CNIRAD/SA雷達是由中美合資研制的新一代多普勒天氣雷達,前身是美國的WSR88d,目前國內(nèi)已陸續(xù)布設(shè)了近80部且出口到部分國家,取得了較好的社會經(jīng)濟效益。隨著運行時間的增長,雷達波導(dǎo)開關(guān)報警是比較頻發(fā)的故障,影響了雷達的可用性。由于雷達使用的進口波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān),且其報警是受多方面的因素決定,目前國內(nèi)難以找到相關(guān)使用維修方面的資料。
波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)按工作方式可分為:機電式開關(guān)和鐵氧體開關(guān)兩大類。機電式開關(guān)是利用數(shù)字電機帶動閥門或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動從而達到對微波信號的關(guān)斷和通道切換。鐵氧體開關(guān)是利用具有鐵磁特性的微波鐵氧體材料結(jié)合激勵電路制作的可電控的微波鐵氧體器件。相比機電式開關(guān),該產(chǎn)品具有轉(zhuǎn)換速度快,移相精度高,工作狀態(tài)穩(wěn)定等特點。由于CNIRAD/SA雷達是具有24小時連續(xù)工作的多譜勒新一代天氣雷達,鐵氧體波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)就成了首選。
1、CNIRAD/SA天氣雷達射頻信號通道流程
CNIRAD/SA天氣雷達發(fā)射機從速調(diào)管高頻放大后生成了大功率射頻信號,經(jīng)通道到達發(fā)射機柜外后,首先通過禍合器、到達諧波濾波器,再經(jīng)過環(huán)流器,輸出到頻譜濾波器、方向禍合器IDC2。然后由IDC2把射頻能量送到波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān),在RDASC主控程序的控制下,波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)內(nèi)的大功率射頻能量,經(jīng)過波導(dǎo)送至天線/天線座,然后經(jīng)TR/環(huán)流器、方位和俯仰關(guān)節(jié)方向禍合器(雙向)送到天線饋源被發(fā)射出去。在正常發(fā)射電磁能量時,能量應(yīng)該指向天線,而雷達待機狀態(tài)或雷達進人標定狀態(tài)時能量須打向假負載。
在正常工作情況下,大功率射頻能量由發(fā)射機方向過來,經(jīng)波導(dǎo)開關(guān)S和PORT1口進人波導(dǎo)開關(guān),經(jīng)PORT4口去通向天線的波導(dǎo)通道,通向假負載的PORT2、PORT3是關(guān)閉的,當雷達進行系統(tǒng)標定或待機時,通過波導(dǎo)開關(guān)的內(nèi)部裝置,PORT1與PORT2相通,發(fā)射機功率信號將打向假負載2,由負載2吸收信號能量以方便雷達系統(tǒng)內(nèi)進行的標定測試。根據(jù)CNIRAD/SA雷達控制臺RDASC的控制,雷達被設(shè)置成最少2小時、最長72小時必須進行雷達系統(tǒng)自動標定,以便讓雷達系統(tǒng)保持較好的工作性能和正確的探測參數(shù)。
2、CNIRAD/SA天氣雷達波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)
在圖1中,右側(cè)1所示是可以帶波導(dǎo)彎的轉(zhuǎn)子,它可以在波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇PORT出口時進行旋轉(zhuǎn),以便在兩兩波導(dǎo)口之間交替地完成傳輸。2是定子,是由鋁材或銅材整體加工而成,波導(dǎo)口是對稱地排列在定子的四個方向上。4是拔塊2,在電磁開關(guān)的動作下,可以帶動拔塊1作往返運動,并可帶動彈簧片5對微觸點開關(guān)6進行開關(guān),這樣就可以把波導(dǎo)開關(guān)的定子位置報告給雷達控制臺RDASC主控程序,如果說它的位置和主控程序指定的位置不一致,則雷達被強制設(shè)置為INOPRATE,即雷達不可以操作,并給出報警信息,Waveguide Switch Failure。7是電磁開關(guān),是波導(dǎo)開關(guān)的動力裝置。8是插座XS(J)l,為波導(dǎo)開關(guān)的轉(zhuǎn)換提供電力與控制信號,同時可以把波導(dǎo)開關(guān)的信息及時傳遞到雷達主控制臺的信號接口。
1、因為外部環(huán)境的變化而造成雷達波導(dǎo)開關(guān)報警故障
