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《雙流機(jī)場(chǎng)天氣雷達(dá)接收前端國(guó)產(chǎn)化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、雙流機(jī)場(chǎng)天氣雷達(dá)接收前端國(guó)產(chǎn)化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘要：為提高雙流機(jī)場(chǎng)天氣雷達(dá)正常運(yùn)行的保障力度。經(jīng)過(guò)綜合考慮和調(diào)研，西南空管局氣象中心決定對(duì)天氣雷達(dá)射頻接收前端系統(tǒng)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)數(shù)字化改造，包括限幅器-LNA組合前端、下變頻器、中頻部件等器件。射頻接收前端系統(tǒng)改造完成試運(yùn)行后通過(guò)參數(shù)測(cè)試，在功能上已基本滿足使用要求。為雷達(dá)產(chǎn)品對(duì)比分析和其他器件的國(guó)產(chǎn)化改造工作打下了基礎(chǔ)，希望能對(duì)其他采用進(jìn)口天氣雷達(dá)的氣象部門有一定的借鑒意義。 關(guān)鍵詞：雙流機(jī)場(chǎng)天氣雷達(dá)國(guó)產(chǎn)數(shù)字化改造射頻接收前端系統(tǒng)對(duì)比分析 中圖分類號(hào)：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（a
2、）-0089-03 雙流機(jī)場(chǎng)天氣雷達(dá)由美國(guó)EEC公司生產(chǎn)，于2003年投入使用，所用接收機(jī)為模擬接收機(jī)。作為接收機(jī)重要組成部分的射頻接收前端系統(tǒng)是衡量接收?C動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵部件[1]，它主要包括限幅器-LNA組合前端（限幅保護(hù)器、低噪聲放大器）、下變頻器（C波段濾波器、低噪聲放大器、混頻器和中頻濾波器）、中頻部件（線性中頻放大器、中頻濾波器、功分器和對(duì)數(shù)放大器）等，由于產(chǎn)接收機(jī)的范疇，因此該系統(tǒng)也包含了頻綜這一部分。射頻接收前端系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖1所示。除頻綜以外，其他部分全部封裝在一個(gè)屏蔽盒內(nèi)。電源部分對(duì)射頻接收前端系統(tǒng)供電，頻綜的5660MHz輸出通過(guò)一個(gè)腔體窄帶
3、濾波器處理后，其頻譜更純，作為接收機(jī)的本振信號(hào)。由于頻綜工作時(shí)發(fā)熱較為嚴(yán)重，因此特別設(shè)計(jì)了一個(gè)冷卻風(fēng)扇，來(lái)對(duì)頻綜進(jìn)行風(fēng)冷處理。這一搭配從原理和性能上均有不錯(cuò)的表現(xiàn)，但是由于發(fā)射射頻信號(hào)為5630MHz，正好落在一個(gè)寬頻的其他干擾信號(hào)的頻帶內(nèi)，造成接收信號(hào)的異常。為解決這一問(wèn)題，將設(shè)計(jì)[2]改成在頻綜的上層，增加一個(gè)變頻電路，使發(fā)射信號(hào)偏離干擾頻帶?！ ?系統(tǒng)信號(hào)流程 1.1發(fā)射信號(hào) 頻綜輸出47.5MHz、5560MHz和5630MHz3個(gè)相參的、正弦連續(xù)波信號(hào)[3]。47.5MHz參考信號(hào)被一個(gè)功分器一分為二，一路仍然作為數(shù)字接收機(jī)與信號(hào)處理器的參考基準(zhǔn)輸入，另一
