多普勒天气雷达发射机主要参数测量初探

多普勒天气雷达发射机主要参数测量初探
【摘要】多普勒天气雷达发射机是雷达系统的重要组成部分，其性能和品质直接影响或决定着雷达整机的性能和品质。

发射机担负着大功率射频信号的放大任务，主要包括了速调管、灯丝电源、调制器等主要部件，其中包含大量的高功率、高电压、大电流的器件，是多普勒天气雷达故障高发部位。

因此，必须经常检测这些参数的最新数值，监控其变化趋势，根据变化趋势及时做有针对性的预防维护，消除发射机潜在的安全隐患，把安全关口前移。

本文根据多年来的多普勒天气雷达发射机参数测量实践，归纳了其中主要参数的测量操作方法，力求提炼出适用于不同型号天气雷达的操作方法，作为天气雷达设备维护现场发射机参数测量的一个参考。

【关键词】雷达；发射机；参数；测量
1.引言
多普勒天气雷达发射机是雷达系统的重要组成部分，其性能和品质直接影响或决定着雷达整机的性能和品质。

发射机担负着大功率射频信号的放大任务，主要包括了速调管、灯丝电源、调制器等主要部件，其中包含大量的高功率、高电压、大电流的器件，是多普勒天气雷达故障高发部位。

通过对发射机参数的分析、对比，即能够从中判断出设备性能参数的变化趋势，也能在设备出现故障时通过具体的参数值的大小、波形的形状从中判断出可能的故障点，为快速排出故障提供参考。

相同的参数有不同的测量方法，相同的测量方法更是有多种多样的测量步骤，根据多年的天气雷达参数测量实践，提取发射机的峰值功率及波形、发射高压及电流、灯丝电压及电流等各型多普勒天气雷达共有的性能参数，归纳其测量过程中共性的操作方法，力求为各型多普勒天气雷达的现场参数测量操作提供有益的帮助。

2.测量方法
2.1发射机输出正向峰值功率测量
仪表及测量配件：
峰值功率计及探头、衰减器若干个、测量电缆若干条。

仪表配置：
峰值功率计频率设在被测量雷达的工作频率（如5.625GHz），偏置设置（设备方波导耦合器正向功率输出耦合度+接入的衰减器衰减值+测量电缆在此频率上的衰减值），工作模式为峰值功率测量；
雷达设置：
设置雷达为单PRF工作，设置某个发射脉冲宽度；
准备工作：
1）开启雷达，使发射机辐射工作30分钟以上；
2）开启仪表，使其预热15分钟以上（或以仪表使用手册为准）；
3）对峰值功率计进行归零；
测量步骤：
1）用适当的衰减器连接方波导耦合器正向输出口，衰减器按衰减值大小依次连接，然后连接测量电缆（如有需要），再连接功率计探头，待功率计读数稳定后，记录功率计读数即为此脉冲宽度时的发射正向峰值功率测量值；
2）改变发射脉冲宽度，待功率计读数稳定后，记录功率计读数即为此脉冲
宽度时的发射正向峰值功率测量值；
注意事项：
测量前计算好雷达发射正向功率的大小，接入使其与所用峰值功率计探头测量范围相适应的衰减器，防止测量功率超量程烧坏测量仪表及探头。

2.2 发射机输出反向峰值功率测量
仪表及测量配件：
峰值功率计及探头、通过式衰减器若干个、测量电缆若干条。

仪表配置：
峰值功率计频率设在被测量雷达的工作频率（如5.625GHz），偏置设置（设备方波导耦合器反向功率输出耦合度+接入的衰减器衰减值+测量电缆在此频率上的衰减值），工作模式为峰值功率测量；
雷达设置：
设置雷达为单PRF工作，设置某个发射脉冲宽度；
准备工作：
1）开启雷达，使发射机辐射工作30分钟以上；
2）开启仪表，使其预热15分钟以上（或以仪表使用手册为准）；
3）对峰值功率计进行归零；
测量步骤：
1）用适当的衰减器连接方波导耦合器反向输出口，衰减器按衰减值大小依次连接，然后连接测量电缆（如有需要），再连接功率计探头，待功率计读数稳定后，记录功率计读数即为即为此脉冲宽度时的发射反向峰值功率测量值；
2）改变发射脉冲宽度，待功率计读数稳定后，记录功率计读数即为此脉冲宽度时的发射反向峰值功率测量值；
注意事项：
测量前计算好雷达发射可能的最大正向功率大小，接入使其与所用峰值功率计探头测量范围相适应的通过式衰减器，防止测量功率超量程烧坏测量仪表及探头。