這是2012年2月17日連云港雷達開機給出的報警。WAVEGUIDE SWITCH FAILURE根據(jù)相關(guān)資料,CINRAD/SA與WSR一88D都使用由SECTOR MICROWAVE IND制造商生產(chǎn)的同一型號波導(dǎo)開關(guān)(SM2-641)查閱相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)開關(guān)對機房環(huán)境是有明確的要求的,工作溫度需在 0.0/ 35.0℃,上述故障報警發(fā)生在冬季,山頂室外氣溫在零下8℃以下,機房溫度較低,波導(dǎo)開關(guān)的報警也就正常了。此情況下,可以提前對雷達預(yù)熱,或利用DAU調(diào)試程序,試著把波導(dǎo)開關(guān)打在天線位置,經(jīng)過兩到三次的操作預(yù)熱,一般雷達就可以開機了,波導(dǎo)開關(guān)報警故障消除。相似的故障有,在有雷達波導(dǎo)開關(guān)失敗的同時報波導(dǎo)濕度壓力報警,這時也要考慮機房是否空氣濕度較大,應(yīng)及時開啟除濕裝置。除濕后一般相應(yīng)報警就會自行去除。
2、雷達波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)沒接到命令,開機失敗
根據(jù)前面所述,這時如果測量波導(dǎo)開關(guān)的輸人控制信號XS(J)1的A、B兩端是否有 28V,如沒有,先檢查5PSI分機的 28v是否正常,如果沒有,立即檢修5PSI監(jiān)控電源,若正常,可以先行用RDA計算機帶有的DAU測試程序進行測試,進行天線模擬,當把開關(guān)打在天線狀態(tài)時,再測量波導(dǎo)開關(guān)的輸人控制信號XS(J)1的A、B兩端是否有 28V,如有,可以查看天線命信令是否正常輸出。
隨著微波技術(shù)的發(fā)展,雷達等微波裝備的工作頻帶越來越寬、功率越來越大、靈敏度越來越高且集成度逐步提升,這對波導(dǎo)開關(guān)的頻帶、功率容量、隔離度、小型化提出了更高的要求。因此,開展寬頻帶、高功率、高隔離、小型化波導(dǎo)開關(guān)的研究對雷達和通信系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。
通常機電波導(dǎo)開關(guān)為旋轉(zhuǎn)式開關(guān),在結(jié)構(gòu)上由驅(qū)動電機和微波系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。微波系統(tǒng)由微波轉(zhuǎn)子和微波定子組成,其中微波轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)有彎曲微波通道,微波定子的周邊設(shè)有波導(dǎo)窗。微波轉(zhuǎn)子通過軸承安裝在微波定子中。微波轉(zhuǎn)子和微波定子間存在一定間隙,在電機的驅(qū)動下可在其中往復(fù)轉(zhuǎn)動。如果彎曲通道和某兩個波導(dǎo)窗相連則這兩波導(dǎo)窗處于導(dǎo)通狀態(tài),否則處于截止狀態(tài)。波導(dǎo)開關(guān)微波系統(tǒng)截面圖如圖1所示。
可以看到產(chǎn)品具有小尺寸、寬頻帶、低駐波、小插損、高隔離的特點。
參數(shù):
工作頻率 12.4GHz~17.0GHz。
駐波 ≤1.10 。
插入損耗 ≤0.1d B 。
隔離度 ≥60d B 。
長×寬 ≤38mm×38mm 。
射頻接口 BJ140矩形波導(dǎo)。
按驅(qū)動方式分電動波導(dǎo)開關(guān)和手動波導(dǎo)開關(guān),按結(jié)構(gòu)形式分E面波導(dǎo)開關(guān)和H面波導(dǎo)開關(guān);適用波導(dǎo)類型有矩形波導(dǎo)和雙脊波導(dǎo),標準矩形波導(dǎo)開關(guān)從BJ32到BJ900共18個品種,產(chǎn)品頻率范圍覆蓋2.60-110GHz,全波導(dǎo)帶寬內(nèi)的典型駐波VSWR≤1.15,典型插損IL≤0.3dB,典型隔離度為ISO≥40dB, 在20%波導(dǎo)帶寬內(nèi)隔離度可達ISO≥60dB。波導(dǎo)開關(guān)的基本材料為銅材、鋁材,表面處理有鍍銀、鍍金、鍍鎳、鈍化、導(dǎo)電氧化等處理方法。波導(dǎo)開關(guān)的外形尺寸、法蘭、材料、表面處理和電氣指標要求均可以按用戶要求定制。
波導(dǎo)線,也稱之為花邊或邊線等,主要用在地面周邊或者過道玄關(guān)等地方。一般為塊料樓(地)面沿墻邊四周所做的裝飾線;寬度不等。樓地面做法中加入與整體地面顏色不同的線條以增加設(shè)計效果。
波導(dǎo)(WAVEGUIDE),用來定向引導(dǎo)電磁波的結(jié)構(gòu)。在電磁學(xué)和通信工程中,波導(dǎo)這個詞可以指在它的端點間傳遞電磁波的任何線性結(jié)構(gòu)。但最初和最常見的意思是指用來傳輸無線電波的空心金屬管。這種波導(dǎo)主要用作...
