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• 136•兰州多普勒天气雷达灵敏度测试兰州理工大学机电学院 民航甘肃空管分局 田 方本文主要通过详细的图示，以美国EEC 多普勒气象雷达DWSR －2500C 为例,介绍了雷达的接收机灵敏度的基本原理和测试，通过理论与实际相结合，详细讲述了一种不常见测试灵敏度的方法；对以后机务员对雷达的测试维护提供了参考和补充,有一定的普及实用价值。
1 简述灵敏度是雷达接收机的最主要质量指标之一。
灵敏度表示了接收机接收微弱信号的能力。
能接收的信号越微弱，则接收机的灵敏度越高，雷达的作用距离也就越远。
雷达接收机的灵敏度通常用最小可检测信号功率S i min 来表示，如果信号功率低于此值，则表示信号将被淹没在噪声干扰信号之中，不能被可靠的检测出来。
（俞小鼎.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].气象出版社,2006）当接收机的输入信号功率达到S i min 时，接收机就能正常接收并且能在输出端检测出这一信号来。
由于雷达接收机的灵敏度受噪声电平的限制，因此要想提高它的灵敏度，就必须尽量减小噪声电平，同时还应该使接收机有足够的增益。
具体来讲，由于噪声总是伴随着微弱信号同时出现，所以要能检测信号，微弱信号的功率应该大于噪声功率或者可以和噪声功率相比。
在噪声背景下检测目标，接收机输出端不仅要使信号放大到足够的数值，更重要的是使其输出信号噪声比S O / N O 达到所需要的数值。
（丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].西安:西北电子科技大学出版社(第三版),1994）通常雷达终端检测信号的质量取决于信噪比。
接收机噪声系数F O 为：(1)输入信号的额定功率S i为：(2)式中，为接收机输入端的额定噪声功率。
于是进一步得到：(3)为了保证雷达检测系统发现目标的质量，接收机的中频输出必须提供足够的信号噪声比，令时所对应的接收机输入信号功率为最小可检测信号功率，即接收机实际灵敏度为：(4)通常，又可以把(S O / N O )min 称为“识别系数”，并用M 表示，所以灵敏度又可以写成：(5)为了提高接收机的灵敏度，即减少最小可检测信号功率S i min ，通常需要做到：(1)尽量降低接收机的总噪声系数F O ，所以通常采用高增益、低噪声高放；（卢小佳.多普勒天气雷达信号处理的研究[D].安徽大学,2014）(2)接收机中频放大器采用匹配滤波器，以便得到白噪声背景下输出最大信号噪声比；(3)识别系数M 与所要求的检测质量、天线波瓣宽度、扫描速度、雷达脉冲重复频率及检测方法等因素均有关系。
密封第1页共9页第一届陕西省新一代天气雷达上岗证考试理论试题姓名：单位：考号：考试时间120分钟，总分100分一、单选题（共30题，每题1.0分，共计30分）1.雷达建站时应绘制距测站1千米高度和海拔3千米、6千米高度的等射束高度图，以及。
A.等高度射束图B. 等射束高度图C.遮挡角分布图2.陕西省新一代天气雷达的型号是。
A.C波段双偏振B.C波段单偏振C.S波段单偏振3.雷达观测用时钟应当对时一次。
A.1天B.1周C.1月4.雷达选址规定，在雷达主要探测方向上(天气系统的主要来向)的遮挡物对天线的遮挡仰角不应大于A. 0.5︒B.1.0︒C.1.5︒5.雷达机房内环境温、湿度一般保持。
A.18︒以下和不超过60%B.22︒以下和不超过80%C.25︒以下和不超过90%6.机房地线要符合要求，接地电阻一般应小于欧姆，地线布线安全有效。
A.1B.2C.47.降水观测模式VCP21主要采用，对降水结构作详细分析时主要采用该模式。
A.9个仰角11层PPI观测模式B. 14个仰角16层PPI观测模式C. 5个仰角观测模式8.当系统设备出现故障时，雷达站工作人员必须及时处理并向本单位主管领导报告；故障在小时内未能排除，应当向上级业务保障和业务主管部门报告。
A.3 B.6 C.129.整编后的典型个例资料按规定归档到省级气象档案部门，雷达站同时要进行备份保存,并于下一年度月份前上报中国气象局业务主管部门。
