GB T 12649-1990 气象雷达参数测试方法.pdf
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1、中华人民共和国国家标准气象雷达参数测试方法发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准气象雷达参数测试方法国家技术监督局批准实施主题内容与适用范围本标准规定了气象雷达测风雷达天气雷达主要技术参数测试方法本标准适用于气象雷达验收过程中对主要技术参数的测试引用标准雷达名词术语军用地面雷达通用技术条件常用名词术语天线测试方法天线测试场的测试设备天线测试方法天线测试场的设计术语本标准中的术语均采用国家标准和国家军用标准测试的一般要求仪器仪表测量中所使用的仪器仪表应经法定的计量部门计量合格并在有效期内方能使用测试条件电源条件交流电源直流电源均按产品标准和仪器仪表说明书中所规定的电源条件进行测试环境条
2、件如没有特殊要求时均按正常大气条件进行测试温度相对湿度气压工作场地条件测试工作场地应清洁不应有影响测试的外界辐射干扰及有害气体烟雾和强烈日光照射避免明显的机械冲击振动等接地要求测量设备和被测试设备接地应良好主要技术参数测试方法下列技术参数有多种测试方法时按优先顺序排列雷达的探测范围目的在规定的条件下测量雷达能够发现检测目标并测量目标基本坐标的范围它包括下列各项最大探测距离最小探测距离最大探测高度仰角探测范围方位探测范围最大自动跟踪距离最小跟踪距离试验方法根据双方协议在靶场或现场考核测量精度目的雷达探测目标时求出目标坐标的测量值与标准值之差的统计值注标准值精密跟踪雷达的测量值其精度要求高于被试设
3、备精度的三倍试验方法根据双方协议在靶场或现场考核跟踪速度目的测试雷达自动跟踪目标的快速反应能力包括角度跟踪速度和距离跟踪速度测试方法根据双方协议在靶场或现场考核天线方向图波瓣宽度目的测量天线最大辐射方向两旁的两个半功率点之间的夹角测试框图见图图方法天线测试系统框图见图将被试天线连接到测试系统中将辅助天线与被测天线的极化状态调至匹配将信号源的频率调至被测天线工作的中心频率上使辅助天线和被测天线的主瓣最大值在方位面和俯仰面都对准调节可变衰减器至值可以从衰减器线性较好的一段中任意选定调节接收机系统使记录设备记下某一参考电平将可变衰减器调至将被测天线在方位上顺时针旋转直至记录设备的指示低于原来的参考值
4、再逆时针旋转使之达到原来记下的参考值同时记下此时被测天线支座的方位刻度又将被测天线继续逆时针旋转使记录设备的指示电平经最大值后又回到参考电平记下这时天线支座的方位刻度被测天线波束宽度按式计算图典型的天线测试系统框图垂直波瓣指向角测试框图图垂直波束指向角测试框图垂直波瓣指向角测试计算示意图续图天线中心经纬仪观察点测试辅助天线被测天线与测试辅助天线间的距离辅助天线相对于被测天线高度被测天线相对于经纬仪高度经纬仪所测辅助天线仰角真实波瓣指向角将信号源频率依次调至其他频率点重复到步骤可得其他频率点的波瓣宽度值调节天线试验场的控制设备将被测天线和辅助天线的极化位置均旋转重复到的步骤可得另一主平面被测天线
5、不同频率点的波瓣宽度值方法按图架设仪表测试用的辅助接收天线固定于铁塔铰绳的吊笼上并下俯左右利用架设在被测天线处的经纬仪每隔仰角给铰绳作一标记其范围应大于垂直波瓣宽度在水平方向方位面精细旋转被测天线使辅助接收天线位于水平波瓣最大场强处辅助接收天线沿铁塔顺序上升和顺序下降各两次根据四组数据在场强仰角坐标上划出归一化的四个场强波瓣图以电平处宽度的四次测量算术平均值作为被测天线的垂直波瓣宽度方位面波瓣宽度的测试框图见图调整被测天线仰角使辅助接收天线处于垂直波瓣最大场强处在水平波瓣的主截面内转动被测天线以四组电平处宽度的算术平均值作为水平波瓣宽度仪器仪表及场地天线测试场的测试设备按执行天线测试场地要求按