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評分: 4.7
首先介紹了PIN開關(guān)的基本工作原理。然后總結(jié)了波導(dǎo)開關(guān)的理論設(shè)計方法,提出了采用諧振結(jié)構(gòu)實現(xiàn)開關(guān)的兩種工作狀態(tài)。最后還介紹了提高波導(dǎo)開關(guān)工作頻帶的途徑。采用此設(shè)計的雙聯(lián)波導(dǎo)開關(guān)具有良好的性能,主要性能為:插損小(<0.4dB),隔離度高(>17dB),駐波小(<1.4),兩路一致性高(<0.1dB)。
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評分: 4.6
針對新一代天氣雷達站大多建設(shè)在高山等偏遠的地方,解決無人值守條件下對雷達RDA子系統(tǒng)、RPG子系統(tǒng)、PUP子系統(tǒng)計算機管理難度大的現(xiàn)狀,引入KVM技術(shù)。提出KVM-over-IP技術(shù)應(yīng)用于新一代天氣雷達管理的遠程監(jiān)控管理的解決方案,投入使用后取得較好的效果。
噪聲標準輻射計
輻射計是一種能計量噪聲信號的高靈敏度相關(guān)接收機,用來把標準噪聲源提供的噪聲標準(噪聲溫度標準)量值傳遞下去,即作為計量比較指示設(shè)備。輻射計可分為全功率型、調(diào)制型和相關(guān)型三種類型。圖1中示出了改進型笛克(Dicke)輻射計的組成方框圖,這是一種屬于調(diào)制型的零示輻射計。待校噪聲源接入比較通道,以便與標準噪聲源比對。第一步,標準噪聲源通過波導(dǎo)開關(guān)1,經(jīng)精密可變衰減器、調(diào)制器、魔T、波導(dǎo)開關(guān)2、隔離器加到相關(guān)接收機。接入?yún)⒖纪ǖ赖膮⒖荚肼曉唇?jīng)平衡衰減器也加到相關(guān)接收機。調(diào)節(jié)參考通道的平衡衰減器使相關(guān)接收機的指示為零。第二步,將波導(dǎo)開關(guān)1轉(zhuǎn)向待校噪聲源,保持平衡衰減器不變,調(diào)節(jié)比較通道的精密可變衰減器,使接收機指示恢復(fù)為零。這時,用噪聲溫度表示的被校噪聲源的噪聲溫度Tn可由下式得到如圖2式中To為室溫,290k;Ts為標準噪聲源的噪聲溫度,為已知為待校噪聲源的噪聲溫度待求值;△A為精密衰耗器二次讀數(shù)差值。
緒論
第1章 光波導(dǎo)原理與器件概述
1.1 導(dǎo)波光學(xué)的發(fā)展
1.1.1 導(dǎo)波光學(xué)基本概念
1.1.2 導(dǎo)波光學(xué)產(chǎn)生及發(fā)展過程
1.2 導(dǎo)波光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成及優(yōu)點
1.2.1 導(dǎo)波光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成
1.2.2 導(dǎo)波光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)點
1.3 光波導(dǎo)器件的進展
1.3.1 光波導(dǎo)寬帶光調(diào)制器
1.3.2 光波導(dǎo)開關(guān)
1.3.3 光波導(dǎo)頻譜分析器
1.3.4 高密度信息讀取器
1.4 光波導(dǎo)技術(shù)研究熱點和發(fā)展趨勢
1.4.1 光波導(dǎo)技術(shù)的研究熱點
1.4.2 光波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展趨勢
小結(jié)
習(xí)題
第2章 光波導(dǎo)的理論基礎(chǔ)
2.1 光波導(dǎo)種類
2.1.1 按形狀分
2.1.2 按折射率分布分