A.1B.2C.310.新一代天气雷达设备出现故障时，雷达站工作人员必须及时处理并报告。
故障在天内未能排除，由省局业务主管部门上报省局领导和中国气象局业务保障和业务主管部门。
A.1B.2C.311.雷达站承担本站设备的维护工作。
A.日、周季B.日、周、月C.日、周、月、年12.新一代天气雷达的最小距离库是。
A 150mB 200mC 250mD 1000m13.业务观测主要以为主。
A.立体扫描模式B.圆锥扫描模式C.垂直扫描模式14.雷达非汛期工作时段为。
新一代天气雷达的故障诊断与维修维护措施摘要：新一代的气象雷达可以处理各类中小尺度的风暴、冰雹、暴雨、强对流等灾害天气的实时监控，并产生多种气象资料，并在网上进行数据传送，具备很强的探测、信号处理、图像显示和传送功能。
在现代科技快速发展的今天，电子设备、微电子技术、大规模集成电路等领域的大量使用，使得雷达设备的更新和需求不断提高。
所以，在未来的发展过程中，只有做好雷达系统的故障判断以及处理工作，才能保证其安全、高效地工作。
关键词：新一代，天气雷达，故障诊断，维修维护引言新一代天气雷达是综合气象观测系统的的一个主要内容。
近几年，随着科学技术的飞速发展，各地都在加速推进气象服务的信息化，新一代天气雷达由于具有高分辨率、高时效性等特点，在全国各地都有了较好的应用。
新一代天气雷达能极大地提高对各种气象因素和各种天气现象的观测准确度，对短时强降雨、大风、雷电等短期临近天气预报以及台风、暴雨等其他灾害性天气的监测预测等气象业务的开展，将会给我们提供更加全面、准确的数据基础，在大气探测、气象预报中占有十分关键的地位。
然而，新一代气象雷达在实际应用中经常会遇到各种问题，严重地制约着气象监测工作的顺利进行。
在这一背景下，文章讨论了新一代气象雷达的常见故障和故障诊断，以期提高当地的气象检测服务质量。
1.新一代天气雷达的相关概述CD型雷达是参考美国CINRAD/CD雷达的技术和思想，利用现代雷达、微电子和电脑技术，研制出一种 S频段全相参多普勒雷达，目前已向国家气象部门供应16台，约为全部雷达总数14.5%。
当前使用的气象雷达均为商业作业，是新一代天气雷达网络监控的一个关键环节。
新一代天气雷达能够提供基本的辐射系数、径向速度、谱宽等信息，同时还可以输出影像制品，并且能够提供更高的空间信息，如铁路、公路、河流等，为气象服务提供了大量的数据资料，同时也提高了我国对流天气的监测能力水平。
在新一代天气雷达系统的建设中，新一代天气雷达的维修与检修已成了当前亟待解决的热点问题，因此应加强对新一代天气雷达的维修与故障分析与排除工作，并对其工作状态进行深入的研究与分析，改进新一代天气雷达的失效原因和解决方法，确保天气雷达安全稳定运行[1]。
新一代天气雷达分类维护与分级维修的探讨柴秀梅;高玉春;潘新民;李昭春;白水成【摘要】分析了我国新一代天气雷达网维护维修保障工作存在的重点难点问题,提出了我国新一代天气雷达分类维护、分级维修的基本思路,探讨了我国新一代天气雷达分类维护、分级维修的具体方法,阐述了国家级、省级、雷达站三级分类维护和分级维修的职责和工作流程,为建全和完善我国新一代天气雷达保障体系建设提供参考.【期刊名称】《气象水文海洋仪器》【年(卷),期】2011(028)001【总页数】4页(P116-119)【关键词】雷达;维护维修;探讨【作者】柴秀梅;高玉春;潘新民;李昭春;白水成【作者单位】中国气象局气象探测中心,北京,100081;中国气象局气象探测中心,北京,100081;河南省大气探测技术保障中心,郑州,450003;海南省气象局,海口,570203;陕西省气象局,西安,710014【正文语种】中文【中图分类】TH765.90 引言中国气象局于1996年组织开展新一代天气雷达(以下简称雷达)建设总体规划、设计和布局,1998年开始布设新一代天气雷达,到2010年底完成了160多部雷达建设任务,同时也形成了雷达运行保障体制。
规划到2015年完成58部增补雷达建设任务之后,我国将形成覆盖全国、符合国情、设计科学、布局合理、运行稳定的216部新一代天气雷达观测网。
随着新一代天气雷达建设步伐的不断加快,越来越多的雷达投入业务应用,雷达技术保障能力的不足问题日益突出。
特别是雷达维护维修显得较为薄弱。
