摘要：从故障现象、原因分析以及解决方法三个方面阐述了L波段雷达在使用过程中出现的几例天馈线分系统常见故障，总结L波段雷达天馈线分系统的检修思路和方法。
关键词：L波段雷达、天馈线分系统、故障、检修
引言
高空气象探测是现代气象综合观测体系的重要组成部分，对天气预报、气候变化研究以及气候资源开发至关重要。L波段高空探测雷达是中国气象局统一布网的新型探空雷达。近几年西藏高空气象探测站网也陆续装备了3部南京大桥机器厂生产的L波段电子探空雷达，L波段雷达以更高的探测精度和更好的可靠性已成为我国气象部门当前主要的高空探测装备，L波段雷达的维修保障已成为气象高空观测机务保障的重要组成部分。下面从故障现象、原因分析以及解决方法三个方面阐述L波段雷达在使用过程中出现的天馈线分系统常见故障。
一、天馈线分系统原理介绍
L波段探空雷达天馈线分系统中天线的任务是将传输线送来的射频电磁能集中成束向空中定向辐射，使雷达准确地测出探空气球的斜距、方位角和仰角，并接收探空仪回答信号，而馈线的任务则是将发射机送来的射频电磁能有效地送到天线，并将天线接收的回答信号有效地送到接收机。天馈线分系统的组成框图如图1所示。从图1中可以看出，天线由4面口径为0．8m的抛物面天线组成，空间分布为正方形。馈线则由可调移相器、和差环、调制环、高频旋转关节、环行器、限幅器等组成。
雷达发射时，发射机产生的高频电磁能经环行器、高频旋转关节、和差网络、可调移相器，最后送到上、下、左、右四个抛物面天线上，集中成束向空间定向辐射。
雷达接收时，应答器发射的射频脉冲信号，由四个抛物面天线接收后按相反的路径，经限幅器后送到接收机。
二、故障现象及原因分析
（一）、高仰角经常丢球
1、原因分析：
首先判断是否从建站开始就经常存在高仰角丢球现象，可以通过观察天线在高仰角跟踪时摆幅是否比较大，如果是，就得考虑某根馈源极化方向不对所致。其次，通过观察四条亮线是否一会两两不齐，一会齐来判断程序方波有没有加至开关管套和增益指示是否有跳变现象来确定前置高放是否工作。这种情况就得怀疑WT9电缆中的程序方波传输芯线和12V电源传输芯线在天线高仰角时有接触不良现象，用万用表对WT9电缆进行测量，测量时晃动WT9电缆可以发现上述芯线有开路情况，判断WT9电缆芯线断裂造成天线高仰角经常丢球。
2、解决方法：
第一种情况通过调整馈源极化方向来解决；第二种情况可以通过更换WT9电缆来解决。
（二）、放球信号弱，后程飞点多
1、原因分析：
信号弱首先判断接收机的情况，可以换接收机备件来判断接收机好坏，如果换过接收机还是信号弱，那么问题就出在天馈线，这种情况一般不考虑小组天线和小组馈线以及和差环，一般来说只会是总馈线把信号衰减造成信号弱，总馈线指的是从和差环输出端到高放输入端，其中包括环流器、限幅器、前置高放、隔离器、高频旋转关节以及连接电缆。其中任何一个出现问题都会造成信号弱。
2、解决方法：
首先可以用万用表测量连接电缆是否开路、短路，其次可以用备件依次更换环流器、限幅器、前置高放来解决。
（三）、气高和雷达高度相差大
1、原因分析：
如果是偶尔出现气高和雷达高度相差大，可能没有跟在主瓣上，而是跟在旁瓣上，如果确定是跟在主瓣上，那么可能是电轴上下偏移或者是仰角零度变化造成气高和雷达高度相差大。
2、解决方法：
首先检查雷达仰角标零情况，其次可以通过对三轴一致性进行检查标校来解决。
（四）、四根毛草不齐，亮线顶部冒须须
1、原因分析：
天馈线系统阻抗不匹配是造成四根毛草不齐或亮线顶部冒须须的主要原因。天馈线进水，即馈源和小组馈线进水，调相器和调相器电缆不正常，高频接插件的接触不良，以及前置高放、环流器、限幅器的个体差异都会造成阻抗不匹配。另外，开关管套的开、短路，程序方波没有送到开关管套有时也会造成四根毛草不齐。
具体波形如下图所示：
2、解决方法：
首先解决天馈线进水问题，其次，用L27整形器对L27高频插座的簧片进行整形，可以排除高频接插件接触不良。如果是高频器件个体差异造成的阻抗不匹配，则依次更换前置高放、环流器、限幅器。有时将发射机输出电缆和高频关节电缆对调也可解决该问题。
