浅谈714C型气象雷达回波弱故障的一次排除过程

总结经验教训，以期能对将来的工作及同行有所帮助。

1 故障表象

2011年5月18日上午9时左右，值班机务员在对雷达例行采图检查时，直观感觉采集到的地物回波强度比平时的显示强度偏弱，于是多次采图求证，并调出以往天气状况良好时采集储存的仰角0.4度，距离120公里的地物回波图比较，发现有时明显偏弱5dB左右，有时又没有显著差别，回波信号不稳定。检查收发机柜监控显示，高压整流电流58mA，磁控管电流不稳定，最大时6.9mA，接收机检波电压1.6V，而这三项的数值原来为63mA、8.1mA、0.6V左右。高压整流电流用来判断发射机高压电源及负载是否工作正常，磁控管电流用来判断磁控管振荡器是否正常工作，两个电流跟发射功率成正比；而接收机检波电压是对数中放内视频检波后电压大小，可用来判定回波信号大致是否正常，与回波信号的强弱成正比。

2 初步分析

714C雷达回波信号弱与整个信号通道都有关系，先是发射功率，要保证发射出去的信号功率符合技术指标；再就是接收机，要保证灵敏度满足要求；数据处理分机的放大调整满足幅度和噪声要求；微机终端定标输出统一标准等等，上述系统任何一部分异常或几部分异常，都有可能引起回波信号偏弱，解决故障须得保证各个环节均正常良好。本次故障现象是高压电流及磁控管电流异常，检波电压异常，直接跟发射系统和接收系统有关，相应设备部分元器件损毁及性能降低的可能性较大。

3 检查发射系统

3.1 发射机工作原理

714C雷达发射机的工作原理是信号处理分机定时板送来幅度10V以上的正极性触发脉冲加到触发器的外触发输入端子，经放大后脉冲幅度达到300V以上。该脉冲加到闸流管ZQM1—400/16的栅极。在触发脉冲到来之前闸流管处于截止，此时人工线由高压直流电源经充电电感和充电二极管进行谐振充电。当闸流管栅极输入触发脉冲时导通。此时人工线经闸流管向负载——脉冲变压器放电，在其初级上形成一近矩形的调制脉冲，其宽度由人工线参数决定，幅度是人工线上充得电压的一半。在脉冲变压器的次级将脉冲幅度提高，加到磁控管的阴极，磁控管产生高频大功率的振荡脉冲，经馈线系统送到天线发射。如图1所示。

3.2 检查与处理过程

磁控管电流可用来指示判断磁控管振荡器是否正常工作，与发射功率成正比。考虑到高压电源正常的情况下影响磁控管电流或者发射功率的是磁控管振荡器，而故障发生时磁控管已接近使用寿命，且有其电流不稳定的直观表现，为了排除因磁控管老化功率降低导致回波减弱的可能，就尝试着更换了磁控管，之后重新开机扫描采图，信号依旧时强时弱，故障现象依旧存在。

随后详细检查高压整流电路，发现整流滤波的三个电感中有一个（L3）明显有打过火的痕迹，测量其电阻值比另外两个大40多欧姆，明显异常，因没有备件就与生产厂成都784厂联系，厂家告知此类配件已停产，需现组织生产。在等待备件的过程中检查其余各电路良好；并检查高压调压器对其性能进行了检测实验。机器自动调控电压的方法是依靠电机旋转带动自耦合可调变压器的螺杆碳刷旋转来完成。调压过程中电压升到一定高度，位于螺栓头部的凸起通过旋转将限位开关压下，断开电机电压从而完成调压。机务员尝试着调整螺栓头部凸起的角度使其略微滞后，从而使调压电压小幅度增高，整流电流恢复到63mA，磁控管电流8.1mA，此时扫描得到的回波图强度有所增加，但还是偏低。在保证发射机部分关键数据正常的情况下回波依旧偏弱，说明回波弱故障原因跟发射机的这两个电流不正常没有关系，它只是同时出现的另一个孤立的故障点；查找回波弱故障点重点在接收机部分。

4 检查接收系统

4.1 接收机工作原理

天线接收的微弱脉冲信号经天线开关及馈线系统到达接收机，由场放放大后经预选器送入到混乱频器，在混乱频器中与来自本振的高频信号进行混频得到30MH中频信号。该中频信号经前中放大后分为两路，一路送入对中再放大后输送到信号处理系统，进行视频积分处理；另一路经线中放大后送信号处理分机。接收机组成如图2所示。

4.2 检查与处理过程

检波电压来自于接收机对中的输出信号，是对数中放内视频检波后电压大小，可用来大致判定回波信号是否正常，其正常值应为0.6V左右。逐级检查接收机部分。场放电流正常，信晶电流正常，基本可以排除前中放大器之前部件损坏的可能；接收机其大小与信号强度成正比。如图2框图所示，断开前中与对中的连接，测量对中的输出端信号，对数检波值为零；断开信号混频器与前中的连接，有前中没有输入信号的前提下测量其输出端，仍有0.8V左右的输出电压，不符常规，推断前中故障的可能性极大；更换前中之后采集，回波图像恢复到正常强度，经数次采图验证，回波强度稳定，故障得以排除。

此时给机务员排除故障带来很大困扰的发射机电流异常现象，在解决了前中损毁引起的回波弱故障之后，很快就彻底明了了。这之后不久，雷达例行开机时，出现过流保护，发射机打火，前面板电流表被打坏，机器故障灯亮。因之前检查出的有问题的滤波电感，这时已经生产完成，并有厂家的技术人员协助更换安装。在更换滤波电感（图纸标号L3，型号JL4.750.042）和其他因此而损毁的元件之后，雷达完全恢复正常。

5 小结

回波偏弱在天气雷达的使用中是比较常见的故障，故障点的部位以接收机，发射机较多。准确定位故障点是排除故障的关键，这一点在故障涉及面广，非单一异常表象同时出现的时候尤其重要。接收机部分各种电路多密封固定安装在金属盒内，不利于直观的常规检测。实际操作中可借用各种仪器仪表的帮助，如辅以雷达综合测试仪，挂接示波器观察每一级输出，并参考每个电路零器件的特有品性逐一排除。发射机作为高频大功率脉冲的产生部分，高压元器件较多，因硬损耗引起的元器件损坏或性能降低的各种故障多发；并且随着雷达的日益老化，组成器件多已接近甚至超过其设计使用寿命，一些日常故障率较低的部件也会存在很大的故障可能，因此在进行维修时就必须要充分考虑各种可能并进行详细全面的分析、检查和测量，日常操作及维护中需投入更大的精力了解雷达及各部件的工作状态，做到心中有数。

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