一是雷达维护维修体系不健全;二是责任不够明确,工作流程不够完善,缺乏与保障体系相适应的科学、有效的维护维修方法。
为了提高雷达保障能力和水平,适应气象防灾减灾和社会经济建设发展的实际需要,加快建立、完善体制合理、职责明确、精干高效、配置协调的雷达维护维修技术保障体系,确保雷达网稳定、可靠运行,已是迫在眉睫的课题。
国内有关学者对其密切关注和高度重视,并从不同角度,对雷达保障体系建设和维护维修方法进行了较为深入的探讨[1-8]。
文章编号:1006-4354(2009)01-0040-02新一代天气雷达资料传输说明及设置技巧杨辉,姜宗元,朱敏武(汉中市气象局,陕西汉中723000)中图分类号:TN957.53 文献标识码:B1 雷达状态监测资料传输(安装在RDA),传输软件为RDASC.exe(中国气象局下发)雷达状态监测资料上传到省气象局服务器为综合监控服务器,IP地址172.23.64.20,帐户dqt,口令dqt,路径/other。
传输文件名:雷达状态信息Z R DWRN SRSI C5IIiii yyyyMMddhhmmss.bin 雷达报警文件名Z A DWRN A LM C5 IIiii yyyyMMddhhmmss.bin。
说明:RDASC.exe程序将RDA计算机RA DA R Monitor目录下每6min生成的雷达状态信息文件和雷达报警文件(雷达有故障报警时生成)实时上传至省局服务器。
雷达状态信息文件和雷达报警文件是中国气象局大探中心网站/login.jsp的数据源支持。
可以通过中心网站看到全国各站雷达的运行情况。
设置技巧:RDA计算机运行的主要问题是RDASC.EXE程序自动退出。
建议RDA计算机安装Windows2000操作系统,安装完成后立即修复系统漏洞,升级杀毒软件全盘杀毒,杀毒后关闭杀毒软件所有自动监控程序。
平时运行中关闭或卸载杀毒软件。
2 雷达产品资料传输(安装在PUP),传输软件为PUPC程序(中国气象局下发)以FTP方式,把雷达数据产品传输到省气象局宽带网雷达传输服务器,再由省气象局传输到国家气象信息中心。
宽带网雷达传输服务器IP地址172.23.64.173,端口号2001,帐户radftp,口令radftp,路径/upload。
目前陕西CB雷达需要传输的产品资料共25种:基本反射率19号3个,20号3个;基本速度26号3个,27号3个;组合反射率37号、38号;其他传输产品有41、48、53、56、57、58、60、78、79、80、110号。
新一代天气雷达(CINRAD-SA/SB)测试规范 1、 范围 1.1 本规范涵盖了新一代天气雷达测试内容、指标要求、测试方法、测试仪表的设置以及测试程序的使用。 1.2 本规范适用新一代天气雷达的SA/SB型号。 2、 本规范引用文件 新一代天气雷达出厂、现场测试大纲 3、 测试内容以及指标 3.1 发射机功率测试 要求发射机输出的峰值功率在650kW―750kW范围内。 3.2 发射机输出脉冲包络测试 发射机输出脉冲包络，窄脉冲脉冲宽度（50%处）：1.57±0.1µs ，宽脉冲脉冲宽度（50%处）：4.5―5.0µs；上升沿（10%―90%）、下降沿（90%―10%）大于120ns、小于200ns；纹波顶降小于5%。 3.3 发射机极限改善因子测试 用频谱仪测得发射信号的S/N，根据计算公式：I＝S/N＋10lgB－10lgF 式中： I为极限改善因子（dB） S/N为信号噪声比（dB） B为频谱分析带宽（Hz） F为发射脉冲重复频率（Hz） SA/SB雷达发射机极限改善因子I≥52dB 3.4 发射机输出频谱宽度测试 -40dB处谱宽不大于±7.26MHZ； -50dB处谱宽不大于±12.92MHZ； -60dB处谱宽不大于±22.94MHZ 3.5 接收机噪声系数测试 包含保护器，接收机模拟噪声系数≤3.0dB，数字端噪声系数≤4.0dB 3.6 接收机机内动态范围测试 采用机内信号源 接收系统动态范围≥85dB 3.7 接收机机外信号源动态范围测试 采用外部仪表信号源 接收系统动态范围≥85dB 3.8 接收机机内发射率测试 用机内信号源注入功率为-95dBm至-35dBm间各档的信号，在距离5km至200km范围内检验其回波强度的测量值，回波强度测量值与注入信号计算回波强度测量值的最大差值应在±1dB范围内。 3.9 接收机机外信号源发射率动态范围测试 用仪表信号源注入功率为-90dBm至-35dBm各档的信号，在距离5km至200km范围内检验其回波强度的测量值，回波强度测量值与注入信号计算回波强度测量值的最大差值应在±1dB范围内。 3.10 系统地物抑制能力测试 滤波前功率减滤波后功率≥52dB 。 3.10 系统相位噪声测试（I、Q相角） I、Q相角法进行测试、计算相位噪声≤0.15°。 3.11 现场雷达天线水平测试 水平合像仪测得天线8个方向对角差值不超过50 "
