基于CLC-11-A型固定式邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)故障淺談修護(hù)維修經(jīng)驗(yàn)

虎雅莉

（民航寧夏空管分局，寧夏 銀川 750000）

風(fēng)廓線雷達(dá)是一種以晴空湍流為目標(biāo)的多普勒雷達(dá)，利用大氣湍流對(duì)電磁波的散射作用，對(duì)邊界層大氣的三維風(fēng)場(chǎng)物理量進(jìn)行高時(shí)空分辨率的連續(xù)探測(cè)。風(fēng)廓線雷達(dá)的使用，使得空中交通管制員和預(yù)報(bào)員直觀的掌握了近地層風(fēng)向風(fēng)速和溫度隨高度的變化，為飛機(jī)安全起降提供更加精準(zhǔn)細(xì)致的服務(wù)，進(jìn)一步提高了銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng)的飛行安全保障能力。然而，安全精細(xì)的服務(wù)來(lái)源于雷達(dá)從業(yè)者精心地維護(hù)，為確保雷達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及故障情況下減少排故時(shí)間，本文重點(diǎn)通過(guò)故障分析總結(jié)維護(hù)維修經(jīng)驗(yàn)，為雷達(dá)保障人員提供一定的參考。

1 簡(jiǎn)介

1.1 工作原理

CLC-11-A型固定式邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)工作時(shí)，先由主控計(jì)算機(jī)產(chǎn)生高頻脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)發(fā)射前級(jí)和T/R組件放大，再經(jīng)天線輻射出去，當(dāng)電磁波信號(hào)遇到大氣湍流后就會(huì)散射返回，天線在接收到回波信號(hào)后經(jīng)T/R組件放大、移相、合成后傳至數(shù)字中頻接收機(jī)，再由它進(jìn)行濾波、放大、正交相位檢測(cè)、數(shù)據(jù)抽取，然后由信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行處理計(jì)算，形成回波功率譜，最后此功率譜由數(shù)據(jù)處理進(jìn)行分析，反演出大氣風(fēng)場(chǎng)。

1.2 工作模式

該雷達(dá)共有四種脈寬七種工作模式，可根據(jù)需求選擇不同的工作模式。銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng)選取的模式分別是：低2模、高2模和高3模，雷達(dá)工作時(shí)，會(huì)在這三種模式下依次輪詢探測(cè)，輪詢結(jié)束便會(huì)獲得一組數(shù)據(jù)，也就是我們看到的一組風(fēng)羽圖。

2 故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

在風(fēng)廓線雷達(dá)遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)終端發(fā)現(xiàn)大面積T/R組件狀態(tài)發(fā)紅告警，其中低模有6個(gè)，高模有2個(gè)。如圖1所示。

圖1 T/R告警現(xiàn)象

2.2 排故過(guò)程

T/R組件大面積告警，一般不可能T/R組件都損壞，可能是前級(jí)功放或接收機(jī)故障。

前級(jí)功放：當(dāng)時(shí)測(cè)試前級(jí)功放在低模和高模下輸出分別為-10dBm和10dBm，正常情況下，

兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度不會(huì)差很大，檢查發(fā)現(xiàn)輸出總口虛焊處有灼燒痕跡，判定“功分網(wǎng)絡(luò)”內(nèi)有虛焊處，重新焊接后測(cè)試結(jié)果還是相同；再次測(cè)試“前級(jí)功放”內(nèi)第一級(jí)功率放大后的功率，結(jié)果明顯偏小，又懷疑激勵(lì)信號(hào)有誤。

接收機(jī)：首先檢查前級(jí)功放輸入激勵(lì)信號(hào)為4.9dBm，經(jīng)咨詢廠家得知安裝調(diào)試時(shí)為10dBm，（后來(lái)廠家經(jīng)過(guò)多次

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)4.9dBm對(duì)雷達(dá)工作影響不大）；因激勵(lì)信號(hào)來(lái)自“接收機(jī)”，故對(duì)“接收機(jī)”檢查，輸出為9.5dBm，足夠推動(dòng)雷達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，但當(dāng)時(shí)出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的情況，激勵(lì)信號(hào)來(lái)自“激勵(lì)通道”，它只是一個(gè)混頻作用，所以用示波器檢查“激勵(lì)通道”的前一級(jí)“信號(hào)產(chǎn)生”，顯示輸入正常輸出信號(hào)錯(cuò)誤；繼續(xù)查看“信號(hào)產(chǎn)生”前一級(jí)“本振源”以及再前一級(jí)“時(shí)鐘控制”，發(fā)現(xiàn)“本振源”一本和二本信號(hào)5.1dBm正常，“時(shí)鐘控制”信號(hào)波形也正常，故判斷“信號(hào)產(chǎn)生”故障，返廠維修后輸出信號(hào)正常。至此，故障排除完畢。