2.2 光波導(dǎo)的射線光學(xué)理論
2.2.1 平面(板)光波導(dǎo)簡介
2.2.2 射線光學(xué)模型
2.2.3 光入射到介質(zhì)界面處的基本定律
2.2.4 全反射時的相移
2.2.5 平面光波導(dǎo)的導(dǎo)模
2.2.6 模式本征方程的圖解
2.2.7 應(yīng)用實例
2.3 古斯·漢欣線移和有效厚度原理
2.3.1 古斯·漢欣線移
2.3.2 有效厚度
2.4 光波導(dǎo)的電磁理論
2.4.1 電磁過程的基本方程
2.4.2 平面光波導(dǎo)中的亥姆霍茲方程
2.5 折射率突變光波導(dǎo)的基本解
2.5.1 te導(dǎo)模的場分布
2.5.2 模式本征方程
2.6 折射率漸變光波導(dǎo)的基本解
2.6.1 平方律折射率分布
2.6.2 指數(shù)律折射率分布
2.7 條形介質(zhì)光波導(dǎo)的基本解
2.7.1 馬卡提里近似
2.7.2 exm,n模式分析
2.7.3 eym,n模式分析
2.7.4 有效折射律法
2.8 圓柱形介質(zhì)光波導(dǎo)的基本解
2.8.1 光纖導(dǎo)模的基本解
2.8.2 導(dǎo)引模的截止條件
小結(jié)
習(xí)題
第3章 光波導(dǎo)元器件和傳感器
3.1 光路變換器
3.1.1 光波導(dǎo)棱鏡
3.1.2 端面反射鏡
3.1.3 彎曲光波導(dǎo)
3.2 功率分配器
3.2.1 單模光波導(dǎo)型功率分配器
3.2.2 多模光波導(dǎo)型功率分配器
3.3 光波導(dǎo)偏振器
3.3.1 金屬包層
3.3.2 各向異性晶體
3.4 模分割器和模變換器
3.4.1 方向耦合器型模分割器
3.4.2 三層結(jié)構(gòu)分支光波導(dǎo)
3.4.3 y形分支光波導(dǎo)模分割器
3.4.4 模變換器
3.5 光波導(dǎo)型透鏡
3.5.1 模折射率透鏡
3.5.2 短程透鏡
3.5.3 費涅耳透鏡
3.5.4 微透鏡陣列
3.6 光波導(dǎo)傳感器
3.6.1 光波導(dǎo)溫度傳感器
3.6.2 光波導(dǎo)壓力傳感器
3.6.3 光波導(dǎo)微位移傳感器
3.6.4 光波導(dǎo)振動傳感器
小結(jié)
習(xí)題
第4章 光波導(dǎo)的制備技術(shù)
4.1 光波導(dǎo)制作概述
4.1.1 光波導(dǎo)導(dǎo)光薄膜材料
4.1.2 光波導(dǎo)制作難點
4.1.3 材料與制作技術(shù)
4.1.4 光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)、制作方法和特性
4.2 光波導(dǎo)襯底材料及加工
4.2.1 光波導(dǎo)襯底材料
4.2.2 襯底材料的加工
4.3 無源材料光波導(dǎo)的制備技術(shù)
4.3.1 淀積技術(shù)
4.3.2 置換技術(shù)
4.4 有源材料光波導(dǎo)制備技術(shù)
4.4.1 外延生長技術(shù)
4.4.2 減少載流子濃度技術(shù)
4.5 光路幾何圖形的加工工藝
4.5.1 集成光路設(shè)計和加工工藝
4.5.2 光路幾何圖形設(shè)計和加工工藝
4.6 光刻技術(shù)
4.6.1 光致抗蝕劑
4.6.2 涂布抗蝕劑
4.6.3 曝光方式
4.6.4 顯影和堅膜
4.6.5 脫膜和腐蝕
4.7 電子束掃描曝光法
4.7.1 電子束致抗蝕劑
4.7.2 電子束掃描曝光系統(tǒng)構(gòu)成和特點
4.8 光波導(dǎo)加工技術(shù)
4.8.1 脫膜法
4.8.2 腐蝕法
4.9 條形光波導(dǎo)的制作方法
4.9.1 條形光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)及制作方法
4.9.2 埋入型條形光波導(dǎo)的制作工藝流程
4.9.3 脊型條形光波導(dǎo)的制作工藝流程
