L波段高空氣象探測系統(tǒng)原理及維護(hù)

1、目錄目錄前言一 L波段雷達(dá)的組成及安裝二 L波段雷達(dá)的使用三 L波段雷達(dá)使用中需注意的幾個事項四 L波段雷達(dá)系統(tǒng)組成五 L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查目錄目錄六 L波段雷達(dá)的標(biāo)定七 L波段雷達(dá)的定期維護(hù)八 L波段雷達(dá)常見故障分析及排除 方法九 GTS1型探空儀的組成及其工作原 理簡述 前言前言 L波段高空氣象探測系統(tǒng)是我國自主波段高空氣象探測系統(tǒng)是我國自主研制的新一代探空系統(tǒng)，它由二次測風(fēng)雷研制的新一代探空系統(tǒng)，它由二次測風(fēng)雷達(dá)和電子探空儀配合，可探測高空的風(fēng)向達(dá)和電子探空儀配合，可探測高空的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度等氣象要素，、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度等氣象要素，它具有探測精度高、采樣速

2、率快、使用方它具有探測精度高、采樣速率快、使用方便等特點，實現(xiàn)了高空氣象探測儀器的數(shù)便等特點，實現(xiàn)了高空氣象探測儀器的數(shù)字化和自動化，它的研制成功，縮短了與字化和自動化，它的研制成功，縮短了與世界先進(jìn)水品的差距，是我國高空氣象探世界先進(jìn)水品的差距，是我國高空氣象探測裝備的更新?lián)Q代產(chǎn)品。測裝備的更新?lián)Q代產(chǎn)品。 L 波段探空系統(tǒng)，是由南京大橋機(jī)器廠生產(chǎn)的GFE（L）1 型二次測風(fēng)雷達(dá)和上海長望氣象科技有限公司生產(chǎn)的 GTS1型電子探空儀組成。 前言前言 前言前言二次雷達(dá)的定義二次雷達(dá)的定義 二次雷達(dá)是指雷達(dá)所追蹤的目標(biāo)是有源的具有發(fā)射無線電波的能力。這種有源的目標(biāo)物，被稱作 “無線電回答器”，簡稱

3、“回答器”。前言前言二次雷達(dá)的定義二次雷達(dá)的定義 工作時，回答器被雷達(dá)發(fā)射的“詢問信號”觸發(fā)、立即發(fā)射出“回答信號”，又被雷達(dá)所接收作為回波信號。這種一問一答的工作狀態(tài)就是二次雷達(dá)的基本特點，故稱作二次雷達(dá)。 前言前言二次雷達(dá)的定義二次雷達(dá)的定義 二次雷達(dá)與一次雷達(dá)不同之處是，一次雷達(dá)所測定的目標(biāo)是一個無源的反射體（如飛機(jī)、艦船、反射靶等），是靠目標(biāo)反射電磁波被雷達(dá)所接收作為回波信號。因此，二次雷達(dá)和一次雷達(dá)其根本的區(qū)別，就在于所測目標(biāo)物是有源的還是無源的。前言前言 L波段的定義波段的定義雷達(dá)波段劃分及簡稱字母雷達(dá)波段(radar frequency band) 雷達(dá)發(fā)射電波的頻率范圍。其度量

4、單位是赫茲(Hz)或周/秒(CS)。大多數(shù)雷達(dá)工作在超短波及微波波段，其頻率范圍在30300000兆赫茲，相應(yīng)波長為10米至1毫米，包括了甚高頻(VHF)、特高頻(UHF)、超高頻(SHF)、極高頻(EHF)4個波段。前言前言 L波段的定義波段的定義 二次世界大戰(zhàn)期間，為了保密，用大寫英文字母表示雷達(dá)波段。字母“L”表示的雷達(dá)波段是：12GHzGFE（L）1型二次測風(fēng)雷達(dá)使用的頻率是：1.675GHz以頻率劃分簡稱為：L波段雷達(dá)。前言前言 L L波段的定義波段的定義無線電波低頻 LF 1km 閃電定位 中頻 MF 300-3000K 中波 1000-100m 閃電定位 高頻 HF 3-30M

5、短波 100-10m 岸基地波雷達(dá)/閃電定位 甚高頻VHF 30-300M 超短波/米波 10-1m150M 通信/風(fēng)廓線前言前言 L L波段的定義波段的定義無線電波超高頻UHF/P 300M-1G 分米波 100-30cm 400M 通信/探空/風(fēng)廓線L1-2G 30-15cm 1680M 探空/風(fēng)廓線/GPSS2-4G 厘米波 15-7.5cm 2700M 10cm天氣雷達(dá)C4 7.5-3.75cm 5600M 5cm天氣雷達(dá)前言前言 L L波段的定義波段的定義微波微波 X 8-12 3.75-2.5cm 9000M 3cm天氣雷達(dá)天氣雷達(dá) Ku 12-18 2.5-1.67cm VSAT

6、衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 K 18-27 1.67-1.11cm Ka 27-40G 毫米波毫米波 11.1-7.5mm 8mm晴空雷達(dá)晴空雷達(dá) V 40-75G 毫米波毫米波 7.5-4.0mm W 75-110G 4.0-2.7mm 110-300G 2.7- 1.0mm 300G-3T 亞毫米波亞毫米波 1.0-0.1mm前言前言 L L波段探空系統(tǒng)的用途波段探空系統(tǒng)的用途 L波段探空系統(tǒng)能夠?qū)牡孛嬷?0000米大氣層的氣壓、溫度、濕度、風(fēng)向和風(fēng)速五個氣象要素進(jìn)行綜合探測，也可以進(jìn)行風(fēng)向和風(fēng)速的單獨(dú)探測。 為氣象預(yù)報和氣候研究提供基礎(chǔ)的氣象資料，服務(wù)于國家的經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和滿足人民生活的需求。

7、前言前言 L L波段探空系統(tǒng)探測的基本原理波段探空系統(tǒng)探測的基本原理 L 波段雷達(dá)與GTS1型數(shù)字式電子探空儀相配合，實施高空氣象探測，能夠探測高空的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度等五個氣象要素。 在高空氣象探測時， L波段雷達(dá)對探空氣球的運(yùn)行軌跡，進(jìn)行連續(xù)的跟蹤、定位、測量，利用數(shù)學(xué)模型計算出測風(fēng)數(shù)據(jù)；接收機(jī)不間斷地接收探空儀發(fā)射回來的探空碼，經(jīng)譯碼得到探空數(shù)據(jù)。 前言前言 L L波段探空系統(tǒng)探測的基本原理波段探空系統(tǒng)探測的基本原理 探空氣球攜帶有無線電回答器（簡稱回答器）升空，測量時；L波段雷達(dá)在地面向它發(fā)出“詢問信號”， “詢問信號”觸發(fā)回答器對應(yīng)地發(fā)回“回答信號”。根據(jù)每一對詢問與回答信

8、號之間的時間之隔和回答信號的來向，就可以測定每一瞬間探空氣球在空間的位置即它距雷達(dá)的直線距離（斜距）、方位角、仰角，然后根據(jù)高空風(fēng)計算公式，就可計算出各高度層的風(fēng)向、風(fēng)速。 前言前言 L L波段探空系統(tǒng)探測的基本原理波段探空系統(tǒng)探測的基本原理 空中各高度上，大氣的溫、壓、濕三個氣象要素，是利用探空氣球攜帶的探空儀來完成的。探空儀是由對溫、壓、濕反應(yīng)靈敏的感應(yīng)元件（傳感器）及轉(zhuǎn)換電路所組成，感應(yīng)元件的電參量隨著空氣中溫、壓、濕度的變化而變化。而轉(zhuǎn)換電路則對變化的電參量進(jìn)行采樣，并經(jīng)編碼形成探空碼，然后用此探空碼去控制回答器，再由回答器將探空碼發(fā)回地面，雷達(dá)接收機(jī)把它接收下來，經(jīng)過軟件解碼，就得到