2.3 排故流程圖（如圖2）

圖2 T/R大面積告警排故流程圖

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3.1 系統(tǒng)排故流程

依據(jù)風(fēng)廓線雷達(dá)工作原理及本次排故過(guò)程，總結(jié)出整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)排故流程圖。根據(jù)流程圖3，我們可以結(jié)合故障現(xiàn)象定位故障點(diǎn)，再使用3.2.1提及的測(cè)試儀表對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)一步判斷。

圖3 系統(tǒng)排故流程圖

3.2 儀器儀表使用

3.2.1 儀器儀表使用和測(cè)量

（1）示波器。①探頭。示波器的接入端口。包括探頭地線、探頭信號(hào)以及探頭衰減開關(guān)（一般應(yīng)打在X1檔），我們可根據(jù)被測(cè)信號(hào)的大小靈活選擇。②位置調(diào)整。為了讀數(shù)方便及顯示的清晰度，需對(duì)信號(hào)會(huì)進(jìn)行位移調(diào)整，可根據(jù)需求對(duì)上下（即對(duì)電壓），或者左右（即對(duì)時(shí)間）位置進(jìn)行調(diào)整。③觸發(fā)調(diào)節(jié)。如測(cè)量結(jié)果較模糊，此時(shí)可以根據(jù)需求改變觸發(fā)電平來(lái)調(diào)節(jié)，一般默認(rèn)是50%的自動(dòng)觸發(fā)。對(duì)于多路信號(hào)，當(dāng)兩個(gè)被測(cè)信號(hào)同頻時(shí)，觸發(fā)源應(yīng)選擇其中較為穩(wěn)定的一路。④校準(zhǔn)信號(hào)。使用示波器前先檢查其是否正常，即測(cè)量自己的校準(zhǔn)信號(hào)，它本身就是一個(gè)固定的1kHZ，3V的方波信號(hào)。

（2）衰減器。防止大功率信號(hào)輸入，起到保護(hù)功率計(jì)的作用。

（3）功率計(jì)。①校準(zhǔn)。將檢波探頭直接接到功率計(jì)主機(jī)的參考端口，接上后按下校準(zhǔn)，可以選擇歸零、校準(zhǔn)或歸零+校準(zhǔn)。②最小測(cè)量能力。校準(zhǔn)完后就可以看到一個(gè)功率值，即說(shuō)明了功率計(jì)的檢測(cè)能力，一般為-30dBm左右，說(shuō)明它是一個(gè)寬帶接收設(shè)備，同時(shí)它的動(dòng)態(tài)范圍比較小。所以使用儀器前必須明確該設(shè)備的功率值。③連接測(cè)試。將功率計(jì)直接接到被測(cè)件的被測(cè)端口，輸出測(cè)試結(jié)果。

3.2.2 測(cè)試方法和步驟

（1）連接所有儀器電源，打開頻率源，對(duì)其預(yù)熱10min左右。

（2）將對(duì)應(yīng)設(shè)備模塊后面板插座上的電纜擰下，將衰減器（一般使用40dB）一端接至該插頭上，另一端接至功率計(jì)上，檢測(cè)輸出功率，正常情況下，輸出值滿足指標(biāo)要求，最后用示波器觀察對(duì)應(yīng)組件輸出的脈沖檢波波形。(一般容易故障模塊有：前級(jí)功放、控保單元、發(fā)射網(wǎng)絡(luò)、工控機(jī)后面板各信號(hào)；另外，需明確各組件模塊的參數(shù)指標(biāo)要求以及脈沖檢波波形或者高低電平范圍)，這些都是判斷故障至關(guān)重要的依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

CLC-11-A型固定式邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)可以全天24小時(shí)工作，性能穩(wěn)定，幾乎能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)降雨、大風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流等天氣，對(duì)航空氣象預(yù)報(bào)具有一定的指導(dǎo)意義。本文從一次T/R組價(jià)告警著手，詳細(xì)分析了整個(gè)排故流程，且總結(jié)出整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)排故流程，同時(shí)，簡(jiǎn)單介紹了日常排故常用儀器儀表的使用方法（方法并非絕對(duì)，可靈活采用）。為雷達(dá)從業(yè)者提供了一定的幫助。