4、路則作為變頻器的輸入信號(hào)。變頻器由ZMX-7GR無(wú)源混頻器擔(dān)任，將頻綜輸出的5530MHz信號(hào)作為混頻器的本振輸入信號(hào)；將混頻器的中頻輸出端用作信號(hào)輸入端，送入47.5MHz信號(hào)；將混頻器的射頻輸入端用作變頻輸出端，進(jìn)行混頻處理，得到混頻后的5582.5MHz信號(hào)和其他頻率成分。通過(guò)腔體窄帶濾波器后，5582.5MHz信號(hào)輸出，其他信號(hào)被濾除掉，該信號(hào)作為發(fā)射射頻信號(hào)。5582.5MHz的發(fā)射射頻信號(hào)，被送入射頻前置放大器（即前面提到的發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)電路）中，首先被調(diào)制成具有升余弦形狀的射頻脈沖，然后被放大到具有足夠的輸出功率（≥8W）?！ ∷僬{(diào)管功率放大。該信號(hào)被
5、輸入到速調(diào)管（這時(shí)主要增益級(jí)），進(jìn)行功率放大，作為功率微波源，從天線發(fā)射出去，探測(cè)氣象數(shù)據(jù)。 1.2接收信號(hào) 降水目標(biāo)產(chǎn)生的回波，被天線接收以后，通過(guò)饋線送到接收前端?！ 榱嘶夭ㄐ盘?hào)的信噪比不至于因?yàn)橥S電纜傳輸?shù)乃p而明顯下降，高頻放大的第一級(jí)前移到這里來(lái)。信號(hào)被放大后，傳輸衰減的影響大為減少。 濾除帶外信號(hào)，對(duì)傳輸衰減進(jìn)行補(bǔ)償性放大后，信號(hào)在這里與本振信號(hào)一起，被混頻器混頻，生成中頻信號(hào)，經(jīng)濾波后輸出，無(wú)需像模擬接收機(jī)那樣，要把中頻作為主要增益部件。在數(shù)字中頻接收機(jī)中，中頻部件要采用線性中頻放大器（對(duì)數(shù)放大器會(huì)造成頻譜的變化，影響多普勒性能），增益要求也不能
6、太高。中頻信號(hào)在這里被放大約25dB，扣除掉中頻濾波器、功分器以及線路衰減外，仍有18dB左右的實(shí)際增益。從功分器分出兩路信號(hào)來(lái)，一路作為數(shù)字中頻接收機(jī)的輸入信號(hào)，另一路則被送到對(duì)數(shù)放大器中去。在對(duì)數(shù)放大器中信號(hào)被放大、檢波后，送出帶檢查接口。通過(guò)示波器可以方便地觀察對(duì)數(shù)視頻信號(hào)，用于分析和判斷接收機(jī)前端以及數(shù)字接收機(jī)的性能?！ ?.3數(shù)字信號(hào) 線性中頻信號(hào)被送到數(shù)字接收機(jī)與信號(hào)處理器中，由數(shù)字中頻接收機(jī)直接將模擬中頻信號(hào)變成數(shù)字中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻處理，形成復(fù)基帶信號(hào)（I/Q信號(hào)），同時(shí)可以獲得處理增益，提高信號(hào)的信噪比，并提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍?！ ≡跀?shù)字信號(hào)處理
7、器中，復(fù)基帶信號(hào)被處理成基本的物理數(shù)據(jù)，即反射率因子、平均速度和速度譜寬，這些物理量被送到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行顯示、傳輸和存儲(chǔ)，已被氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用?！ ?限幅器-LNA組合前端及下變頻器 限幅器-LNA組合前端包括一個(gè)無(wú)源限幅保護(hù)器（型號(hào)WLM-73-1W-S+）和一個(gè)低噪聲放大器1（型號(hào)TA053-059-22-10），置于接收放大鏈的最前端。 2.1限幅器 限幅器WLM-73-1W-S+作為環(huán)流器和波導(dǎo)限幅保護(hù)器的輔助保護(hù)措施，對(duì)大功率發(fā)射的微波的泄漏進(jìn)行最后一級(jí)的保護(hù)?！ ?.2低噪放和下變頻器 低噪放采用高性能模塊TA053-05