2.3 发射机发射波形测量
仪表及测量配件：
示波器、测量电缆若干条、50欧匹配电阻、T型头（BNC）、晶体检波器、接头转换器、通过式衰减器若干个；
仪表配置：
示波器时间刻度设置为500ns/div；
雷达设置：
设置雷达为单PRF工作，设置某个发射脉冲宽度（如1μs）；
准备工作：
1）开启雷达，使发射机开启辐射高压工作30分钟以上；
2）开启仪表，使其预热15分钟以上（或以仪表使用手册为准）；
测量步骤：
1）用适当的衰减器连接方波导耦合器正向输出口，衰减器按衰减值大小依次连接，然后连接测量电缆，再连接T型头，接到示波器输入通道上，调整示波器相应通道的幅度设置，使发射波形以适当的幅度显示在示波器屏幕中间，读取并记录发射波形的脉宽、幅度、上升沿、下降沿等参数；
2）改变发射脉冲宽度，适当调整示波器相关设置，使发射波形以适当的幅
度显示在示波器屏幕中间，读取并记录发射波形的脉宽、幅度、上升沿、下降沿等参数；
注意事项：
测量前计算好雷达发射可能的最大正向功率大小，接入使其与所用峰值功率计探头测量范围相适应的通过式衰减器，防止测量功率超量程烧坏晶体检波器及示波器。

2.4 速调管灯丝电压测量
仪表及测量配件：
万用表、灯丝探测棒；
仪表配置：
万用表设置在直流电压档；
雷达设置：
雷达完成预热，关闭发射，处于待机状态；准备工作：
1）开启雷达，使预热15分钟以上；
测量步骤：
1）把灯丝探测棒放置在速调管灯丝对应的测量位置，万用表笔分别接触灯丝测量棒的灯丝测试点，读取相应的速调管灯丝电压测量值；
注意事项：
切忌开启发射机辐射高压，防止由于高压引起电弧放电导致设备及仪表损坏。

2.5 速调管灯丝电流测量
仪表及测量配件：
示波器、带信号输出式钳表；
仪表配置：
示波器时间刻度设置为10μs/div、幅度设置为50mV/div，钳表设置在1：10档；
雷达设置：
雷达完成预热，关闭发射，处于待机状态；
准备工作：
1）开启雷达，使发射机辐射工作30分钟以上；
2）开启示波器，使其预热15分钟以上；
3）开启钳表；
测量步骤：
1）把钳表钳在速调管灯丝电源输出线上，钳表信号输出端连接在示波器输入通道，调整示波器触发及量程设置，使灯丝电流波形与示波器屏幕大小相适应；
2）读取示波器灯丝电流波形的峰峰值，根据钳表对应的比例档，换算出相应的速调管灯丝电流值；
注意事项：
预先选择合适的钳表测量档，防止超量程损坏钳表。

2.6 速调管发射高压测量
仪表及测量配件：
示波器、50欧测量电缆；
仪表配置：
示波器时间刻度设置为1μs/div、幅度设置为1V/div；
雷达设置：
设置雷达为单PRF工作，设置某个发射脉冲宽度（如1μs）；
准备工作：
1）开启雷达，使发射机开启辐射高压工作30分钟以上；
2）开启示波器，使其预热15分钟以上；
测量步骤：
1）关闭雷达发射机辐射高压，把测量电缆连接到对应的速调管发射高压测量口，测量电缆另外一端连接示波器输入通道；
2）开启雷达发射机辐射高压，调整示波器触发及量程设置，使速调管发射高压波形与示波器屏幕大小相适应；
3）读取示波器发射高压脉冲的幅度值，根据高压测量口对应的比例档，换算出相应的速调管发射高压值；
注意事项：
1）预先做好防辐射、防高压安全措施，再开启雷达发射机辐射高压；
2）速调管发射高压脉冲幅度值读数时，注意选取脉冲底部相对较为平缓处的幅度值作为测量值。

2.7 速调管发射电流测量
仪表及测量配件：
示波器、测量电缆、50欧匹配电阻、T型头（BNC）；
仪表配置：
示波器时间刻度设置为1μs/div、幅度设置为100mV/div ；
雷达设置：
设置雷达为单PRF工作，设置某个发射脉冲宽度（如1μs）；
准备工作：
1）开启雷达，使发射机开启辐射高压工作30分钟以上；
2）开启示波器，使其预热15分钟以上；
测量步骤：
1）关闭雷达发射机辐射高压，把测量电缆连接到对应的速调管发射电流测量口，测量电缆另外一端连接T型头及50欧匹配电阻，再把T型头连接示波器输入通道；
2）开启雷达发射机辐射高压，调整示波器触发及量程设置，使速调管发射电流波形与示波器屏幕大小相适应；
3）读取示波器灯丝电流波形的脉冲幅度值，根据电流测量口对应的比例档，换算出相应的速调管发射电流值；
注意事项：
1）预先做好防辐射、防高压安全措施，再开启雷达发射机辐射高压；
2）速调管发射电流脉冲幅度值读数时，注意选取脉冲顶部相对较为平缓处的幅度值作为测量值。

3.小结
参数测量在多普勒天气雷达发射机定期维护的一项重要内容，通过参数的测量，来监测雷达发射机性能，通过每次测量参数的对比、分析来判断设备的老化趋势，有针对性对安全系数较低的部件提前做预防性维护，消除发射机潜在的安全隐患，把安全关口前移。

林光，1977年—，男，高级工程师，空管雷达设备维护维修。