9、了空中溫、壓、濕三個氣象要素。前言前言 L L波段雷達(dá)的測距原理波段雷達(dá)的測距原理 L波段雷達(dá)的測距原理如圖所示 雷達(dá)的“詢問信號”即發(fā)射脈沖，從雷達(dá)天線發(fā)射出去，按圖中箭頭所指方向到達(dá)探空氣球懸掛的探空儀， 探空儀上的“回答器”被激發(fā)隨即產(chǎn)生一個應(yīng)答信號，并按原路返回，被雷達(dá)天線所接收。 只要我們知道無線電波從雷達(dá)天線到探空儀之間的往返時間，然后用這個時間的一半去乘無線電波的傳播速度，就可以計算出探空氣球與雷達(dá)之間的距離。 L L波段雷達(dá)的測距原理如圖所示波段雷達(dá)的測距原理如圖所示 假設(shè)無線電波的傳播速度為C，測定的時間為t，則所求的距離D可用下式計算： D = 1/2 （Ct） 無線電波在

10、空間傳播的速度相當(dāng)于光速，即C = 3105公里/秒，t通常用微秒計算（1微秒 = 10-6秒），即每微秒的速度為C = 0.3公里/微秒， 則距離：D = 0.15t公里。 由上面的討論可知，測距的關(guān)鍵是計時。測距是否精確取決于計時是否精準(zhǔn)。由于要測定的時間t 非常短，而且又要非常精確，因此對計時電路有非常高的要求。 在L波段雷達(dá)中，這個計時的任務(wù)是由計數(shù)器來完成的。 計數(shù)器在發(fā)射脈沖的起始時（即發(fā)射脈沖的前沿）開始計數(shù)，在目標(biāo)回波到達(dá)雷達(dá)時停止計數(shù)，所得的計數(shù)值乘以被計脈沖的周期即得需要測定的t。根據(jù)測定的t，可直接計算出回波的距離（探空儀到雷達(dá)的距離）。 L 波段雷達(dá)跟蹤的目標(biāo)是有源的，

11、故稱二次雷達(dá)，而一般雷達(dá)是無源的，是靠目標(biāo)反射電波進(jìn)行測距的。不管所跟蹤的目標(biāo)有源還是無源，其測距原理都是相同的。 由于回答器經(jīng)“問訊信號”觸發(fā)，再發(fā)射“應(yīng)答信號”，就存在一個延時?；卮鹌餮訒r的非一致性，是影響二次測風(fēng)雷達(dá)測距精度的一個因素。 L波段雷達(dá)無線跟蹤（即測角）采用的是假單脈沖體制。所謂假單脈沖體制就是目標(biāo)的角誤差獲取是與單脈沖一樣的，但角誤差信號不是直接送到接收機(jī)，而是先調(diào)制到和信號上以后再送到接收機(jī)，即與波瓣掃描體制一樣只采用一套接收機(jī)，假單脈沖體制由此而得名。前言前言 L L波段雷達(dá)的測角跟蹤原理波段雷達(dá)的測角跟蹤原理 L波段雷達(dá)的天饋線由4個0.8m拋物面天線、和差環(huán)、調(diào)制環(huán)

12、、饋線等組成。水平、垂直波瓣寬度均不大于6，而其中和差環(huán)則是完成假單脈沖體制的關(guān)鍵。調(diào)制環(huán)由程序方波控制，將由和差環(huán)獲取的上、下、左、右誤差信號調(diào)制在和信號上，此信號經(jīng)接收機(jī)放大、解調(diào)即可得出反映目標(biāo)偏離電軸的角誤差信號（包括大小和方向）。利用垂直面上的兩個天線所獲取的誤差信號推動俯仰電機(jī)實現(xiàn)仰角跟蹤與測量。利用水平面上的天線所獲取的誤差信號推動方位電機(jī)完成方位角的跟蹤與測量。前言前言 L L波段雷達(dá)的測角跟蹤原理波段雷達(dá)的測角跟蹤原理前言前言 L L波段雷達(dá)的測角與跟蹤原理波段雷達(dá)的測角與跟蹤原理 下面以測方位角為例子，來說明測角原理。如圖所示，如果天線電軸對著正東方，且目標(biāo)亦在正東方，則由

13、于射頻信號到達(dá)左右天線所經(jīng)歷的路程相等，因而無相位差，即角誤差為零，這樣在顯示器上分別顯示出來的兩根亮線也就一樣長。如果電軸沒有對準(zhǔn)目標(biāo)（如電軸方向偏南或偏北了一個角度），這樣因到達(dá)左右兩個單元天線的射頻信號有相位差，所以就有角誤差信號產(chǎn)生，在顯示器上兩根亮線就不一樣齊。 L波段雷達(dá)就是利用這個原理來測定方位角和仰角的。 在高空探測中，只要轉(zhuǎn)動天線，使顯示器上的四條亮線始終兩兩對齊（上和下、左和右分別對齊）就表示雷達(dá)天線對準(zhǔn)了目標(biāo)，實際上本雷達(dá)的角度跟蹤已實現(xiàn)了自動化，只有在惡劣的天氣下造成起始抓球失敗時才需手動搜索。 根據(jù)測距和測角的數(shù)據(jù)（球坐標(biāo)數(shù)據(jù)）就知道了探空氣球在空中飄移的快慢和方向，

14、也就可以計算出空中不同高度的平均風(fēng)速和風(fēng)向來。前言前言 L L波段雷達(dá)測風(fēng)原理波段雷達(dá)測風(fēng)原理 測風(fēng)雷達(dá)跟蹤探測氣球的運(yùn)動軌跡，得到高空風(fēng)隨高度的分布情況。 原理：探測氣球在凈舉力的作用下，以一定的垂直速度上升時，同時也在風(fēng)的作用下作水平運(yùn)動。由于充灌氫氣后的氣球體積較大，質(zhì)量很小，在隨風(fēng)漂移運(yùn)動中的慣性也很小，因此，我們可將氣球的運(yùn)動看作是空氣質(zhì)點的運(yùn)動，氣球在水平方向上的移動，完全可以代表空氣質(zhì)點的水平移動。前言前言 L L波段雷達(dá)測風(fēng)原理波段雷達(dá)測風(fēng)原理將每分鐘氣球在空間的位置垂直投影到水平面上，可分別得到氣球的水平位移，即某一時段在水平面上的投影距離。由水平位移的大小和方向，即可得到該

15、時段探測氣球所經(jīng)過氣層的平均風(fēng)速和風(fēng)向，這就是單站測風(fēng)的基本原理。前言前言 L L波段雷達(dá)測風(fēng)原理波段雷達(dá)測風(fēng)原理幾個常用參數(shù)：方位角：即觀測點的正北線與水平距離沿順 時針方向的夾角；仰角：即觀測點的視線與水平距離的夾角；斜距：氣球在空間的位置與觀測點之間的 距離；高度：氣球在空間的位置與水平投影點之間 的距離；水平距離：即空中探空儀的水平投影點與觀 測點之間的距離；水平位移：即相鄰兩計算分鐘水平投影點之 間的距離； 要確定測風(fēng)氣球在空間某一時刻的唯一位置，至少需要三個參數(shù)，即氣球某一時刻的仰角、方位角、斜距或高度。前言前言 L L波段探空系統(tǒng)的探空原理波段探空系統(tǒng)的探空原理 空中各高度上大氣

