第二章701测风雷达文档格式.docx

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1、701测风雷达的用途以及测角、测距原理如何？

2、701测风雷达的整机组成有哪些？

各分机的主要作用是什么？

3、所谓二次雷达的含义如何？

给出天线波瓣宽度的定义。

课后体会：

通过理论教学，同学们对所701测风雷达的工作原理、整机组成有了一定的了解，但对于各分机的主要作用还应进一步熟悉。

用途：

可借助探空气球携带的回答器探测测站上空0—30Km垂直范围内的高空温、压，湿和风的分布情况，为天气预报提供重要的高空气象探测资料。

基本工作原理：

701测风雷达在地面不断向回答器发出“询问信号”，回答器受到触发后，向地面发回出一个“回答信号”，雷达根据回答信号的来向和天线指向，测定出每一瞬间回答器（探空气球）在空间的实际位置，即回答器的斜距、方位角和仰角，通过计算可得到气球在空中的移动轨迹，进从而得到高空风向和风速随高度的分布。

因为701测风雷达所跟踪的目标是有源的，即目标物携带回答器，故称二次雷达；

而一般的雷达是无源的，是完全依靠目标物反射电波进行测距的，故称为一次雷达。

701测风雷达是根据天线波瓣偏扫，用等信号强度法的原理进行测角的。

天线波瓣：

是天线方向性的一种表示方式，从波瓣的原点O（即天线）出发，可以引出许多射线，每根射线与基准方向之间的夹角就代表不同的方向，射线在波瓣上的交点距原点0的长度，代表天线辐射（或接收）电波的强度。

雷达天线有很强的方向性，通常用波瓣表示，只有一个方向上辐射（或接收）的电波强度最强，偏离这个方向，则强度逐渐减弱，直到等于零。

波瓣宽度：

在波瓣图上，天线辐射（或接收）无线电波的强度等于最大强度的70％的两个方向间的夹角。

701测风雷达的垂直波瓣宽度≤10°

水平波瓣宽度≤11.5°

。

701测风雷达的天线分上、下、左、右四组，工作时分别由换相器控制，按上、右、下、左的顺序进行偏扫，利用垂直面上的波瓣可以测得天线仰角，利用水平面上的波瓣可以测得天线的方位角。

大气中各高度上的温、压、湿要素也是利用升空气球携带探空仪和回答器来完成的。

探空仪由几个温、压、湿感应元件组成，这些元件随着大气中温、压、湿的变化而产生形变，温、压、湿的不同，使它们的形变大小也不同，通过指针将这些形变由电码筒转换为不同的电码信号，然后，由变化的电码去控制回答器，再由回答器将电码发回到地面，雷达接收机把信号接收下来，从而收集到大气中温、压、湿在各高度上的分布情况。