6、执行副瓣电平目的测量最大副瓣峰值电平与主瓣峰值电平的比值测试框图见图图方法同条同条同条设产品标准中规定的副瓣电平极限值是将衰减器调至调整接收系统使记录设备指示到某一参考电平将被测天线在方位面旋转到各副瓣位置并在旋转过程中逐渐地将衰减器恢复到零位被测天线在各个副瓣位置处的指示电平不应超过参考电平将信号源频率依次调到其他频率点重复步骤即可得到其他频率点的副瓣电平将被测天线和辅助天线的极化位置旋转重复步骤即可得到另一主平面各个频率点的副瓣电平值方法按条的规定在垂直波瓣主瓣之外上下延伸测试个波瓣宽度根据场地而定求出主瓣最大场强与最大副瓣场强之比即为仰角面副瓣电平按条的规定在水平波瓣主瓣之外左右延伸测试
7、个波瓣宽度求出主瓣最大场强与最大副瓣场强之比即为方位面副瓣电平仪器仪表及场地同条天线功率增益目的测量天线在最大辐射方向上的功率增益测试框图见图测试方法采用与已知增益的标准天线进行比较的方法进行同调节衰减器到值由试验人员选定调节接收系统使记录设备的指示为某参考电平将标准天线代替被试天线接入测试系统并调整标准增益天线的仰角和方位使信号电平最大调节衰减器到使记录设备指示仍为参考电平被测天线在的增益按式计算式中天线增益标准增益天线在时的增益可变衰减器在被测天线时的衰减读数可变衰减器在标准天线时的衰减读数将信号源频率依次调至其他频率点重复步骤可得其他频率点上的天线增益仪器仪表及场地同条标准天线一部天线罩
8、衰减目的测定天线罩对天线增益的衰减值测试框图见图测试方法同加有天线罩的天线在的增益按式计算式中加有天线罩的天线增益标准增益天线在时的增益可变衰减器在加有天线罩时被测天线的衰减读数可变衰减器在标准天线时的衰减读数天线罩衰减量为式中未加天线罩时的天线增益加天线罩时的天线增益将信号源频率依次调至其他频率点重复上述步骤可得其他频率点上天线罩衰减值仪器仪表及场地同条交叉电平目的测量交叉点电平与最大辐射方向电平的比值测试框图见图测试方法除非在产品标准中另有规定对于非点频工作的单通道和双通道雷达天线应在规定的工作频带范围内选取若干频率点测量合成波束的交叉电平相邻的频率点间的频率间隔应按以下原则选取中心频率小
9、于时频率间隔应不大于中心频率在时频率间隔应不大于中心频率高于时频率间隔应不大于将天线测试场的接收系统的记录设备接至合成波束的输出口对顺序波束进行采样的器件通常称为快转关节或扫描部件上应明确标有表征方位例如称为左右位置和仰角例如称为上下位置位置标记将信号源频率调至调节天线试验场的控制装置使辅助天线主瓣最大值指向被测天线依次将采样位置置于上下左右并微调被测天线的方位与俯仰直至无论采样位置在上或下左或右记录器的指示电平都分别对应相同记下这时电轴的方位角和仰角位置将采样位置置于左位置调节接收系统使记录器的指示为某一参考电平在方位面旋转被测天线至波束最大值处调节可变衰减器至使指示仍为参考电平则位置左时的
10、交叉电平为将天线回到电轴位置将采样位置置于右位置重复步骤可得位置右时的交叉电平为将天线回到电轴位置将采样位置置于上调节接收系统使记录器的指示器指示为某一参考电平在高低面上旋转被测天线至波束最大值处调节可变衰减器至使指示仍为参考电平则位置上时的交叉电平为将天线回到电轴位置将采样位置置于下重复步骤可得位置下时的交叉电平为依次将信号源频率调至其他频率点重复至的步骤即可得其他频率点的交叉电平仪器仪表及场地同条电轴漂移目的测量天线在不同频率点电轴指向的差值测试框图见图测试方法除非在产品标准中另有规定对于非点频工作的单通道和双通道雷达天线应在规定的工作频带范围内选取若干频率点测量电轴指向的变化量相邻的频率
11、点间的频率间隔选择原则同条方位面同条同条同条这时只需记录电轴方位角位置将信号源频率依次调至其他频率点重复步骤所得数据按产品标准规定求取指向误差俯仰面同条同条同条这时只需记录电轴的仰角位置将信号源频率依次调至其他频率点重复步骤同条仪器仪表及场地同条垂直波瓣指向角目的测量垂直面内波瓣指向与规定指向之间的偏差量测试框图见图测试方法按图连接所需的设备并使辅助天线下俯某个角度使其最大辐射方向对准被测天线利用被测天线定位器指示器使天线俯仰指向角为或产品标准规定的角度使辅助天线沿铁塔顺序上升和顺序下降各两次并由架设在被测天线处的经纬仪观测每时辅助天线停留一下记录信号数据根据四组数据在场强仰角坐标上画出归一化