16、的溫、壓、濕三個氣象資料，是利用氣球攜帶的探空儀來完成的。 探空儀由對溫、壓、濕反應(yīng)靈敏的感應(yīng)元件（傳感器）及轉(zhuǎn)換電路、編碼電路和回答器所組成，感應(yīng)元件的電參量隨著空氣中溫、壓、濕度的變化而變化。而轉(zhuǎn)換電路則對變化的電參量進(jìn)行采樣、編碼并形成探空碼，然后用此探空碼去控制回答器，再由回答器將探空碼發(fā)回地面，雷達(dá)接收機(jī)把它接收下來，經(jīng)過軟件解碼，就得到了空中溫、壓、濕三個氣象要素。前言前言 L L波段探空系統(tǒng)的探空原理波段探空系統(tǒng)的探空原理前言前言 L L波段探空系統(tǒng)波段探空系統(tǒng) 在L波段探空系統(tǒng)中，雷達(dá)狀態(tài)、實時探測過程中的各種數(shù)據(jù)均可在數(shù)據(jù)終端上顯示，對雷達(dá)的操控、探空數(shù)據(jù)、球坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理、存

17、儲等工作都是由數(shù)據(jù)終端來完成的，探空員只要通過點擊圖標(biāo)就可得到符合規(guī)范的報文、探空數(shù)據(jù)、測風(fēng)數(shù)據(jù)以及各類報表，并可將其打印輸出。前言前言 L L波段探空系統(tǒng)波段探空系統(tǒng)前言前言 L L波段雷達(dá)的特點波段雷達(dá)的特點 采用國際氣象組織規(guī)定的氣象頻段 L 波段，符合國際電聯(lián)和我國無線電頻率劃分，有利于頻段保護(hù)、抑制通訊頻段干擾； 采用了比相假單脈沖技術(shù)，相對機(jī)械旋轉(zhuǎn)圓錐掃描體制，誤差提取時間快，抗起伏干擾性能好，跟蹤精度高； 采用二次測風(fēng)體制及大規(guī)模集成電路，使整機(jī)體積小、重量輕、耗電少，作用威力遠(yuǎn)；前言前言 L L波段雷達(dá)的特點波段雷達(dá)的特點 采用近程測距技術(shù)，使近程測距可達(dá)100m以內(nèi)；利用現(xiàn)場

18、放球電視監(jiān)視系統(tǒng)，有利于起始抓球； 采用了先進(jìn)的BIT系統(tǒng)，自動檢測故障、報警，并以圖形方式指出故障部位，故障判斷到位，提高設(shè)備可維修性；前言前言 L L波段雷達(dá)的特點波段雷達(dá)的特點 大量采用微電腦數(shù)字處理技術(shù)，使得系統(tǒng)無論是角度跟蹤、距離跟蹤、監(jiān)測與控制、數(shù)據(jù)處理與輸出打印都實現(xiàn)了全自動化工作； 雷達(dá)監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)處理軟件以Windows為運(yùn)行平臺，采用C+語言編寫，界面新穎，人機(jī)界面友好，操作簡便，數(shù)據(jù)糾錯能力強(qiáng)； 雷達(dá)具有無線電經(jīng)緯儀功能，配有氣壓測高軟件，使得系統(tǒng)能在不開發(fā)射機(jī)情況下也能完成高空測風(fēng)及測取氣象數(shù)據(jù)的功能；由于雷達(dá)系統(tǒng)耗電少，采用 UPS可使雷達(dá)在斷電情況下連續(xù)工作20分

19、鐘； 采用數(shù)字電子探空儀體制，氣象要素探測精度高，穩(wěn)定性好，可靠性高； 數(shù)據(jù)處理軟件可以自動輸出符合中國氣象局氣象規(guī)范的報表和報文。 一一L L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝一一L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝1.寬行點陣打印機(jī)寬行點陣打印機(jī) 2.鍵盤鍵盤 3.控制盒控制盒 4.顯示器顯示器 5.亮度控制盒亮度控制盒 6.鼠標(biāo)鼠標(biāo) 7.示波器示波器 8.主控箱主控箱 9.驅(qū)動箱驅(qū)動箱 10 .基測箱基測箱 11. UPS 電源電源 12 蓄電池蓄電池 13.計算機(jī)主機(jī)計算機(jī)主機(jī) 14.彩色視頻采集卡彩色視頻采集卡 15.天線裝置天線裝置 16.地線樁地線樁一一L L波段雷達(dá)

20、的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝雷達(dá)天線裝置示意圖雷達(dá)天線裝置示意圖天線陣天線陣近程近程發(fā)射發(fā)射機(jī)機(jī)水平指示水平指示攝像裝置攝像裝置俯仰減俯仰減速箱速箱和差箱和差箱天線座天線座一一L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝主控箱示意圖主控箱示意圖1.探空通道單元探空通道單元 2. 發(fā)射發(fā)射/顯示控制單元顯示控制單元 3. 測距單元測距單元 4. 終端單元終端單元 5. 自檢自檢/解碼單元解碼單元 6. 天控單元天控單元 7. 軸角轉(zhuǎn)換單元軸角轉(zhuǎn)換單元(仰角仰角) 8. 軸角轉(zhuǎn)換單元軸角轉(zhuǎn)換單元(方位方位) 9. 電源電源 10. 中頻通道盒中頻通道盒 11. 指示板指示板1 12. 指示板指示

21、板2 13.電源開關(guān)電源開關(guān)11131261079851234一一L L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝主控箱實景圖主控箱實景圖一一L L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝驅(qū)動箱示意圖驅(qū)動箱示意圖1.1. 交流伺服驅(qū)交流伺服驅(qū)2.2. 動器動器 2. 2. 電源電源 3. 3. 電源濾波器電源濾波器 4. 4. 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器5. 5. 指示板指示板 6. 6. 電源開關(guān)電源開關(guān)365412一一L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝驅(qū)動箱實景圖驅(qū)動箱實景圖一一L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝L波段雷達(dá)性能波段雷達(dá)性能工作頻率： 16756 MHz脈沖重復(fù)頻率：

22、 600 Hz脈沖寬度： 0.80.2 s 脈沖峰值功率： 15kW波瓣寬度： 垂直波瓣6 水平波瓣6作用距離： 最大：200 km 最?。?00 m一一L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝L波段雷達(dá)性能波段雷達(dá)性能測距精度：斜距誤差不大于20m（RMS）探測高度： 530 km測角范圍：方位角0 360 俯仰角-6 +92測角精度：方位角（6以上） 0.08（RMS） 俯仰角（6以上） 0.08（RMS）工作條件：連續(xù)工作時間8小時；8級風(fēng) 仍能工作一一L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝架設(shè)地的選擇架設(shè)地的選擇 架設(shè)地周圍360范圍內(nèi) （特別是高空風(fēng)的下風(fēng)方向） 不要有仰角高于

23、5的地物。在半徑為500m的場地上無高大的建筑物 。如在山區(qū)難以找到上述架設(shè)場地時，則在高空風(fēng)的主要下風(fēng)方向能滿足上述要求。 如天線架設(shè)在地面上時，應(yīng)盡可能架設(shè)在一高坡上。在半徑30-50m范圍內(nèi)的地面要平坦，天線的位置不應(yīng)放在工作室的上風(fēng)方向。一一L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝天線基礎(chǔ)天線基礎(chǔ) 架設(shè)天線的地面要做水泥、砂、石基礎(chǔ)。 將室內(nèi)與室外設(shè)備間的連接電纜通過PVC 塑料管埋入地下，其預(yù)埋PVC塑料管口徑應(yīng)大于10cm，彎曲處的曲率半徑應(yīng)大于50cm，并防止管內(nèi)灌水。 天線裝置架設(shè)的地點周圍必須具有良好的避雷裝置 。 必須遠(yuǎn)離其他微波信號源 。 天線裝置必須配備有良好的接地措

