新一代天气雷达测试规范

新一代天气雷达(CINRAD-SA/SB)测试规范 1、 范围 1.1 本规范涵盖了新一代天气雷达测试内容、指标要求、测试方法、测试仪表的设置以及测试程序的使用。 1.2 本规范适用新一代天气雷达的SA/SB型号。 2、 本规范引用文件 新一代天气雷达出厂、现场测试大纲 3、 测试内容以及指标 3.1 发射机功率测试 要求发射机输出的峰值功率在650kW―750kW范围内。 3.2 发射机输出脉冲包络测试 发射机输出脉冲包络，窄脉冲脉冲宽度（50%处）：1.57±0.1µs ，宽脉冲脉冲宽度（50%处）：4.5―5.0µs；上升沿（10%―90%）、下降沿（90%―10%）大于120ns、小于200ns；纹波顶降小于5%。 3.3 发射机极限改善因子测试 用频谱仪测得发射信号的S/N，根据计算公式：I＝S/N＋10lgB－10lgF 式中： I为极限改善因子（dB） S/N为信号噪声比（dB） B为频谱分析带宽（Hz） F为发射脉冲重复频率（Hz） SA/SB雷达发射机极限改善因子I≥52dB 3.4 发射机输出频谱宽度测试 -40dB处谱宽不大于±7.26MHZ； -50dB处谱宽不大于±12.92MHZ； -60dB处谱宽不大于±22.94MHZ 3.5 接收机噪声系数测试 包含保护器，接收机模拟噪声系数≤3.0dB，数字端噪声系数≤4.0dB 3.6 接收机机内动态范围测试 采用机内信号源 接收系统动态范围≥85dB 3.7 接收机机外信号源动态范围测试 采用外部仪表信号源 接收系统动态范围≥85dB 3.8 接收机机内发射率测试 用机内信号源注入功率为-95dBm至-35dBm间各档的信号，在距离5km至200km范围内检验其回波强度的测量值，回波强度测量值与注入信号计算回波强度测量值的最大差值应在±1dB范围内。 3.9 接收机机外信号源发射率动态范围测试 用仪表信号源注入功率为-90dBm至-35dBm各档的信号，在距离5km至200km范围内检验其回波强度的测量值，回波强度测量值与注入信号计算回波强度测量值的最大差值应在±1dB范围内。 3.10 系统地物抑制能力测试 滤波前功率减滤波后功率≥52dB 。 3.10 系统相位噪声测试（I、Q相角） I、Q相角法进行测试、计算相位噪声≤0.15°。 3.11 现场雷达天线水平测试 水平合像仪测得天线8个方向对角差值不超过50 "

3.12 现场雷达天线太阳法的指向测试 方位、俯仰角度误差≤±0.3° 3.13 现场雷达天线控制精度测试 方位、俯仰角度控制精度≤±0.1° 4、 新一代天气雷达各项指标的测试方法 4.1 发射机输出包络测试 4.1.1测试位置：

