天氣雷達(dá)電磁干擾分析及排除方法

文/楊帆

天氣雷達(dá)在短時(shí)臨近天氣的預(yù)警、監(jiān)測(cè)中具有中重要作用，可準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)出暴雨、冰雹、強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害性天氣，提醒人們提前做好防范措施，確保安全。但天氣雷達(dá)在工作過程中常會(huì)受到同頻徑向電磁干擾，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果失真、不準(zhǔn)。鑒于此，本文主要就天氣雷達(dá)電磁感染干擾分析及排除方法做深入探究，以供參考。

1 天氣雷達(dá)電磁干擾分析

近年來，地方經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，但各地氣象探測(cè)環(huán)境總體狀況不容樂觀，許多新一代天氣雷達(dá)受到徑向電磁干擾，使天氣雷探測(cè)質(zhì)量受到影響，同時(shí)也影響了雷達(dá)資料的應(yīng)用。同頻徑向電磁給天氣雷達(dá)造成的影響是較大的，如天氣雷達(dá)在受到同頻徑向電磁干擾后，會(huì)出現(xiàn)雷達(dá)回波圖失真失全的現(xiàn)象，導(dǎo)致氣象服務(wù)工作難以正常進(jìn)行。針對(duì)天氣雷達(dá)電磁干擾現(xiàn)象，需結(jié)合實(shí)際做深入的分析研究，找到電磁干擾源，進(jìn)而采取相應(yīng)措施予以排除，使天氣雷達(dá)恢復(fù)正常工作，確保探測(cè)數(shù)據(jù)的正確性和真實(shí)性。

經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)工作時(shí)，若雷達(dá)天線轉(zhuǎn)至仰角0.5o或以下時(shí)，雷達(dá)回波會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的同頻徑向電磁干擾信號(hào)，而且這些干擾信號(hào)來源不一。同時(shí)，在觀察中發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)數(shù)條粗細(xì)不一且呈輻射狀的干擾帶，這些干擾帶不僅具有一定長(zhǎng)度，且強(qiáng)度層次也非常高，強(qiáng)度層次最高時(shí)信噪會(huì)達(dá)到20～30dB，這些干擾信號(hào)會(huì)給天氣雷達(dá)探測(cè)質(zhì)量帶來嚴(yán)重影響。但這一影響并非是永久且不可控的，試驗(yàn)可得，當(dāng)雷達(dá)天線仰角超過0.5o，回波圖上的干擾現(xiàn)象將全部消失，但干擾信號(hào)的消失也并不是永久性的，即干擾現(xiàn)象在24小時(shí)內(nèi)均可出現(xiàn)，且具有一定的規(guī)律性。

通過對(duì)電氣雷達(dá)掃描仰角的分析，確定了在何種方位角以及雷達(dá)仰角的情況下，雷達(dá)回波會(huì)受到干擾，并在此基礎(chǔ)上找到了天氣雷達(dá)干擾源方位角為 20o、290o、320o、340o；在確定干擾源方位角過后，將雷達(dá)發(fā)射機(jī)關(guān)閉，進(jìn)行體積掃描，并在接收機(jī)輸出端用示波器進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雷達(dá)天線轉(zhuǎn)至低仰角0.5o及以下時(shí)，示波器上會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的干擾信號(hào)并且基線明顯上跳。當(dāng)出現(xiàn)干擾信號(hào)后，首先需要判斷干擾信號(hào)的來源，即干擾信號(hào)是來源于雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部還是外部，在做這項(xiàng)分析時(shí)，也可根據(jù)干擾信號(hào)的強(qiáng)弱度判斷干擾信號(hào)來源。

2 天氣雷達(dá)電磁干擾排除方法

在進(jìn)行天氣雷達(dá)電磁干擾排除工作時(shí)，需借助移動(dòng)監(jiān)測(cè)車等新一代等現(xiàn)代化設(shè)備朝著干擾源的方位進(jìn)行排查。通常情況下，電磁環(huán)境都有一定的復(fù)雜性與特殊性，尤其是城區(qū)電磁環(huán)境，更為復(fù)雜，人流密集、車流量大，再加之地形地勢(shì)等外部條件限制，監(jiān)測(cè)車難以靠近監(jiān)測(cè)區(qū)域。在此種情況下，只能根據(jù)分析結(jié)果，鎖定相應(yīng)的干擾區(qū)域，在此基礎(chǔ)上使小型設(shè)備徒步查找疑似干擾源。通過認(rèn)真詳細(xì)的查找確定具體的方位角后，鎖定無線圖像傳輸設(shè)備，在聯(lián)系設(shè)備架設(shè)方做關(guān)停設(shè)備試驗(yàn)后，若發(fā)現(xiàn)天氣雷達(dá)回波干擾信號(hào)仍舊存在，就需進(jìn)一步確定干擾源方位。在這一過程中，需組織專業(yè)技術(shù)人員攜帶相關(guān)監(jiān)測(cè)設(shè)備到達(dá)天氣雷達(dá)天線罩外部的平臺(tái)上，使用微波低損耗電纜、寬頻帶標(biāo)準(zhǔn)喇叭天線、微波低噪聲高增益放大器、12V直流電源等組成的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。經(jīng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，氣象站外部環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，建筑、林木等均給氣象監(jiān)測(cè)工作帶來了一定困擾，也使得技術(shù)人員難以在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確判斷出干擾源方位，這就需要技術(shù)人員操作天線，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)天線方位，通過轉(zhuǎn)動(dòng)天線方位判斷當(dāng)天線處于什么方位時(shí)，接收到的干擾信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)值最大，從而正確找到干擾源的方位，在此基礎(chǔ)上通過微波鏈路通信方位的計(jì)算，確定出監(jiān)測(cè)線路。總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，天氣雷達(dá)電磁干擾多是與設(shè)備等有關(guān)，如2018安康市在排查天氣雷達(dá)電磁干擾過程中，發(fā)現(xiàn)在一通訊基站上架設(shè)著多個(gè)正方形板狀微波發(fā)射天線，并監(jiān)測(cè)得到此干擾信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到最大值，在獲得這一信息后，相關(guān)部門與運(yùn)營(yíng)商取得聯(lián)系，在經(jīng)過緊密協(xié)商溝通后對(duì)基站中的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了關(guān)停實(shí)驗(yàn)，在將基站上架設(shè)的無線寬帶設(shè)備關(guān)閉后，天天氣雷達(dá)電磁干擾現(xiàn)象全部消失，頻譜分析儀上該信號(hào)也不再出現(xiàn)，氣象服務(wù)工作也得以正常進(jìn)行。因此，對(duì)于天氣雷達(dá)在監(jiān)測(cè)過程中受到同頻徑向電磁干擾問題，需要經(jīng)過全面的分析調(diào)查，找到干擾源從而采取相應(yīng)措施予以排除。

3 結(jié)語

綜上所述，在通信技術(shù)不斷發(fā)展，電子化水平不斷提高的背景下，天氣雷達(dá)電磁干擾現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，這對(duì)這一問題，相關(guān)部門應(yīng)做好相應(yīng)的分析與排查工作，避免雷達(dá)受到影響，確保雷達(dá)監(jiān)測(cè)結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性。