24、施，使?jié)M足天線裝置的金屬外殼對地電阻小于5。一一L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝 天線裝置的架設(shè)步驟天線裝置的架設(shè)步驟1、拆箱并將天線座墊取出，組裝三個 支架及支腳；2、安裝主軸（立柱）；3、安裝天線頭；4、安裝和差箱和近程發(fā)射機(jī)箱；5、安裝兩根橫桿（連接）；6、安裝天線桁架及拋物面天線陣。123456一一L L波段雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝 機(jī)箱的安放機(jī)箱的安放 主控箱、驅(qū)動箱、計算機(jī)、UPS、示波器、基測箱等放置在室內(nèi)、天線與工作室之間的距離不得大于50m。將內(nèi)控盒與主控箱連接好 將天線裝置和室內(nèi)機(jī)箱之間、以及主控箱與數(shù)據(jù)終端的七根電纜按名牌號分別連接好 一一L L波段

25、雷達(dá)的組成及安裝波段雷達(dá)的組成及安裝 架設(shè)、安放圖例架設(shè)、安放圖例 二二L L波段雷達(dá)的使用波段雷達(dá)的使用二二L L波段雷達(dá)的使用波段雷達(dá)的使用開機(jī)開機(jī)開機(jī)步驟： 由于GFE（L）1型雷達(dá)整機(jī)供電是經(jīng)UPS供給的，故應(yīng)首先打開UPS電源。 由于GFE（L）1型雷達(dá)的操作控制是通過數(shù)據(jù)處理終端來完成的，故應(yīng)接著打開微機(jī)電源，并啟動運(yùn)行接收控制軟件。二二L L波段雷達(dá)的使用波段雷達(dá)的使用開機(jī)開機(jī)開機(jī)步驟： 再依次打開主控箱上的總電源、發(fā)射機(jī)電源、驅(qū)動箱的驅(qū)動電源及示波器電源。 調(diào)整示波器上的相關(guān)旋鈕，使之能正常地顯示四條亮線或精、粗掃描顯示。 打開近程發(fā)射機(jī)。二二L L波段雷達(dá)的使用波段雷達(dá)的使用

26、雷達(dá)系統(tǒng)開機(jī)步驟圖示雷達(dá)系統(tǒng)開機(jī)步驟圖示打開UPS電源 打開微機(jī)電源，并啟動運(yùn)行接收控制軟件 打開主控箱總電源、發(fā)射機(jī)、驅(qū)動箱及示波器電源 調(diào)整示波器上的相關(guān)旋鈕，使之能正常地顯示四條亮線或精、粗掃描顯示 打開近程發(fā)射機(jī) 二二L L波段雷達(dá)的使用波段雷達(dá)的使用關(guān)機(jī)關(guān)機(jī)關(guān)機(jī)步驟： 點擊微機(jī)接收控制軟件界面中的遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)的高壓開關(guān)，將發(fā)射機(jī)關(guān)閉； 將雷達(dá)天線仰角上升到85左右的位置（目的是減小風(fēng)阻和防止雨天積水），并將驅(qū)動箱的電源關(guān)掉； 依次關(guān)掉主控箱的發(fā)射機(jī)電源、總電源、示波器；退出應(yīng)用程序，關(guān)閉微機(jī)及UPS。二二L L波段雷達(dá)的使用波段雷達(dá)的使用雷達(dá)系統(tǒng)關(guān)機(jī)步驟圖示雷達(dá)系統(tǒng)關(guān)機(jī)步驟圖示點擊接收

27、控制界面中遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)的高壓開關(guān)，將發(fā)射機(jī)關(guān)閉 將天線仰角搖到85的位置關(guān)閉驅(qū)動箱電源 依次關(guān)閉主控箱的發(fā)射機(jī)低壓電源、總電源、示波器、微機(jī)及UPS 三使用中需注意的幾個事項三使用中需注意的幾個事項 放球前仔細(xì)調(diào)整接收機(jī)的頻率，使接收機(jī)處于最佳接收狀態(tài)。 打開近程發(fā)射機(jī)，檢查“凹口”的形狀，若“凹口”太淺將無法實施距離自動跟蹤，則應(yīng)調(diào)整應(yīng)答器的“凹口”調(diào)整電位器，使“凹口”達(dá)到一定的深度或更換應(yīng)答器，直到距離跟蹤正常。 將天線偏離探空儀一個較小的角度后，天線應(yīng)能自動對準(zhǔn)探空儀，此時應(yīng)注意到探空儀距離天線至少30米以上，且升起一定的高度。如果信號較強(qiáng)造成天線跟蹤不好，可適當(dāng)增大放球點的距離。 放球

28、前仔細(xì)觀察地面的風(fēng)向、風(fēng)速，盡量把放球點選擇在下風(fēng)方向，確保起始自動抓球成功。特別是遇到大風(fēng)時，對氣球施放后的初始運(yùn)動軌跡一定要做到心中有數(shù)，以便在自動抓球失敗后，將天控切換到手動，進(jìn)行手動抓球。 要防止假定向。天線波瓣除了主瓣，還有旁瓣，目標(biāo)被主瓣定向叫真定向，而被旁瓣定向則叫假定向。假定向時，雷達(dá)的探測距離大大縮短，而且發(fā)生非常大的測角誤差，這種情況須多加注意，以避免發(fā)生。在放球過程中，如果雷達(dá)測高與氣壓反算高度差異較大（此時雷達(dá)數(shù)據(jù)終端 接收控制界面上的警示燈會不停地閃爍，而且氣壓值正常）時，應(yīng)考慮到是否假定向。 懷疑假定向時可以點擊接收控制界面上的搜索圖標(biāo)，天線會按預(yù)定的程序進(jìn)行搜索，

29、如果是假定向 ，通過搜索后天線會自動回到主瓣上，如果是真定向，天線則回到原來的位置，如果遇到這種情況就應(yīng)該考慮究竟是什么原因造成雷達(dá)測高與氣壓反算高度差異太大，如天線水平是否發(fā)生了變化？仰角標(biāo)定是否發(fā)生了變化？以及距離零點的標(biāo)定是否發(fā)生了變化？ （這些檢查可以在放球結(jié)束后進(jìn)行）。 推動天線操縱杠時，不要用力過猛，速度要均勻。仰角接近零度或九十度時，速度要慢，轉(zhuǎn)到兩個極限（零度或九十度）后，不準(zhǔn)再繼續(xù)向極限方向推動操縱杠，以免損壞內(nèi)軸等元件。 推動天線操縱杠時，若感到突然加重或有意外聲音時，應(yīng)立即停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)行檢查。 由于該雷達(dá)天線高度較低，在轉(zhuǎn)動時容易碰及人員或物體，因此在維護(hù)或維修時應(yīng)多加注

30、意，以免傷及人員或損壞天線。使用觀測中，因某種特殊原因電源中斷時，必須將各電源開關(guān)關(guān)掉，待重新供電后，再按開機(jī)步驟開機(jī)，嚴(yán)禁各開關(guān)在開的位置，等待供電。 四四 L波段雷達(dá)系統(tǒng)組成波段雷達(dá)系統(tǒng)組成四四 L L波段雷達(dá)系統(tǒng)組成波段雷達(dá)系統(tǒng)組成 GFE（L）1型雷達(dá)共有十個分系統(tǒng)組成，它們分別是： 天饋線分系統(tǒng)； 發(fā)射分系統(tǒng)； 接收分系統(tǒng)； 測距分系統(tǒng)； 四四 L L波段雷達(dá)系統(tǒng)組成波段雷達(dá)系統(tǒng)組成 測角分系統(tǒng)； 天控分系統(tǒng)； 終端分系統(tǒng)； 自檢/譯碼分系統(tǒng)； 發(fā)射/顯示控制分系統(tǒng)； 電源分系統(tǒng)。四四 L波段雷達(dá)系統(tǒng)組成波段雷達(dá)系統(tǒng)組成分系統(tǒng)概述分系統(tǒng)概述 天饋線分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能是用來將發(fā)射機(jī)

