新一代天气雷达波导开关报警故障诊断

新一代天气雷达波导开关报警故障诊断

摘要 CINRAD/SA天气雷达在运行中经常出现的雷达波导转换开关报警故障，严重影响雷达运行可用性。本文剖解了波导转换开关的内部结构，并分析了在新一代天气雷达中波导开关的控制原理，分析了波导转换开关的报警现象和出现故障的相应解决办法，最后总结出了故障诊断的流程。

关键词 天气雷达；波导开关；内部结构；控制原理；故障诊断

0 引言

CINRAD/SA雷达是由中美合资研制的新一代多普勒天气雷达，前身是美国的WSR88d，目前国内已陆续布设了近80部且出口到部分国家，取得了较好的社会经济效益。随着运行时间的增长，雷达波导开关报警是比较频发的故障，影响了雷达的可用性。由于雷达使用的进口波导转换开关，且其报警是受多方面的因素决定，目前国内难以找到相关使用维修方面的资料。本文从雷达系统监控原理及波导开关自身特性等方面着手，对波导转换开关报警故障的进行分析并提出了诊断解决办法。

1 波导转换开关基本原理

波导转换开关按工作方式可分为：机电式开关和铁氧体开关两大类。机电式开关是利用数字电机带动阀门或转子转动从而达到对微波信号的关断和通道切换。铁氧体开关是利用具有铁磁特性的微波铁氧体材料结合激励电路制作的可电控的微波铁氧体器件。相比机电式开关，该产品具有转换速度快，移相精度高，工作状态稳定等特点。由于CINRAD/SA雷达是具有24小时连续工作的多谱勒新一代天气雷达，铁氧体波导转换开关就成了首选。

2 CINRAD/SA天气雷达波导转换开关

2.1 CINRAD/SA天气雷达射频信号通道流程

CINRAD/SA天气雷达发射机从速调管高频放大后生成了大功率射频信号，经通道到达发射机柜外后，首先通过耦合器、到达谐波滤波器，再经过环流器，输出到频谱滤波器、方向耦合器IDC2。然后由IDC2把射频能量送到波导转换开关，在RDASC主控程序的控制下，波导转换开关内的大功率射频能量，经过波导送至天线/天线座，然后经T/R环流器、方位和俯仰关节方向耦合器（双向）送到天线馈源被发射出去。在正常发射电磁能量时，能量应该指向天线，而雷达待机状态或雷达进入标定状态时能量须打向假负载[1]。

在正常工作情况下，大功率射频能量由发射机方向过来，经波导开关S和PORT1口进入波导开关，经PORT4口去通向天线的波导通道，通向假负载的PORT2、PORT3是关闭的，当雷达进行系统标定或待机时，通过波导开关的内部装置，PORT1与PORT2相通，发射机功率信号将打向假负载2，由负载2吸收信号能量以方便雷达系统内进行的标定测试。根据CINRAD/SA雷达控制台RDASC的控制，雷达被设置成最少2小时、最长72小时必须进行雷达系统自动标定，以便让雷达系统保持较好的工作性能和正确的探测参数。

2.2 CINRAD/SA天气雷达波导转换开关结构

在图1中，右侧1所示是可以带波导弯的转子，它可以在波导转换开关选择PORT出口时进行旋转，以便在两两波导口之间交替地完成传输。2是定子，是由铝材或铜材整体加工而成，波导口是对称地排列在定子的四个方向上。 3是带∏槽的拔块1[2]，在外力的作用下，它的转动可带动转子作同步的转动。4是