（五）、放球起始过程容易丢球
1、原因分析：
放球起始过程容易丢球，抛开接收机，单从天馈线系统分析，原因一般为天线波瓣扫描规律（也称换相规律）不对。天线波瓣的扫描规律是当仰角上升时，上亮线增高，下亮线变低，左右同时变低，但左右变低的幅度比下小，当仰角下降时，上亮线变低，下增高，左右同时变低，方位的增加，减小规律和上下一致。造成波瓣扫描规律不对的原因有很多：11-6板输出的出的上、下、左、右程序方波不正常；程序方波没有送到开关管套上；开关管套的开、短路等。馈源，小组馈线，调相器漏水也会造成波瓣扫描规律不对。一般来说，两路程序方波同时不正常会造成丢球。
2、解决方法：
天线波瓣的斜率太小，如属于和差环、调制环问题，台站无法解决，但一般为天馈线系统中某个部件阻抗不匹配造成，可通过更换前置高放、环形器、限幅器等来试验。程序方波可以用示波器检查，程序方波由11-6板产生，送至和差箱中的开关管套，程序方波不对，可以通过更换11-6板和有故障的开关管套来解决。判断开关管套的好坏的方法如下：先断开WT9电缆，先把万用表打到欧姆（×1K）档，黑表棒接地，红表棒接开关管套上电阻脚，电阻应为5k-10k左右，反接应开路。也可将11-6板拔去，换为转接板，在XP1的3、4、5、6头测量。
（六）、四条亮线两两不齐
1、原因分析：
天馈线某根馈源和小组馈线以及某根调相器进水，某个开关管套中VK105开关管击穿，WT9电缆中某根程序方波传输芯线断裂，11-6板某路程序方波产生电路出现故障都会造成四条亮线两两不齐。四条亮线两两不齐，其中问题肯定出在高的那两路中，譬如：上下齐，左右齐，但上下幅度比左右高，说明问题应在上下两路中的一路。可用示波器探头对四路程序方波进行检测，具体测量位置为11-6板6XP1插头中的3、4、5、6脚，分别是上、下、左、右四路程序方波。示波器设置幅度档为5V，扫描档为5ms，探头×1档。具体波形如下图所示：
假如上程序方波没有，从示波器上看是一根直线，说明不是11-6板上程序方波产生电路故障，就是上开关管套短路所致。程序方波产生电路故障主要出在其放大部分，一般来说三极管3DK4B和3CK3C坏的可能性较大，用万用表可测出。开关管套短路，主要是管套中绝缘云母片破裂，未起到绝缘效果，将程序方波吃掉。还有就是11-6板程序方波产生正常，但未送至开关管套，最大可能性为WT9电缆中传输上程序方波的芯线断裂。最后一种可能就是开关管套中VK105开关管被击穿开路。最终使得波束无法向上偏扫，直接后果是电轴向下大范围偏移，造成测角不准。依次类推，其它三路故障。
2、解决方法：
更换故障11-6板或对损坏的三极管3DK4B和3CK3C进行更换处理，更换断裂的WT9电缆，更换有问题的开关管套或其中的VK105开关管，故障可排除。
（七）、接收信号弱，有无信号时增益指示均偏大
1、原因分析：
四条亮线正常，增益指示偏大，问题可能在总馈线部分。更换前置高放，限幅器等均没有效果。将前置高放跳过，增益指示反而还小一些。怀疑后面有问题。检查主轴电缆，发现主轴电缆短路。
2、解决方法：
打开主轴电缆插头，发现有一根铜丝将芯线与外壳短接。将插头重新进行焊接，故障排除。
三、结束语
L波段雷达投入业务使用时间不长，是今后探空雷达更新换代的发展方向，做好技术保障工作是确保高空探测业务的基础性关键任务。技术保障工作人员必须精通L波段雷达工作原理，熟练掌握常见故障判断和排除技能。
参考文献：
【1】何建新．现代天气雷达．成都：电子科技大学出版社，2004．
【2】曲绍君．浅谈做好CINRAD／CC雷达的维护保
障工作．吉林气象，2006(3)．
【3】历进宝，祁锋．701-C雷达的改进及其与发
电机的联机．吉林气象，2001(1)．
【4】丁鹭飞，耿富录．雷达原理(第三版)．西安：
西 审：大学出版社，2004．