315° 270° 225° 180° 135° 45° 0° 90° 发射机的1D1定向耦合器输出端 4.1.2测试工具： 30dB衰减器，7dB衰减器（视检波器的最大承受功率选择大小）、N型头测试电缆一根、BNC头测试电缆一根、平衡检波器、示波器、转接适配器若干。 4.1.3测试方法： 30dB衰减器接在发射机的定向耦合器的输出端（平时不要取下），接上N头测试电缆，电缆接在30dB衰减器的后端，再接上7dB衰减器，连上检波器，通过BNC头的电缆接到示波器测试通道口。 4.1.4示波器设置（TDS3032B）： a. 将示波器测试通道直流耦合设置成50Ω匹配负载； b. 参考电平下设成10%，中间设置为50%，上设置为90%； c. 时间刻度设置为500ns，幅度刻度设置为100mv；（可视测试信号大小设置） d. 选择好示波器的触发源，调整适当的触发电平； e. 针对当前测试通道，在测量菜单中选中自动测量显示项，一般选正脉冲宽度、上升沿时、下降沿时； 4.1.5 参数记录 4.1.5.1 脉冲宽度（µs） 4.1.5.2 脉冲上升沿时间、下降沿时间（ns） 4.1.5.3 脉冲纹波顶降 （%） 4.2 发射机输出功率测试 4.2.1 测试位置 同4.1.1 4.2.2 测试工具 30dB衰减器，10dB衰减器（视功率计探头的最大承受功率选择大小或不用）、N型头测试电缆一根、功率计，转接适配器若干。 4.2.3 测试连接方法 30dB衰减器接在发射机的定向耦合器的输出端（平时不要取下），接上N头测试电缆，再接上10dB衰减器，通过接头适配器连到功率计的探头上。 4.2.4 功率计设置（Agilent E4418B）： a.选功率计探头型号，在功率计探头表里找到功率探头的型号，并选中，有些探头型号在功率的列表中没有，但能正常使用。 b. 设置测试频率， c. 设置校准系数 d. 功率计标校 e. 功率计差损补偿offset，该值为定向耦合器的耦合度+固定衰减器+测试电缆的差损+0.5dB（加波导、转接头差损）、脉冲占空比（％）、显示单位dBm/kW 4.2.5 参数记录： 峰值功率 4.2.5.1 窄脉冲：重复频率分别为322、857、1282Hz的峰值功率；宽脉冲：重复频率分别为322、446Hz的峰值功率。 4.2.5.2 通过占空比计算上述各重复频率的平均功率，并记录。 4.3 发射机输入、输出频谱宽度测试 4.3.1 测试位置 同4.1.1 4.3.2 测试工具 频谱仪（Agilent E4445A）、30dB衰减器，10dB衰减器（视频谱仪的最大承受功率选择大小或不用）、N型头测试电缆一根、转接适配器若干。 4.3.3 测试方法 连接方法同4.2.3 4.3.4 频谱仪设置 4.3.4.1 打开频谱仪电源，预热仪表5分钟以上； 4.3.4.2 设置测试信号的中心频率，设置频谱仪扫描宽度（Span）为50MHz，扫描频率（Sweep）为1S，分析带宽（Res BW ）为30KHz，Detector/Demod 设为Peak状态。 4.3.5 参数记录 发射机分别工作在窄脉冲、宽脉冲模式下，在频谱的两侧，找到距峰值功率点为-10dB、-20dB、-30dB、-40dB、-50dB、-60dB处的标志点，记录下此点距中心频率的带宽。 4.4 发射机极限改善因子测试 4.4.1 测试位置 发射机输入频谱测试点：速调管输入前（可调衰减器的输出） 发射机输出频谱测试点：同4.1.1。 4.4.2 测试工具 频谱仪（Agilent E4445A）、30dB衰减器，10dB衰减器（视频谱仪的最大承受功率选择大小或不用）、N型头测试电缆一根、SMA头测试电缆一根、转接适配器若干。 4.4.3 测试方法 发射机输出频谱测试连接方法同4.2.3，发射机输入频谱测试点在发射机射速调管输入点，直接用SMA头电缆、转接适配器将可调衰减器输出的信号连至频谱仪。 4.4.4 频谱仪设置 4.4.4.1打开频谱仪电源，预热仪表5分钟以上； 4.4.4.2设置测试信号的中心频率，根据测试信号的重复频率相应地设置频谱仪扫描宽度（Span）为1KHz或2KHz，扫描频率（Sweep）为600mS，分析带宽（Res BW ）、视频带宽（VBW）为3Hz。分别测试644Hz、1282Hz重复频率的信号的极限改善因子。合理地将中心频率移偏，在频谱仪上见到两根谱线为最佳；调整显示信号幅度的参考值，能够充分显示信号的顶部和噪声底部；对测试信号取10次平均；找到Peak Mark点，再找到另一标示点Delta Marker，设置为半重复频率处，这两个标示点的幅度落差值为发射信号的信噪比。 4.4.5 测试数据记录 根据仪表测试，读取重复频率为644Hz、1282Hz的S/N，根据公式计算出极限改善因子。 4.5 接收机噪声系数测试 4.5.1 测试位置 模拟噪声系数测试点在数字中频A/D模块前，即模拟中频输出端；仪表噪声源注入点：雷达出厂测试，保护器输入端，现场测试，在场放的输入端，需要从保护器（SB是打火管）上拆下场放。 4.5.2 测试工具 噪声系数表、仪表自配噪声源、BNC电缆、SMA电缆、接头适配器若干。 4.5.3 测试方法 将噪声源连到测试点，噪声系数表通过BNC电缆提供28V直流电给噪声源，测试时要将控制程序关掉，以防系统其它信号漏入接收通道，测试模拟噪声系数时，用SMA电缆将接收机末级模拟中频输出端连至噪声系数表，从仪表上读出噪声系数值；测试接收机数字终端后的噪声系数，不需用噪声系数表测量，只需设置噪声仪表功能码控制噪声源的冷态、热态，用公司自带测试程序读取数值，经计算得到整个系统的噪声系数，即数字端噪声系数（数字中频输出）。 4.5.3 仪表设置 现噪声系数表一般用Agilent 8970B，噪声源一般用Agilent 346 B，使用前对仪表进行设置和标校，根据仪表的功能代码设置测试信号的射频、中频频率。 4.5.4 测试数据记录 模拟噪声系数直接从噪声系数表上读取，出厂时测试通道一般包括保护器或打火管，现场测试时只能从；数字端噪声系数由测试程序读取。 4.6 机内信号动态范围测试 通过运行系统自带测试程序，控制接收机内的射频衰减器，在103―0dB范围内依次衰减，频综输出的测试信号从大到小依次增强，程序自动生成对应每个衰减信号在5Km处的反射率值，高低端为不超过1dB压缩点处。用Excel 表制出动态曲线图，同时画出拟合直线，拟合直线的斜率不超过1±0.015，拟合均方根差≤0.5。 4.7 外部信号源接收机动态范围测试 用外部信号源输出连续波信号注入接收机保护器，通过手动控制信号输出步进，信号从-110dBm至-15dBm递增，运行系统自带测试程序取5Km处的发射率值，高端、低端要求每隔1dBm取一个数值，中间线性段每隔5dBm取一个数值。用Excel 表制出动态曲线图，同时画出拟合直线，拟合直线的斜率不超过1±0.015，拟合均方根差≤0.5。 4.8 接收机发射率标定 分别用外接信号源和机内信号源注入功率为－90dBm至－40dBm的信号，在距离5km至200km范围内检验其回波强度的测量值，回波强度测量值与注入信号计算回波强度期望值的最大差值应在±1dB范围内。 4.8.1 接收机发射率期望值通过下面公式计算： 10lgz = 10lg[(2.69×1016λ2)/(PtτG2QФ)]＋Pr＋20lgR＋LΣ+R×Lat

= C + Pr + 20lgR + R×Lat

C = 10lg*(2.69×λ2)/ (PtτQΦ)]-2G＋160＋LΣ

式中： λ：波长（cm）、G：天线增益（dB）、Pt：发射脉冲功率（kW）、τ：脉

宽（μs）、θ：水平波束宽度(°) 、φ：垂直波束宽度(°)、L0：匹配滤波器损耗(1.56dB)、