12、的四个场强波瓣图以电平的中心线对应的角度作为每一波瓣相对经纬仪的仰角由角经转换求出相对于被测天线的真实波瓣指向仰角见图由图得由和式得垂直波瓣指向角误差式中垂直波瓣指向角误差真实波瓣指向角误差仪器仪表及场地同条经纬仪电压驻波比目的测量传输线上波峰与波谷电场强度的幅值求出其比值测试框图见图图和图图测量线测电压驻波比测试框图测试方法方法测量线法除非另有规定用测量线测试电压驻波比应在规定的频率范围内选取若干频率点进行测量相邻的测试频率点的频率间隔选择原则同条图比值法测反射系数幅值系统框图图反射损耗法测反射系数幅值系统框图按图连接设备和仪器将信号源频率调至调节衰减器电平和测量线的探针使所有测量都在测量检
13、波器的平方律区域内进行移动测量线探针以获得最大电平和最小电平电压驻波比按式计算将信号源频率调至其他频率点重复步骤并记录在交收记录上注测量线检波器晶体的平方律区域应预先校正方法比值法按图布置连接设备和仪器将扫频信号源调至稳幅状态这可用示波器观察检波输出波形来判断同时将比值计调至工作正常测量呈开路状态反复仔细调节比值计的满刻度调节控制旋钮使比值计表头指针达满刻度用反射计所附的失配器作为标准参考元件验证测试系统的准确度例如失配器的电压驻波比为将失配器接入测试端口查看电压驻波比是否为左右将被测天馈系统接至反射计测量端从示波器观察规定频带范围内的反射系数也可接至记录仪画出反射系数曲线设观察到规定频带范围
14、内的最大反射系数为则在规定的频率范围内电压驻波比的最大值按式计算方法反射损耗法反射损耗的测量用直流替代法其步骤如下按图布置连接设备和仪表将扫频信号源调至稳幅状态可用功率计在反射计输出端测量全频带功率起伏不大于来判别根据被测系统电压驻波比的大小选择相应的反射计的刻度板装到示波器的显示屏幕上可作为测量结果的定量指示同时用相应的失配器作为标准参考元件验证测试系统的准确度将被测系统接至反射计的输出端在示波器的刻度板上直接读出仪器仪表波长计测量线扫频仪比值计反射计示波器信号源功率容量目的测量馈线系统高功率通道所能承受的最大额定功率测试框图见图图馈线高功率性能测试系统框图测试方法馈线系统功率容量的试验可在
15、雷达整机上进行也可在专用的高功率试验台上进行高功率试验的环境条件例如温度气压和试验要求应按产品标准中的规定进行按图连接设备使高功率试验的工作频率调到被试设备的工作频率上加大试验台的输出功率达到被试设备规定的额定值可从声响判断馈线系统有无打火或击穿现象试验完毕后可根据馈线内部和连接处有无打火或击穿痕迹来判断若在某个频率上出现过短暂的打火或击穿现象应立即在该频率上加长一倍试验时间在加长时间内也不应再出现打火和击穿现象非点频工作的馈线系统应在规定的工作频率范围内选取若干频率点进行试验相邻频率点间的频率间隔应按条的原则选择仪器仪表高功率试验台全套设备发射频率目的测量发射机射频信号的中心频率测试框图见图
16、测试方法方法波长计频率计测试按图连接测试设备并使衰减最大适当减小衰减量使指示器产生偏转到一稳定值调节波长计调谐旋钮使之对信号频率谐振此时波长计吸收耦合的能量最大接到波长计输出端的检波器得到的功率最小指示器电表读数最小此时在波长计或频率计上直接读出频率即为发射机的工作频率见图吸收式波长计测频率框图图吸收式波长计测频率框图吸收式波长计测频率特性续图方法回波箱测试利用雷达自身的回波箱测雷达发射机的工作频率先将波导转换开关置负载位置或将主控台上回波箱调谐开关置断位置调节回波箱千分尺使回波箱晶体检波电流指示最大根据千分尺的刻度查回波箱的频率刻度曲线即可得到雷达发射机的频率仪器仪表波长计功率计检波器工作频
17、率范围工作带宽目的雷达正常工作时测量发射机工作频率的可调范围测试框图同条的图测试方法与条相同在满足给定的技术指标的情况下测试最高和最低工作频率其差值即为工作频率范围仪器仪表同条脉冲功率峰值功率目的测量在发射机输出端处发射脉冲持续期内的平均功率测试框图见图和图图功率测试系统框图图小功率测试系统框图方法按图连接测试设备按测试仪表要求做好测试前的准备并进行高频功率表的刻度校准加发射机高压使磁控管电流达到额定值即可从高频功率指示表头上直接读出被测功率周期的平均值根据公式计算脉冲功率式中脉冲功率平均功率脉冲重复频率脉冲宽度当发射机具有两种发射脉冲宽度工作方式时应在两种情况下进行测试非点频工作的雷达发射机