4.9.4 加載型條形光波導(dǎo)的制作工藝流程
4.10 條形玻璃光波導(dǎo)的制作
4.10.1 埋入型條形玻璃光波導(dǎo)
4.10.2 脊型玻璃光波導(dǎo)
4.10.3 加載型玻璃光波導(dǎo)
4.11 條形linbo3光波導(dǎo)的制作
4.11.1 ti擴散linbo3光波導(dǎo)
4.11.2 質(zhì)子交換linbo3光波導(dǎo)
4.11.3 linbo3光波導(dǎo)電極的制作
小結(jié)
習(xí)題
第5章 光波導(dǎo)耦合理論與耦合器
5.1 光波導(dǎo)耦合的基本理論
5.1.1 模式耦合方程
5.1.2 光波導(dǎo)耦合的微擾理論
5.2 導(dǎo)模與輻射模的耦合
5.2.1 導(dǎo)模與輻射模耦合分析
5.2.2 輸出耦合
5.2.3 輸入耦合
5.3 棱鏡耦合器
5.3.1 棱鏡耦合器的工作原理
5.3.2 棱鏡耦合實驗
5.4 光柵耦合器
5.4.1 光柵耦合器的工作原理
5.4.2 光柵耦合形成導(dǎo)波的條件
5.4.3 光柵的制作方法
5.5 楔形光波導(dǎo)耦合器
5.5.1 楔形光波導(dǎo)耦合器的工作原理
5.5.2 楔形耦合模型
5.6 光波導(dǎo)耦合的其他方法
5.6.1 直接聚焦耦合
5.6.2 直接對接耦合
小結(jié)
習(xí)題
第6章 光調(diào)制和光波導(dǎo)調(diào)制器
6.1 光波導(dǎo)調(diào)制技術(shù)概述
6.1.1 幾個基本概念
6.1.2 光調(diào)制的評價指標
6.2 調(diào)制光的光譜分析
6.2.1 調(diào)幅光頻信號頻譜
6.2.2 頻率調(diào)制的頻譜
6.2.3 相位調(diào)制的頻譜
6.2.4 強度調(diào)制的頻譜
6.2.5 脈沖調(diào)制的頻譜
6.3 電光調(diào)制技術(shù)
6.3.1 幾個基本概念
6.3.2 線性電光效應(yīng)
6.3.3 電光相位調(diào)制
6.3.4 電光強度調(diào)制
6.3.5 電光高頻調(diào)制
6.3.6 行波電光調(diào)制
6.3.7 電光偏轉(zhuǎn)
6.4 聲光調(diào)制技術(shù)
6.4.1 幾個基本概念
6.4.2 拉曼·奈斯衍射
6.4.3 布拉格衍射
6.4.4 聲光調(diào)制器
6.4.5 聲光偏轉(zhuǎn)
6.5 光波導(dǎo)調(diào)制器
6.5.1 基本機理
6.5.2 電光波導(dǎo)調(diào)制器
6.5.3 聲光波導(dǎo)調(diào)制器
小結(jié)
習(xí)題
第7章 光纖和光纖技術(shù)
7.1 光纖產(chǎn)生及應(yīng)用
7.1.1 光纖初始階段
7.1.2 光纖實用階段
7.2 光纖的種類和結(jié)構(gòu)
7.2.1 光纖的種類
7.2.2 光纖的結(jié)構(gòu)
7.3 光纖的制作技術(shù)
7.3.1 光纖材料
7.3.2 光纖預(yù)制棒制備
7.3.3 光纖拉絲
7.3.4 光纖涂覆
7.4 折射率突變光纖的光線理論分析
7.4.1 光纖中的光線
7.4.2 光纖的數(shù)值孔徑
7.4.3 子午光線的時延差
7.5 折射率漸變光纖的光線理論分析
7.5.1 平方律光纖(自聚焦光纖)
7.5.2 光線在光纖中的傳播軌跡
7.6 光纖的損耗
7.6.1 吸收損耗
7.6.2 散射損耗
7.7 光纖的色散
7.7.1 光纖色散的種類
7.7.2 光波導(dǎo)色散
7.7.3 多模色散
7.7.4 材料色散
7.8 光纖傳感技術(shù)
7.8.1 光纖傳感器的基本原理
7.8.2 光纖傳感器的優(yōu)點
7.8.3 光纖傳感器的種類
7.9 光纖通信技術(shù)
7.9.1 光通信技術(shù)的基本原理
7.9.2 光纖通信的特點
小結(jié)
習(xí)題
附錄a 常用術(shù)語
附錄b 習(xí)題參考答案
參考文獻