31、產(chǎn)生的高頻電磁能有效地傳輸?shù)教炀€，并由天線向空間輻射，同時將應(yīng)答器發(fā)回的射頻信號由天線接收下來，并有效地傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。 天線部分由4個0.8m拋物面天線組成，由天線傳動裝置控制，作左右方位轉(zhuǎn)動和上下俯仰轉(zhuǎn)動。和差箱的作用是將4個天線所接收的信號疊加得到和信號，將由于目標(biāo)偏離天線而形成的角誤差提取出來，得到角誤差信號，并按50Hz的速率將角誤差信號調(diào)制到和信號上。 發(fā)射分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能是在由測距分系統(tǒng)送來的發(fā)射觸發(fā)脈沖控制下，定時地產(chǎn)生高頻脈沖，通過天線向空間輻射，作為對應(yīng)答器的詢問信號。 接收分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能是將天線所接收到的探空儀射頻信號加以放大、變頻、解調(diào)送到測距、天控分系統(tǒng)以

32、完成測距和跟蹤應(yīng)答器的功能。此外還將探空儀發(fā)回的探空碼解調(diào)出來，送到數(shù)據(jù)處理終端得到溫、壓、濕數(shù)據(jù)。同時還在測距分系統(tǒng)送來的主抑觸發(fā)脈沖的控制下，完成主波抑制功能以消除發(fā)射主波和近地物回波對AGC、AFC功能的影響。 測距分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能是測量回答器的應(yīng)答信號相對發(fā)射機(jī)發(fā)射主波間的延時，從而測量雷達(dá)與應(yīng)答器之間的斜距，并將所得到的數(shù)據(jù)以串口通信的方式送到終端分系統(tǒng)，最終在微機(jī)顯示屏上顯示出來。 測角分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能是將同步機(jī)送來的代表天線角位置三相交流信號進(jìn)行A/D變換，并將所得到的數(shù)據(jù)以串口通信的方式送到終端分系統(tǒng)，最終在微機(jī)顯示屏上顯示出來（方位、俯仰均如此）。 天控分系統(tǒng)：該

33、分系統(tǒng)的功能是將接收機(jī)送來的含有因天線偏離探空儀而形成的角誤差解調(diào)出來，再經(jīng)放大、平滑等處理后送到驅(qū)動器，以使交流馬達(dá)帶動天線轉(zhuǎn)動，最終使天線對準(zhǔn)探空儀。 終端分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能是接收數(shù)據(jù)終端送來的各種命令，并將它們分發(fā)到各個分系統(tǒng)，同時收集各分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、狀態(tài)，按一定的速率送至數(shù)據(jù)終端。 自檢/譯碼分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能有兩個，其一是對其它各分系統(tǒng)送來的關(guān)鍵信號作檢測，以判定它們是否正常。其二是對接收系統(tǒng)送來的探空碼進(jìn)行智能判別，以去除探空碼中的各種干擾，提高探空質(zhì)量，最后將自檢結(jié)果和探空碼一起送往終端分系統(tǒng)。 發(fā)射/顯示控制分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能有兩個，其一是根據(jù)終端分系統(tǒng)的指令來切換

34、示波器是測距顯示還是測角顯示。其二是根據(jù)終端分系統(tǒng)的指令來開啟或關(guān)閉發(fā)射機(jī)，并且將發(fā)射機(jī)發(fā)生故障的各種保護(hù)信號進(jìn)行電平變換后，送到終端分系統(tǒng)報警。 電源分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)的功能是為整機(jī)提供各種直流電源（不包括發(fā)射機(jī)的高壓電源）：15V、+12V、+5V，由四個開關(guān)電源構(gòu)成一個電源盒，放置在主控箱內(nèi)。五五 L L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查五五 L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查 天饋線系統(tǒng)天饋線系統(tǒng)基本原理GFE（L）1型雷達(dá)天線的任務(wù)是 將傳輸線送來的射頻電磁能集中成束地向空中定向輻射, 并接收回答器發(fā)回的射頻脈沖信號，使雷達(dá)準(zhǔn)確地測

35、出探空氣球的斜距、方位角和仰角，五五 L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查 天饋線系統(tǒng)天饋線系統(tǒng) 饋線的任務(wù)則是將發(fā)射機(jī)送來的射頻電磁能有效地送到天線，并將天線接收到的高頻脈沖信號有效地送到接收機(jī)。 GFE（L）1型雷達(dá)角誤差信號的獲取采用的是假單脈沖體制。為了能較好地理解、掌握工作原理，以便操作、維修，下面就對其作一些簡單介紹： 天饋線分系統(tǒng)基本原理限幅器環(huán)行器和差環(huán)調(diào)制環(huán)環(huán)行器限幅器接收機(jī)限幅器發(fā)射機(jī)環(huán)行器高頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)前置場放五五 L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查 天饋線系統(tǒng)天饋線系統(tǒng) 從框圖中可以看出天線由4面口徑為0.8m拋物面天

36、線所組成，空間分布為正方形。 而饋線則由可調(diào)移相器、和差環(huán)、調(diào)制環(huán)、高頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、環(huán)行器、限幅器等組成。為了天線裝置的小巧，又要保證雷達(dá)的威力，GFE（L）1型雷達(dá)設(shè)置了一前置場放，并為保護(hù)前置場放而增加了兩個環(huán)行器和兩個限幅器。把它們歸到饋線里，是為了敘述上的方便。在結(jié)構(gòu)上它們和移相器、和差環(huán)、調(diào)制環(huán)放置在和差箱內(nèi)。 其中和差環(huán)、調(diào)制環(huán)是實現(xiàn)假單脈沖體制的關(guān)鍵部件，它們的作用就是從任意方向來的射頻信號中分離出方位差、俯仰差及和信號，然后在程序方波的作用下將差信號調(diào)制在和信號上，這樣就得到了與偏掃體制雷達(dá)相似的信號。這樣既提高了測角的精度，又降低了設(shè)備的復(fù)雜性。 雷達(dá)發(fā)射時，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高頻電

37、磁能經(jīng)環(huán)行器、高頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、和差網(wǎng)絡(luò)、可調(diào)移相器，最后送到上、下、左、右四個拋物面天線上，集中成束地向空間定向幅射。 雷達(dá)接收時，應(yīng)答器發(fā)射的射頻脈沖信號，由四個拋物面天線接收后按相反的路徑，經(jīng)限幅器后送到接收機(jī)。天線 單個天線是由一個置于焦點的有源振子和拋物面反射體所組成，兩者通過一段硬同軸傳輸線相聯(lián)。四個拋物面天線按正方形分布，固定于天線桁架之上，天線的桁架是以天線的仰角轉(zhuǎn)軸為中心，向四面擴(kuò)展而與上、下、左、右四個天線相聯(lián)的，即四個天線排列的位置是以仰角轉(zhuǎn)軸為中心，上、下、左、右對稱。 位于桁架中心，同天線桁架的平面和天線仰角轉(zhuǎn)軸相垂直的軸線叫做天線幾何軸，當(dāng)天線各部分按規(guī)定裝好之后，天線