组成：

共五个分机、一个系统，其名称为：

发射机、接收机、定时器、测距显示器、测角显示器和测角指示装置，天线传输线系统。

下面，我们分别介绍各组成部分的作用和相互关系。

一、发射机的组成及作用：

发射机是全机的高频功率源，由超高频震荡器、调制解调器和高压电源三部分组成。

作用：

调制解调器在定时器送来的触发脉冲控制下，定时产生宽度约为1微秒的高压脉冲去调制超高频振荡器，超高频振荡器便产生约1微秒宽的强功率发射脉冲。

该发射脉冲经定向偶合器、收发开关、高频旋转关节、天线换相器等送到天线后向空间辐射，作为对回答器的“询问信号”。

二、定时器：

定时器是全机工作的控制中心。

由它产生的各种脉冲作为计时的基准，去控制其它几个有关分机，使全机协调一致。

1、供给发射机一个正的触发脉冲，以控制发射机工作，从而产生超高频的发射脉冲。

2、供给接收机与测角显示器一个正的触发脉冲，用来抑制主波和近距离地物回波的方波来。

3、供给测距显示器一个负的扫描触发脉冲，使测距显示器产生粗、精测距扫描时间基线。

4、供给测距显示器各种距离指标和可移距离的刻度脉冲，以便测出目标的斜距。

三、接收机：

把接收到的回答信号和探空信号加以变频、放大、检波，把回答信号和探空信号由高频脉冲转变为视频脉冲，送到测距显示器和测角显示器上，以便进行观测；

另外，还要把探空信号从视频脉冲转换为音频并加以放大，供操作人员监听和探空人员收听后进行探空记录的整理。

四、测距显示器：

用来显示目标回波并测量目标与雷达之间的斜距。

距离量程的转换是由定时器上两个波段开关控制的，粗、精两个显示器上的基线起点都由定时器送来的触发脉冲控制，电刻度距离也是从定时器送来的。

五、测角显示器和测角指示装置：

用来测定探空气球（回答器）的仰角和方位角数据的，由显示和读数两部分组成。

测角显示器的示波管上四条亮线的长度，分别代表天线上、下、左、右四个波瓣偏扫时接收到的信号强度。

当四条亮线两两对齐时，就表示天线的方位和仰角都对准了目标。

原理：

读数部分是由四只同步接收机和它们带动的度盘（两只指示方位角，两只指示仰角）组成，其中又分为粗读和精读。

当天线作方位旋转和上下俯仰时，天线传动装置带动同步发送机也一起工作，并把它产生的信号送到同步接收机，使同步接收机带着刻度盘也随之转动。

六、天线传输线系统：

用来将发射机产生的高频电磁波有效的传输到天线，并由天线向空间定向辐射，将回答器返回的“回答信号”和“探空信号”（统称回波）由天线接收下来，并有效的传输到接收机。

天线换相器用来使天线波瓣按上、右、下、左的顺序依次偏扫。

高频旋转关节的作用是完成高频能量在可动和不可动传输装置之间的有效耦合。

收发开关的作用是使天线在发射时不接收，在接收时不发射，避免发射机与接收机相互影响。

七、电源及附属设备：

各主要分机所需的直流工作电压和交流灯丝电压，由每个整流电源供电。

除发射机有本身单独的整流电源外，其他分机都由“1号电源”和“2号电源”供电。

第三节701测风雷达的性能

第四节701测风雷达的使用

1、了解701测风雷达的性能指标。

2、掌握701测风雷达的开关机步骤。

3、掌握701测风雷达的使用注意事项。

701测风雷达的性能指标、开关机步骤、使用注意事项。

701测风雷达的开关机步骤和使用注意事项。

1、701测风雷达的开关机步骤如何？

2、701测风雷达的主波抑制旋钮、本振调谐旋钮的作用。

3、什么叫真定向？

什么叫假定向？

在工作中如何判断真假定向？

通过理论教学，同学们对701测风雷达的性能指标、开关机步骤以及使用注意事项有了一定的了解，但应进行实操训练后，才能够真正的是理论教学与实际相结合。

701测风雷达的性能：

一、工作频率比较高。

工作波长为0.75米，属分米波波段，有利于缩小天线尺寸，减轻天线重量。

二、重复频率较高。

有利于加强回波浓度，减小脉冲的峰值功率。

按重复频率计算，701测风雷达的最大作用距离应该只有80公里或100公里，由于本机所追踪的气球是从雷达站离开的，所以可以把探测距离扩大到150-200公里。

三、脉冲峰值功率（是指发射脉冲持续期间的最大瞬时功率）小，只有20千瓦。

比一般雷达小的多，可节省电力，这是二次雷达的一大优点。

四、脉冲宽度比较窄，天线波瓣也比较窄，再加上采用了等信号强度的测角原理，所以701测风雷达的测距、测角精度比较高。

五、抗风能力较强，即使地面出现八级大风，仍可正常工作。

但是701测风雷达也存在不足之处，如天线转动操作时不能迅速、准确的追踪目标，特别是气球过顶时仰角高，方位变化大，难以准确跟踪，测距、测角需要多人分工，不利于节省人力。

