个过程。维修雷达方法：若硬件出现故障，找出出现故障的元器件或板件进行维修或更换，就能排除故障恢复正常工作；若是软件出现故障，重新安装相关的软件或重新进行软件配置就可以恢复正常工作。

3 电磁屏蔽法在天气雷达维修中的应用

实际工作中，经常碰到天气雷达会发生一些莫名其妙的现象，也就是所谓的“软故障”，如开关分机机柜门时会造成发射、接收信号不稳定、时好时坏，或造成发射机功率不稳定时高时低，或者雷达低压状态一直正常，只要打开雷达高压收发分机就会突然掉电，其他分机工作正常等，表现出来就是有的雷达可以工作但是不稳定，有的并非是雷达故障但是却影响雷达的工作效率和产品质量，针对以上这些现象，采用更换元器件、重新安装软件、重新配置软件等方法和手段都无法根本解决问题。

鉴于此，本文推荐一种解决此类软故障的方法，即电磁屏蔽法。所谓屏蔽是对两个空间区域之间进行隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。屏蔽分为内屏蔽或外屏蔽两种，防止内部对外部的干扰即内屏蔽，用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；防止外部对内部的干扰即为外屏蔽，用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。屏蔽按机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电磁屏蔽是用导电材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽。电磁屏蔽的原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用，阻止其与屏蔽结构表面和屏蔽体内部感生的电荷、电流与极化现象。采用电磁屏蔽法修复天气雷达故障的案例如下。

3.1 案例1

某地714C天气雷达与空军警戒雷达相距太近，空军警戒雷达工作时，714C天气雷达工作时出现以下问题：①雷达终端计算机显示器磁保护关闭（黑屏）；②雷达磁控管电流升高，磁控管烧毁；③脉冲变压器烧毁；④接收系统及天控系统无损坏性故障。分析认为空军警戒雷达工作时其发射触发脉冲通过电缆叠加在714C天气雷达发射脉冲的调制信号中，增加了714C天气雷达的磁控管调制脉冲密度，从而造成调制电压升高、磁控电流升高而烧毁，进而导致脉冲变压器负载异常而被损坏。

排除方法：利用8目和16目双层铜线网对雷达机房环境进行电磁屏蔽，所有屏蔽网焊接成一体并统一接地，阻止警戒雷达的电磁辐射到714C雷达机房，彻底消除了电磁干扰。

3.2 案例2

某机场安装调试双偏振天气雷达过程中，发现雷达低压预热一切正常，但是准加高压指示灯亮后开高压，收发机柜突然掉电，反复试验N次故障现象依旧。排查过程中，用抗干扰屏蔽锡箔纸包裹好发射高压电缆进行开电试验，雷达工作正常，后经检查是因位于雷达天气底座的四端环流器变形，安装好后仍有缝隙，开高压时高频电磁波通过该缝隙泄漏导致附近发射高压电缆头电磁短路而掉电。采用抗干扰屏蔽锡箔纸包裹好发射高压电缆就是利用屏蔽法阻止了高能电磁波对高压电缆的辐射，后来更换了一个好的四端环流器后恢复正常。

3.3 案例3

使用某双偏振多普勒天气雷达过程中，发射功率经常不稳定且偏小，速调管电流时大时小，尤其在发射机柜、接收机柜开关门时变化更为明显。该现象持续时间较长，厂家工程师已经进行过多次维修、调试并多次更换了速调管，故障现象依旧。根据开关分机机柜的门、发射功率发生变化，分析可能是雷达微波电缆接地不良，机柜存在电磁辐射，导致与雷达发射功率检测有关的微波电缆受到干扰，于是采用电磁屏蔽法，利用抗干扰屏蔽锡箔纸包裹好收发机柜的高频电缆，屏蔽机柜内的电磁干扰，一定程度上确保雷达发射功率正常稳定，若要根本消除机房环境的电磁干扰，还需对雷达所有分机的接地情况进行细致检查和分析，最终确保所有分机的信号接地、电源接地以及机壳接地都在雷达机房的同一等电位体上。

4 小结

本文分析了在使用天气雷达过程中发生的用常规维修方法无法修复的一些软故障，介绍了采用电磁屏蔽法解决天气雷达发生“软故障”的一些案例，希望给从事天气雷达维修工作的人员提供一些修复天气雷达软故障的借鉴经验，以期提高天气雷达的运行效率和产品质量。