18、应在其他频率上进行功率测试方法用小功率计测量发射脉冲功率按图连接测试设备并将衰减器衰减量置最大值反复检查指示器外壳接地端与被测系统接地要良好被测系统中各连接头接触可靠加发射机高压使磁控管电流达到额定值先进行粗测定出数量级后再重选合适的探头进行精测此时指示器上指示的功率数为经过双向耦合器和衰减器衰减若干倍后的功率读数将此功率衰减分贝数换算成倍数与指示器读数乘积为平均功率按式计算出发射脉冲功率当发射机具有两种发射脉冲宽度工作方式时应在两种情况下进行上述测试计算非点频工作的雷达发射机应在其他频率上进行功率测试仪器仪表大功率计及其附件小功率计射频脉冲频谱目的测量射频信号的频谱图测试框图见图图脉冲频谱测
19、试系统框图图脉冲频谱图测试方法按图连接测试设备使可变衰减置最大位置并使频谱仪开机预热调节频谱仪使之建立示波器状态和使频标图像在扫描线中央并在频差度盘零点减少衰减器衰减量使之显示出频谱图像如图测试发射脉冲的频谱宽度首先将频标从频差度盘零点移到频谱主副瓣之间第一个交点记下频差数再将频标移到主副瓣另一交点记下另一频差则频谱宽度为也可根据产品标准规定测试频谱主瓣一定电平对应的宽度按观测到的主瓣最高幅度与第一个副瓣最大幅度之比计算主副瓣比观察漏脉冲个数并统计单位时间内漏脉冲个数观察频谱光滑程度仪器仪表频谱仪可变衰减器射频脉冲包络目的测量射频脉冲经检波后的视频脉冲波形测试框图见图图射频脉冲包络测试系统框图
20、测试方法按图连接测试设备并将可变衰减置最大位置将检波晶体装入检波头内并使示波器与波导和检波头有良好接地接通发射机高压使发射机工作于额定电流值调节衰减器使之在示波器上能见到合适的波形如图再调节检波头的匹配活塞使示波器显示的幅度最大而后再调示波器和衰减量使显示的图形最清晰然后测量脉冲参数脉冲宽度幅度上升时间下降时间上冲下冲顶部降落仪器仪表可变衰减器检波头示波器图脉冲包络示意图脉冲重复频率目的测量发射机每秒钟所产生的射频脉冲或脉冲串的数目测试框图同条测试方法同条通过示波器观测脉冲包络的重复周期并由脉冲周期计算出发射脉冲的重复频率或用数字式频率计对脉冲包络进行频率测量仪器仪表同条或数字式频率计接收机灵
21、敏度及灵敏度稳定性目的测试接收机接收微弱信号的能力常用接收机输入端的最小可检测信号功率来表示测试框图见图图灵敏度测试框图测试方法按图连接测试设备将信号发生器和被测雷达接收机调谐到标准的试验频率上把雷达接收机增益旋钮置于适当位置一般在最大增益位置使指示器上得到规定的噪声指示值功率值将信号发生器接到雷达接收机输入端微调手频控使指示器指示最大调节信号发生器的输出或调整衰减器的衰减量使接收机的输出指示值为功率值且此时加到接收机输入端的信号功率或电压即为雷达接收机的灵敏度实际测试时指示器监视的是检波电压或检波电流若检波器工作在线性区则若检波器工作在平方律检波区时则即对应可重复测量几次取其平均值作为接收机
22、灵敏度工作后测一次灵敏度作好记录接收机工作后再测灵敏度二者之差应满足灵敏度稳定性要求仪表及场地信号发生器的频率精度应在自频控剩余误差以内信号发生器输出信号幅度的精确度或衰减器的精度应不大于信号发生器的漏能功率应低于从正规通道进入接收机的信号功率指示器可以是三用表超高频毫伏表示波器等测试场地应是干净的电磁环境除被测接收机和信号源以外没有其他频率相近或与接收机中频相近的能量源最好在屏蔽房内进行测试噪声系数目的测量接收机内部噪声的大小测试框图见图图和图图功率倍增法测试框图图中频衰减法测试框图图冷热负载法测试框图测试方法方法功率倍增法米波接收机分米波接收机宜用此法一般采用饱和二极管噪声发生器其输出的超
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