3.12 现场雷达天线太阳法的指向测试 方位、俯仰角度误差≤±0.3° 3.13 现场雷达天线控制精度测试 方位、俯仰角度控制精度≤±0.1° 4、 新一代天气雷达各项指标的测试方法 4.1 发射机输出包络测试 4.1.1测试位置：
315° 270° 225° 180° 135° 45° 0° 90° 发射机的1D1定向耦合器输出端 4.1.2测试工具： 30dB衰减器，7dB衰减器（视检波器的最大承受功率选择大小）、N型头测试电缆一根、BNC头测试电缆一根、平衡检波器、示波器、转接适配器若干。 4.1.3测试方法： 30dB衰减器接在发射机的定向耦合器的输出端（平时不要取下），接上N头测试电缆，电缆接在30dB衰减器的后端，再接上7dB衰减器，连上检波器，通过BNC头的电缆接到示波器测试通道口。 4.1.4示波器设置（TDS3032B）： a. 将示波器测试通道直流耦合设置成50Ω匹配负载； b. 参考电平下设成10%，中间设置为50%，上设置为90%； c. 时间刻度设置为500ns，幅度刻度设置为100mv；（可视测试信号大小设置） d. 选择好示波器的触发源，调整适当的触发电平； e. 针对当前测试通道，在测量菜单中选中自动测量显示项，一般选正脉冲宽度、上升沿时、下降沿时； 4.1.5 参数记录 4.1.5.1 脉冲宽度（µs） 4.1.5.2 脉冲上升沿时间、下降沿时间（ns） 4.1.5.3 脉冲纹波顶降 （%） 4.2 发射机输出功率测试 4.2.1 测试位置 同4.1.1 4.2.2 测试工具 30dB衰减器，10dB衰减器（视功率计探头的最大承受功率选择大小或不用）、N型头测试电缆一根、功率计，转接适配器若干。 4.2.3 测试连接方法 30dB衰减器接在发射机的定向耦合器的输出端（平时不要取下），接上N头测试电缆，再接上10dB衰减器，通过接头适配器连到功率计的探头上。 4.2.4 功率计设置（Agilent E4418B）： a.选功率计探头型号，在功率计探头表里找到功率探头的型号，并选中，有些探头型号在功率的列表中没有，但能正常使用。 b. 设置测试频率， c. 设置校准系数 d. 功率计标校 e. 功率计差损补偿offset，该值为定向耦合器的耦合度+固定衰减器+测试电缆的差损+0.5dB（加波导、转接头差损）、脉冲占空比（％）、显示单位dBm/kW 4.2.5 参数记录： 峰值功率 4.2.5.1 窄脉冲：重复频率分别为322、857、1282Hz的峰值功率；宽脉冲：重复频率分别为322、446Hz的峰值功率。 4.2.5.2 通过占空比计算上述各重复频率的平均功率，并记录。 4.3 发射机输入、输出频谱宽度测试 4.3.1 测试位置 同4.1.1 4.3.2 测试工具 频谱仪（Agilent E4445A）、30dB衰减器，10dB衰减器（视频谱仪的最大承受功率选择大小或不用）、N型头测试电缆一根、转接适配器若干。 4.3.3 测试方法 连接方法同4.2.3 4.3.4 频谱仪设置 4.3.4.1 打开频谱仪电源，预热仪表5分钟以上； 4.3.4.2 设置测试信号的中心频率，设置频谱仪扫描宽度（Span）为50MHz，扫描频率（Sweep）为1S，分析带宽（Res BW ）为30KHz，Detector/Demod 设为Peak状态。 4.3.5 参数记录 发射机分别工作在窄脉冲、宽脉冲模式下，在频谱的两侧，找到距峰值功率点为-10dB、-20dB、-30dB、-40dB、-50dB、-60dB处的标志点，记录下此点距中心频率的带宽。 4.4 发射机极限改善因子测试 4.4.1 测试位置 发射机输入频谱测试点：速调管输入前（可调衰减器的输出） 发射机输出频谱测试点：同4.1.1。 