一、开机步骤：

1、开机前，首先检查各分机的开关是否放在关的位置上；

电源调压器手轮是否旋在中间位置；

发射机高压调压器手轮是否逆时针旋到底；

定时器粗、精距离度盘是否都放在“0”档。

2、开配电盘上“电源”及车厢侧壁“机柜通风”（天热时）开关，旋转调压器手轮，使1号电源面板上的交流电压表指示为220伏，并在观测中注意保持。

3、开发射机的“低压”开关，开1号电源和2号电源面板上的电源开关，相应的指示灯亮。

4、开2号电源面板上的“马达”开关，打开报分钟电源并上好发条。

5、适当调整各显示器上的“辉度”和“聚焦”旋钮，使测距显示器上的基线和测角显示器上的四条亮线清晰可见。

6、发射机低压接通3分钟后，待调制管阴极灯丝烧红后，开发射机和1号电源上的“高压”开关，旋转高压调节手轮，使电表指示超过20μA，但不要超过红线。

二、关机步骤：

1、将高压调节手轮逆时针旋到底，关发射机和1号电源上的“高压”开关。

2、关1号电源和2号电源上的“电源”开关。

3、将天线仰角摇到90°

位置（雨天可停在90°

位置以下）、方位角摇到0°

位置，关掉2号电源上的“马达”开关。

4、关发射机“低压”开关，将调压器手轮旋到中间位置。

5、关“机柜通风”及配电盘上的“电源”开关。

三、使用注意事项：

1、测角显示器上的四条亮线高度应保持在20—30毫米左右。

亮线过长会发生饱和而无法定向；

亮线过短会影响测角精度。

2、测距显示器上的信号强度应达到饱和，这样便于看清回答脉冲的前沿，提高测距精度。

3、主波抑制旋钮位置，在开始放球时，应使测角显示器上刚好能抑制掉主波；

随着气球的漂移，应逐渐加宽抑制波门，直到最大（旋钮顺时针旋到底）。

4、发射高压的电表指示，在放球前应为20μA左右，放球时应暂时关掉1号电源上的“发射高压”，待跟踪到气球后再打开。

（用以减小高频辐射对指挥人员的影响），气球飞出一定距离后，应使发射高压电表指示不超过红线，一般调到60μA。

5、在工作中应经常调整本振调谐旋钮。

因为回答器的发射频率受电池电压、气温、气压等变化的影响而发生改变。

6、要防止假定向。

天线波瓣如果只有主波瓣，是最理想的，但实际上还有旁波瓣。

我们把目标被主波瓣定向叫真定向，被旁波瓣定向叫假定向，如图2—10所示。

假定向时雷达探测距离大大缩短，而且存在非常大的测角误差，必须予以防止。

在工作中可用下述办法判断真假定向：

⑴从测角显示器上的亮线长度看信号强弱，假定向时信号弱，亮线长度约为真定向的

以下；

⑵摇动天线方位（或仰角）手轮，看对仰角（或方位）亮线的影响，真定向时影响小，假定时影响较大。

7、放球前要观察好地面风向、风速。

以便在开机时把天线的仰角和方位角摇到适当位置（如三级风时，仰角可放在40°

左右，风速越大，仰角越低。

天线方位对准下风方向。

），对气球施放后的初始运动轨迹做到心中有数，以保证跟踪气球的连续性。

第一节701测风雷达用途与工作原理

第一节701测风雷达的性能

第二节701测风雷达的使用

（2）学时，其中理论（0）学时，实验

（2）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：

目的：

熟悉雷达开关机步骤、掌握雷达仰角方位角读数方法。

要求：

独立完成实习任务，认真填写实习报告。

（1）掌握雷达组成

（2）掌握各分机的作用

（3）掌握雷达开关机操作

（4）练习掌握雷达抓球和读数方法

1、掌握雷达开关机操作

2、练习掌握雷达抓球和读数方法