CINRAD/SA雷达系统噪声温度异常偏高的分析处理

　　0　引言

　　汕头雷达站的新一代天气雷达CINRAD/SA在2008-06出现1次系统噪声温度超标现象,雷达噪声温度(SYSTEM NOISE TEMP)在短时间内由原来300 K左右上升至700 K左右,报警信号为:SYSTEM NOISE TEMP DEGRADED(系统噪声温度变坏)。本文根据CINRAD/SA雷达基本原理,整理描述了故障检修过程及CINRAD/SA雷达系统噪声温度的简单原理。

　　1　故障现象及检查情况

　　从2008-06-20起,汕头的CINRAD/SA实时监控显示系统RDASC软件的报警面板经常出现(系统等效噪声温度变坏)。打开实时监控显示系统RDASC上的Performance(性能菜单),检查雷达系统各项参数,发现雷达发射机功率、CW信号、杂波抑制、雷达常数、I/Q相位平衡和幅度平衡等均正常。但系统噪声温度为712 K,换算后的噪声系数为5.38 dB,远远超出噪声系数≤4 dB和噪声温度≤438 K的技术指标要求。

　　2　原理分析

　　2.1　接收机噪声的分类

　　雷达接收机的任务是通过适当的滤波将天线上接收到的微弱高频信号从伴随的噪声和干扰中选择出来,并经过放大和检波后,送至雷达终端设备。雷达接收机噪声的来源主要分为内部噪声和外部噪声,而内部噪声主要由接收机中的馈线、放电保护器、高频放大器、混频器等电子元器件产生,此类噪声在时间上是连续的,而振幅和相位是随机的,属“起伏噪声”。而外部噪声是由雷达天线进入接收机的各类干扰造成的,如天线热噪声、天电干扰、宇宙干扰、工业干扰、人为干扰等。其中天线热噪声影响最大,天线热噪声也是一种“起伏噪声”[1]。

　　2.2　噪声温度的定义及其影响

　　灵敏度是雷达接收机主要的质量指标,它表示接收机接收微弱信号的能力。灵敏度用Simin来表示最小可检测信号,如果接收机接收功率低于Simin,则信号将被淹没在噪声干扰中,直接导致接收机性能下降。所以要使雷达的灵敏度达到要求,就必须尽量减少噪声电平。而噪声系数和噪声温度通常用来衡量接收机的噪声性能。噪声系数的定义:接收机输入端信噪比与输出端信噪比的比值,F=(Si/Ni)/(So/No)。即:接收机输出端的信噪比相对其输入端信噪比变化的倍数。是由于接收机内部噪声的影响而导致的。噪声温度也称“等效噪声温度”,是为了更直观地比较内部噪声与外部噪声大小,把接收机内部噪声在输出端呈现的额定噪声功率等效到输入端来计算,其物理意义是把接收机内部噪声看成是天线电阻在某温度时所产生的,把实际接收机当作“理想接收机”,因此能直观地比较接收机内部噪声与外部噪声的相对大小。当雷达噪声温度超标时,雷达接收机接收微弱信号的能力就会大大下降,对雷达产品的质量造成严重影响[2]。