4.4.2 测试工具 频谱仪（Agilent E4445A）、30dB衰减器，10dB衰减器（视频谱仪的最大承受功率选择大小或不用）、N型头测试电缆一根、SMA头测试电缆一根、转接适配器若干。 4.4.3 测试方法 发射机输出频谱测试连接方法同4.2.3，发射机输入频谱测试点在发射机射速调管输入点，直接用SMA头电缆、转接适配器将可调衰减器输出的信号连至频谱仪。 4.4.4 频谱仪设置 4.4.4.1打开频谱仪电源，预热仪表5分钟以上； 4.4.4.2设置测试信号的中心频率，根据测试信号的重复频率相应地设置频谱仪扫描宽度（Span）为1KHz或2KHz，扫描频率（Sweep）为600mS，分析带宽（Res BW ）、视频带宽（VBW）为3Hz。分别测试644Hz、1282Hz重复频率的信号的极限改善因子。合理地将中心频率移偏，在频谱仪上见到两根谱线为最佳；调整显示信号幅度的参考值，能够充分显示信号的顶部和噪声底部；对测试信号取10次平均；找到Peak Mark点，再找到另一标示点Delta Marker，设置为半重复频率处，这两个标示点的幅度落差值为发射信号的信噪比。 4.4.5 测试数据记录 根据仪表测试，读取重复频率为644Hz、1282Hz的S/N，根据公式计算出极限改善因子。 4.5 接收机噪声系数测试 4.5.1 测试位置 模拟噪声系数测试点在数字中频A/D模块前，即模拟中频输出端；仪表噪声源注入点：雷达出厂测试，保护器输入端，现场测试，在场放的输入端，需要从保护器（SB是打火管）上拆下场放。 4.5.2 测试工具 噪声系数表、仪表自配噪声源、BNC电缆、SMA电缆、接头适配器若干。 4.5.3 测试方法 将噪声源连到测试点，噪声系数表通过BNC电缆提供28V直流电给噪声源，测试时要将控制程序关掉，以防系统其它信号漏入接收通道，测试模拟噪声系数时，用SMA电缆将接收机末级模拟中频输出端连至噪声系数表，从仪表上读出噪声系数值；测试接收机数字终端后的噪声系数，不需用噪声系数表测量，只需设置噪声仪表功能码控制噪声源的冷态、热态，用公司自带测试程序读取数值，经计算得到整个系统的噪声系数，即数字端噪声系数（数字中频输出）。 4.5.3 仪表设置 现噪声系数表一般用Agilent 8970B，噪声源一般用Agilent 346 B，使用前对仪表进行设置和标校，根据仪表的功能代码设置测试信号的射频、中频频率。 4.5.4 测试数据记录 模拟噪声系数直接从噪声系数表上读取，出厂时测试通道一般包括保护器或打火管，现场测试时只能从；数字端噪声系数由测试程序读取。 4.6 机内信号动态范围测试 通过运行系统自带测试程序，控制接收机内的射频衰减器，在103―0dB范围内依次衰减，频综输出的测试信号从大到小依次增强，程序自动生成对应每个衰减信号在5Km处的反射率值，高低端为不超过1dB压缩点处。用Excel 表制出动态曲线图，同时画出拟合直线，拟合直线的斜率不超过1±0.015，拟合均方根差≤0.5。 4.7 外部信号源接收机动态范围测试 用外部信号源输出连续波信号注入接收机保护器，通过手动控制信号输出步进，信号从-110dBm至-15dBm递增，运行系统自带测试程序取5Km处的发射率值，高端、低端要求每隔1dBm取一个数值，中间线性段每隔5dBm取一个数值。用Excel 表制出动态曲线图，同时画出拟合直线，拟合直线的斜率不超过1±0.015，拟合均方根差≤0.5。 4.8 接收机发射率标定 分别用外接信号源和机内信号源注入功率为－90dBm至－40dBm的信号，在距离5km至200km范围内检验其回波强度的测量值，回波强度测量值与注入信号计算回波强度期望值的最大差值应在±1dB范围内。 4.8.1 接收机发射率期望值通过下面公式计算： 10lgz = 10lg[(2.69×1016λ2)/(PtτG2QФ)]＋Pr＋20lgR＋LΣ+R×Lat
= C + Pr + 20lgR + R×Lat
C = 10lg*(2.69×λ2)/ (PtτQΦ)]-2G＋160＋LΣ
式中： λ：波长（cm）、G：天线增益（dB）、Pt：发射脉冲功率（kW）、τ：脉
宽（μs）、θ：水平波束宽度(°) 、φ：垂直波束宽度(°)、L0：匹配滤波器损耗(1.56dB)、