38、的幾何軸就不變了。 拋物面天線是利用置于焦點上的有源振子和自身的“聚焦”作用來輻射和接收無線電波的，當(dāng)發(fā)射機(jī)輸出的高頻電磁能饋送到有源振子時，有源振子上有高頻電流流通，在它的周圍產(chǎn)生高頻電磁場，在“聚焦”功能的作用下向空間輻射無線電波，而接收的過程則正好以此相反。 正是這種“聚焦”的特性，使得天線具有較強(qiáng)的方向性。GFE（L）1型雷達(dá)天線的垂直波瓣和水平波瓣的寬度都比較窄（6）以滿足測角精度的要求。在和差環(huán)和調(diào)制環(huán)的作用下，在和差箱的輸出口可得到類似跳變掃描的波瓣圖。天線的垂直方向圖和水平方向圖完全相同且都有兩個波瓣，如圖所示： 從方向圖中可以看出，天線兩個波瓣交點所對方向的射線，稱為天線的電

39、軸。雷達(dá)工作時，電軸應(yīng)與幾何軸一致。調(diào)相器 由于測角采用的是比相假單脈沖體制，其電軸相位的一致性是非常重要的，理論上連接四個拋物面天線到和差箱的四根電纜的長度是一樣的，而實際上總是難免有些差異，因此在每個天線與和差環(huán)的連接電纜中加接一個調(diào)相器，用以調(diào)節(jié)四路相位平衡。調(diào)相器為長度可變的硬同軸線，通過改變其長度來改變相位。調(diào)相器有鎖緊裝置，在長度調(diào)整完畢后將其鎖定。和差環(huán) 和差環(huán)是實現(xiàn)假單脈沖體制的關(guān)鍵部件，它將上、下（或左、右）天線的信號同時相加或相減，即得到和信號：、差信號：，其框圖如下所示： 從圖中可以看出,來自天線的信號在C點相加（相位相同）得= EA+EB，在D點相減（相位相差180）得

40、= EA-EB，而E點信號相位相反，故得-= EB- EA。 所以通過和差環(huán)可以得到和信號及兩路差信號，且兩路差信號相位差180，和差環(huán)由此而得名。調(diào)制環(huán) 它的作用就是將差信號按一定的時序調(diào)制到和信號上，以獲得與跳變掃描完全一樣的波瓣特性，其方法是通過一段可控的傳輸線來實現(xiàn)，其框圖所示： 當(dāng)程序方波不加時，二極管V1、V2截止形成/4開路線，F(xiàn)、G兩點相當(dāng)于對地短路，差信號均不能加到H點，K點輸出的就為和信號；而當(dāng)程序方波加到上V1時，V1導(dǎo)通，形成/4短路線，F(xiàn)點相當(dāng)于對地開路，于是+差信號就經(jīng)F、H點加到K點，K點則得到+；同理當(dāng)V2加上程序方波時，K點就得到-，這樣當(dāng)程序方波輪流加到V1

41、、V2上時，在K點就得到與跳變掃描一樣的波瓣特性。環(huán)行器及限幅器 環(huán)流器是一種單方向傳輸?shù)娜丝谖⒉ㄆ骷?，高頻能量只能按規(guī)定的方向傳輸，反方向則是被隔離的，因此，它的作用就是將發(fā)射和接收隔離開來，但它的隔離度是有限的，還不能有效地保護(hù)接收機(jī)，而限幅器的作用則是將環(huán)行器漏過來的信號進(jìn)一步衰減，以確保接收機(jī)的安全。實際上限幅器是一種在較強(qiáng)功率信號輸入時，輸出被限定在一定電平以下的微波器件，它通常與環(huán)行器配合在一起，起收發(fā)開關(guān)、保護(hù)接收機(jī)的作用。 GFE（L）1型雷達(dá)設(shè)有前置場放和后置場放，用于保護(hù)后者的環(huán)行器和限幅器，和其一起置于天線座中。前置場放前置場放 為了減小饋線損耗的影響，達(dá)到雷達(dá)應(yīng)有的威

42、力，GFE（L）1型雷達(dá)設(shè)置了一前置場放，為了保護(hù)這個前置場放，用了兩個環(huán)流器、兩個限幅器，此部分與和差環(huán)一道置于和差箱內(nèi)。其框圖如下所示： 發(fā)射時，高頻大功率信號由高頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)送入環(huán)行器的1口，并經(jīng)環(huán)行器的2口、環(huán)行器的1口、2口送至和差箱，而接收時信號經(jīng)和差環(huán)送入環(huán)行器的2口、3口、限幅器、前置場放、限幅器、環(huán)行器的3口、1口再送往高頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。高頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 高頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是用來連接旋轉(zhuǎn)部分和固定部分的傳輸線，使天線裝置的主軸能在360的方位上任意旋轉(zhuǎn)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 工作頻率 16756MHz 波瓣寬度 6 交點電平 0.80.05 電軸斜率 30% 天線增益 27dB 駐 波 比 1.

43、5 饋線損耗 5 dB 功能的檢查 該分系統(tǒng)的功能檢查內(nèi)容主要是光電軸的 一致性五五 L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查發(fā)射分系統(tǒng)發(fā)射分系統(tǒng)基本原理： 發(fā)射分系統(tǒng)主要組成: 該分系統(tǒng)主要由固態(tài)調(diào)制器、超高頻振蕩、交流電源等幾部分組成。其框圖如下所示：發(fā)射分系統(tǒng)框圖 直流高壓電源諧振充電仿真線 觸發(fā)電路交流電源晶閘管脈沖變壓器保護(hù)電路射頻振蕩器發(fā)射觸發(fā)調(diào)制器 調(diào)制器的作用就是形成寬度0.8s，幅度為8000V的高壓脈沖，主要由800V直流高壓電源、仿真線、晶閘管、脈沖變壓器和脈沖觸發(fā)電路組成。 調(diào)制器的工作可分為兩個過程：充電和放電。 充電：通電后，220V的交流電壓

44、經(jīng)電源變壓器變壓，全波整流，再經(jīng)型LC濾波器輸出800V的直流高壓。 充電的方法采用的是直流諧振式充電。在測距分系統(tǒng)的發(fā)射觸發(fā)脈沖送來之前，直流高壓對仿真線的電容器充電，當(dāng)仿真線上的電容器充滿達(dá)到直流高壓EC = 800V 時，串接在充電支路中的充電電感將所貯存的能量又繼續(xù)向仿真線上的電容器釋放，即仿真線上的電容器獲得第二次充電。此時串接在充電支路中的二極管起著防止充電電感產(chǎn)生反向電流的作用，從而使仿真線上電容器的電壓達(dá)最大后維持不變，以等待放電。由于占空比很大，約2000：1 ，因此諧振充電時間很充足，足以使仿真線上電容器兩端電壓UC充到直流高壓的兩倍，即UC=EC2=8002=1600V。

45、 五五 L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查 發(fā)射分系統(tǒng)發(fā)射分系統(tǒng) 放電：當(dāng)測距分系統(tǒng)的發(fā)射觸發(fā)脈沖到來時，按600Hz的重復(fù)頻率去觸發(fā)晶閘管，晶閘管則迅速導(dǎo)通，使仿真線上電容兩端的電壓通過晶閘管脈沖變壓器初級放電。由于仿真線的特性阻抗與負(fù)載RC匹配相等，則在脈沖變壓器初級兩端獲得幅度為1/2UC= EC =800V的脈沖電壓。 放電時，仿真線的始端電壓跳變?yōu)樨?fù)，電壓立即從始端向其終端傳輸，電壓經(jīng)0.4s（由仿真線參數(shù)決定）延時到達(dá)終端，由于仿真線終端開路，電壓到達(dá)仿真線終端后，又經(jīng)0.4s延時返回到始端，至此，放電結(jié)束。這樣在脈沖變壓器的初級就獲得0.8s，幅度為8

46、00V的矩形脈沖。 綜上所述，在測距分系統(tǒng)送來的發(fā)射觸發(fā)脈沖控制下，利用長線傳輸原理制成人工仿真線電路，以充放電的變化電壓在負(fù)載兩端所形成的矩形脈沖就是我們所需要的調(diào)制脈沖。超高頻振蕩器 該部分主要由磁控管構(gòu)成，調(diào)制脈沖經(jīng)脈沖變壓器升壓后可達(dá)到數(shù)千伏，這個數(shù)千伏的脈沖高壓直接加到磁控管的陰級激勵磁控管，使磁控管產(chǎn)生1675MHz的超高頻振蕩。電源 220V、50Hz的交流電壓經(jīng)電源變壓器后有兩組輸出，一組輸出為半壓，兩組同時輸出為全壓，并且該電源獨(dú)立，專供本系統(tǒng)的調(diào)制器和超高頻振蕩器使用。 發(fā)射機(jī)作為一個獨(dú)立的分機(jī)置于室外天線座內(nèi)，如需將其取出檢查、維修時，應(yīng)事前將連接電纜斷開，因為發(fā)射機(jī)較重

47、，容易將電纜拉斷。 主要技術(shù)指標(biāo)： 工作頻率 16756MHz 脈沖重復(fù)頻率 600Hz 脈沖寬度 0.80.1s 脈沖功率 15kW近程發(fā)射機(jī)基本原理： 為了減小最近測距距離,達(dá)到小于100m的指標(biāo)，GFE（L）1型二次測風(fēng)雷達(dá)設(shè)置了一近程全固態(tài)發(fā)射機(jī)，其發(fā)射脈沖功率為1.5W，同時為了避免其載波泄漏對接收機(jī)的影響，將載波頻率設(shè)置為1686MHz。這樣，即使探空儀放在距天線幾十米的地方，也能看到應(yīng)答信號。但是由于近程發(fā)射機(jī)的功率小，作用距離有限，在探測過程中距離為1km時，雷達(dá)監(jiān)控軟件自動將其關(guān)閉，同時將（遠(yuǎn)程）發(fā)射機(jī)打開。發(fā)射分系統(tǒng)近程發(fā)射機(jī) 基本原理框圖 分頻鎖相VCO電子開關(guān)功 放預(yù)置

48、拔盤調(diào)制脈沖形成輸出 發(fā)射觸發(fā) 從框圖可以看出，近程發(fā)射機(jī)的載頻是可以調(diào)整的。調(diào)整的方法是將其盒蓋打開后，撥動頻率預(yù)置撥盤開關(guān)，開關(guān)位置與載頻頻率的對應(yīng)關(guān)系如下： 其中，開關(guān)位置“ON”為0，1686MHz為常用工作頻率。由于近程發(fā)射機(jī)的體積較小，重量較輕，故將其置于天線左側(cè)的近程發(fā)射機(jī)箱內(nèi)，其發(fā)射天線為一4單元的八木振子天線，固定于左單元天線上，這種結(jié)構(gòu)即可以省去旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，又可起配重作用。主要技術(shù)指標(biāo)工作頻率 1686 MHz脈沖功率 1.5w脈沖寬度 0.8s重復(fù)頻率 600Hz功能的檢查 遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)：打開主控箱上的發(fā)射電源開關(guān)，把發(fā)射機(jī)低壓加電約3分鐘以后，點擊界面上的半高壓圖標(biāo)，發(fā)射機(jī)

49、被加上半高壓，雷達(dá)監(jiān)控軟件界面左上角的磁控管電流表頭應(yīng)有指示，其值應(yīng)在3.5左右。如果加上全高壓，則指示值應(yīng)在4.2左右，此時把示波器的掃描線展開（示波器工作在測角顯示狀態(tài)，并將Y通道用探頭接至主控機(jī)箱11-2插板的XP2：14），調(diào)整示波器的同步旋鈕，應(yīng)能看到發(fā)射機(jī)的主波轉(zhuǎn)動天線，應(yīng)能看到地物回波的位置，幅度的變化，此時調(diào)整接收機(jī)的頻率，也應(yīng)能看到地物回波幅度的變化。如果以上檢查無異常，則說明發(fā)射機(jī)的功率、頻率基本正常。 近程發(fā)射機(jī)：近程發(fā)射機(jī)的檢查與發(fā)射機(jī)的檢查類似，只是它的功率很小，因而只能看到其主波，而不能看到其地物回波。其次由于近程發(fā)射機(jī)是全固態(tài)的，因而無須予熱，打開后即可看到其主波

50、五五 L L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查 接收分系統(tǒng)接收分系統(tǒng) 基本原理： GFE（L）1型雷達(dá)的接收機(jī)是用以放大、解調(diào)探空儀發(fā)回的應(yīng)答信號和探空信號的，而應(yīng)答信號和探空信號都是調(diào)制在頻率為1675MHz的高頻信號上的。因此接收機(jī)將應(yīng)答信號從高頻變成視頻，送給測距系統(tǒng)，以完成距離測定，同時送給顯示分系統(tǒng)，供雷達(dá)操縱員觀測；此外，接收機(jī)還將探空信號從高頻變換成視頻，進(jìn)而再解調(diào)出數(shù)字探空碼送給數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)，從而完成探空碼的錄取、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、存儲及打印輸出；同時，接收機(jī)還將天線波瓣掃描（實際上是內(nèi)掃描）所形成的測角誤差信號解調(diào)出來，提供給天控分系統(tǒng)，從而完成雷達(dá)天

51、線對探空儀的跟蹤。接收分系統(tǒng)基本原理前置場放高 放濾波器混頻前中后中開關(guān) 800KHKHz通道解調(diào)氣象碼氣象碼本振鑒頻檢波放大 開關(guān) 主抑波門測距信號測距信號主抑觸發(fā)主抑觸發(fā)檢波放大 從框圖可以看出，接收分系統(tǒng)由兩大部分組成，即接收前端（室外）、后端（室內(nèi)）。而前端由場放、變頻、前中等幾個單元組成，置于天線座內(nèi)。后端則由后中放大、檢波、鑒頻、AGC控制、AFC控制、探空碼提取等幾個單元組成，分別做在一個中頻通道盒內(nèi)及插板上（11-1），置于室內(nèi)的主控箱中。 由于雷達(dá)在工作過程中所接收的信號動態(tài)范圍較大，為了保證接收機(jī)的線性，在高放中設(shè)置了增益控制功能，由PIN 管來實現(xiàn)，控制能力約為25dB；

52、高頻帶通濾波器采用腔體機(jī)械濾波器，其作用是濾除工作頻率以外的其它干擾，包括對鏡像信號的抑制。在結(jié)構(gòu)上，為了減少連接增加可靠性，高放與濾波器固定在一個平面上，并用導(dǎo)線直接焊接。 本振為典型的三點式振蕩器，頻率的調(diào)整由變?nèi)荻O管來實現(xiàn)。振蕩出的信號經(jīng)一定的功率推動后再送到混頻器。此外，本振信號還耦合出一部分送到分頻器，分頻器將1645MHz的本振信號分頻至25KHz左右的方波信號，此信號經(jīng)50米電纜后送到室內(nèi)主控箱中的11-4終端板。終端板對其計數(shù)再乘以分頻數(shù)后送到雷達(dá)接收控制界面上顯示出來，這樣即實現(xiàn)了接收信號的頻率指示。 混頻器采用較為流行的雙平衡混頻器，它具有較高的P-1電平和較低的變頻損耗

53、，混頻出信號經(jīng)30MHz濾波器后送到由二級單片放大器及一級可變增益放大器，其增益控制能力在45dB以上，這樣接收機(jī)的增益控制能力將大于70dB。 本振、分頻、混頻、前中都做在同一金屬盒內(nèi)，然后與高放、濾波器緊固在一起，通常稱為高頻組合即接收機(jī)的前端。五五 L波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查波段雷達(dá)系統(tǒng)基本原理及功能檢查 接收分系統(tǒng)接收分系統(tǒng) 由前中輸出的中頻信號經(jīng)50米電纜送至室內(nèi)主控箱中的中頻通道盒，經(jīng)三級單片放大后再經(jīng)功分器分成兩路。 一路稱測距支路。在此支路中，信號被放大到一定電平后，解調(diào)出800KHz視頻脈沖，并送到測距分系統(tǒng)，以完成測距功能，其幅度為2-3VPP，同時再將此信號檢波、放

54、大后得到AGC電壓，分別送到高放和前中，完成自動增益控制的功能，以使得整個放球過程中輸出信號電平不隨回答器的遠(yuǎn)近而產(chǎn)生變化，即保持輸出電平恒定。 而另一路則稱為角支路。在此支路中信號被放大、鑒頻，并將此鑒頻電壓送到高頻組合中的本振，以消除由于回答器頻率飄移而造成的失諧，使得中頻頻率始終保持為30MHz。值得提出的是接收機(jī)的頻率控制有兩種狀態(tài)，即自動、手動。在手動狀態(tài)時，本振的頻率調(diào)整完全由人工控制，鑒頻電壓不起作用，而自動狀態(tài)時，本振的頻率調(diào)整由手動電壓和鑒頻電壓共同控制，也就是手動電壓和鑒頻電壓疊加后形成了本振控制電壓，這樣在實際操作中，頻率控制在自動狀態(tài)，手動電壓也可以任意調(diào)整，直至主信號

55、最佳。 此外，角支路中的中頻信號還被分出一部分檢波后，送入800kHz通道，經(jīng)放大解調(diào)后得到氣象碼送到數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)。同時角跟蹤信號也從800kHz通道引出，其幅度為2-3Vpp，此信號在放球的過程中始終保持線性，不失真地將回答器相對雷達(dá)的角度偏差反映出來。 接收機(jī)還有主波抑制功能，其作用是去除發(fā)射機(jī)主波和近地物回波對AGC、AFC及氣象碼解調(diào)造成的影響。其實現(xiàn)方法是這樣的：在距離支路和角支路分別接有電子開關(guān)，開關(guān)的導(dǎo)通、關(guān)斷由主抑波門來控制，即在發(fā)射機(jī)工作期間，開關(guān)斷開，發(fā)射主波，近地物回波就不會漏入相關(guān)電路，也就不會造成對其的影響。在具體電路上距離支路和角支路的主波抑制有所不同，距離支路中電

56、子開關(guān)與信號路是并聯(lián)的，關(guān)斷時間為200s，而角支路中的電子開關(guān)是串接在其中的，關(guān)斷時間為50s。 從框圖可以看出主抑觸發(fā)由測距系統(tǒng)送來，是一個寬度約為1s、幅度為TTL邏輯電平的脈沖信號，它的前沿比發(fā)射脈沖提前1km。主要技術(shù)指標(biāo)：工作頻率 16756 MHz本振頻率 16456 MHz靈敏度 -107dBm帶寬 2.7 MHz總增益 110dBAGC控制能力 70dBAFC跟蹤范圍 4MHz 功能的檢查： 接收分系統(tǒng)在雷達(dá)中是一個組成復(fù)雜、作用較為重要的分系統(tǒng)，說其復(fù)雜是因為它由多級級聯(lián)而成，容易發(fā)生一種故障，可多種原因產(chǎn)生，進(jìn)而造成難于排除的現(xiàn)象；說其重要是因為距離自動跟蹤、天線自動跟蹤

57、、探空碼自動錄取所需的信號皆由它提供，而信號質(zhì)量的好壞直接影響到雷達(dá)工作的質(zhì)量。 接收機(jī)的檢查可分為定性檢查和定量檢查： 定性檢查就是不用過多的儀表，大致判斷接收機(jī)是否正常，其內(nèi)容有： 接收機(jī)增益及其手動控制的檢查： 雷達(dá)開機(jī)后，接收機(jī)的增益控制默認(rèn)為“自動狀態(tài)”，將示波器置四條亮線顯示狀態(tài)，在沒有探空儀通電時，應(yīng)能看到四條噪聲亮線（亮線的上部較細(xì)），幅度約為2V左右。若將示波器的X掃描展開，則應(yīng)能看到非常均勻的噪聲。若將增益控制置“手動”，點擊界面上增益“增加”、“減少”圖標(biāo)，則噪聲的幅度應(yīng)隨之均勻變化。如果檢查無異常情況，則說明了接收機(jī)增益及其控制基本正常。 接收機(jī)頻率控制的檢查： 將接收

58、機(jī)頻率控制置“手動”，并將一探空儀接上電源，點擊頻率“增加”、“減少”圖標(biāo)，可以看到界面上的增益表頭指示能達(dá)到最小（同時也能看到頻率表頭的指示有相應(yīng)的變化），說明接收機(jī)此時已對探空儀信號調(diào)諧。在接收機(jī)調(diào)諧后，頻率指示值應(yīng)在1675MHz左右，此時如果有意識地將接收機(jī)失諧（34）MHz，再置頻率控制為自動，則可以看到頻率指示仍能回到1675MHz附近。如果檢查無異常，則說明接收機(jī)頻率控制正常 接收機(jī)增益自動控制的檢查： 在以上第二項檢查內(nèi)容的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)動天線時，示波器上四條亮線的高低會發(fā)生變化，但平均幅度基本不變（此時應(yīng)確認(rèn)“基測”開關(guān)是關(guān)閉的），則說明接收機(jī)的增益自動控制基本正常。 如果以上三

59、項內(nèi)容檢查無異常，則從定性的角度上說明接收機(jī)是基本正常的。接收機(jī)的定量檢查是在定性檢查基本正常的情況下 進(jìn)一步確認(rèn)接收機(jī)是否處于最佳工作狀態(tài)，或者距離最佳工作狀態(tài)有多大偏差（定量檢查較為復(fù)雜，牽涉到儀表的使用和接收機(jī)組件的拆卸，操作時應(yīng)多加注意）。 檢查的主要內(nèi)容是： 工作頻率 靈敏度 總增益 工作頻率的檢查 測試檢查前，將射頻信號源置于室外天線座附近，把天線座蓋板用專用扳手打開，斷開高頻組件與限幅器的連接，然后將高頻組件與射頻信號源連接好；將室內(nèi)主控箱中的中頻通道盒抽出，用三用表連接其檢波輸出，連接圖如下圖所示。 50m電纜檢波出射頻輸出 射頻輸入射頻信號源高頻組件中頻通道盒三用表 接收機(jī)測

60、試框圖接收機(jī)測試框圖 靈敏度的檢查 測試連接同上，置射頻信號源頻率為1675MHz，幅度為-95dBm，調(diào)整接收機(jī)頻率，使接收機(jī)調(diào)諧，關(guān)斷射頻源輸出，記下三用表指示U0（調(diào)整接收機(jī)手動增益，使Uo在0.3V左右），再打開射頻源，調(diào)整其輸出使三用表指示為 ，記下此時射頻源輸出功率PS，則PS即為接收機(jī)靈敏度，且PS應(yīng)不大于-107dBm（如果射頻源與高頻組合之間的連接電纜損耗較大應(yīng)將其扣除掉）。02U 測試連接及射頻源狀態(tài)同上，接收機(jī)增益控制置手動，且將增益調(diào)整至最大，記下三用表指示Uo（V），然后打開射頻源，調(diào)整其輸出，使三用表指示為（1+ Uo）V，再記下此時射頻源輸出幅度A（v），則接收機(jī)