CN205861893U - 一种气象探测雷达的收发系统检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气象探测雷达的收发系统检测设备，包括机箱、风廓线雷达检测模块、风廓线雷达检测天线、无线电经纬仪检测模块、无线电经纬仪检测天线、显示控制模块、显示屏、按键组合、电池、适配器以及模块电源。该气象探测雷达的收发系统检测设备能够发射模拟风廓线雷达回波信号、模拟气象探测仪发射信号，并能够接收风廓线雷达的发射信号，为综合式气象探测雷达的检测系统提供模拟信号源，或估算发射信号强度，使综合式气象探测雷达的检测系统的检测范围能够覆盖雷达的全部收/发链路，将故障定位功能拓展至雷达工作舱以外的天馈线部分。

Description

一种气象探测雷达的收发系统检测设备

技术领域

本实用新型涉及一种检测设备，尤其是一种用于气象探测雷达的收发系统检测设备。

背景技术

国内外获取500m～30km中高空风信息的主要方式为：使用风廓线雷达探测仪直接探测中高空风信息；使用氢气球悬挂式高空气象探测仪结合地面接收装置或一次/二次雷达探测高空风信息。

我国综合式气象探测雷达是集成了风廓线雷达探测仪和无线电经纬仪的综合式气象探测装备。风廓线雷达为主动探测雷达，通过向空中发射不同方向的电磁波束，接收并处理这些电磁波束因大气垂直结构不均匀而返回的信息进行中高空风场探测；无线电经纬仪是通过接收高空气象探测仪返回的高空气象数据，并由压力值反算探测仪高度，完成高空风探测的无发射型装备。综合式气象探测雷达集成了两套探测系统后，设备量大、结构复杂，为了使装备在两种状态下均能正常运行，系统检测至关重要。

国内外气象探测设备的检测基本是依赖机内检测系统，通过设计时预留检测节点完成部分功能或组件的检测。气象探测雷达均为遥感设备，需要通过天线与外界交换信息，机内检测受局限性影响，无法完成雷达系统主要的前端收/发链路的检测。当故障出现在天馈线、收/发机前端等位置时，机内检测无法检测到此类设备故障，一旦强行开机执行任务，除了会影响探测结果的真实性，还可能留下故障隐患，甚至直接造成装备损坏。综合式气象探测雷达的系统检测维修工作往往依赖于专业技术人员的判断，人为对故障部位进行定位、维修，再通过悬挂高空气象探测仪的方式检测装备状态，对人员技术水平要求较高，且每次检测维修后，作为消耗器材的高空气象探测仪已经失效，不能用于下次任务，形成浪费。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的检测手段还是基于技术人员人工检测，不仅对技术人员的专业技术要求高，而且作为消耗器材的高空气象探测仪已经失效，不能用于下次任务，形成浪费。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气象探测雷达的收发系统检测设备，包括机箱、风廓线雷达检测模块、风廓线雷达检测天线、无线电经纬仪检测模块、无线电经纬仪检测天线、显示控制模块、显示屏、按键组合、电池、适配器以及模块电源；风廓线雷达检测模块、无线电经纬仪检测模块、显示控制模块、电池、适配器以及模块电源均安装在机箱内部；显示屏和按键组合安装在机箱的前面板上；适配器的输入端插座安装在机箱的侧面，输出端连接电池；风廓线雷达检测天线和无线电经纬仪检测天线分别固定安装在机箱的左右两侧；电池通过模块电源分别为风廓线雷达检测模块、无线电经纬仪检测模块、显示控制模块、显示屏以及按键组合供电；显示控制模块分别与风廓线雷达检测模块、无线电经纬仪检测模块、显示屏以及按键组合相连；风廓线雷达检测天线与风廓线雷达检测模块相连，无线电经纬仪检测天线与无线电经纬仪检测模块相连。

采用将各个检测部件安装在机箱上，实现了检测设备的便携式设计，并能够对各个检测部件进行有效保护，而且采用电池供电能够独立在野外执行任务；采用风廓线雷达检测模块和无线电经纬仪检测模块，能够发射模拟风廓线雷达回波信号、拟气象探测仪发射信号，并能够接收风廓线雷达的发射信号，为综合式气象探测雷达的检测系统提供模拟信号源，或估算发射信号强度，使综合式气象探测雷达的检测系统的检测范围能够覆盖雷达的全部收/发链路，而无需使用高空气象探测仪，避免造成浪费。

作为本实用新型的进一步限定方案，风廓线雷达检测模块包括环形器、风廓线雷达信号模拟电路、风廓线雷达发射检测电路以及风廓线雷达检测模块电源控制电路；环形器的公共端与风廓线雷达检测天线相连，输入端与风廓线雷达信号模拟电路的输出端相连，输出端与风廓线雷达发射检测电路的输入端相连；风廓线雷达检测模块电源控制电路分别与显示控制模块和模块电源相连。风廓线雷达检测模块是实现风廓线雷达检测功能的主要组件，用于与综合式气象探测雷达进行信号传递。

作为本实用新型的进一步限定方案，风廓线雷达信号模拟电路包括第一基准源、倍频器、第一滤波器、第一放大器、第二滤波器、第二放大器、第三滤波器、第一检波器以及第三放大器；第一基准源、倍频器、第一滤波器、第一放大器、第二滤波器以及第二放大器依次串联；第二放大器的输出端分为两路，一路依次串接第三滤波器和环形器，另一路依次串接检波器和第三放大器；环形器的输入输出端再与风廓线雷达检测天线相连；第三放大器再与显示控制模块相连。风廓线雷达信号模拟电路用于产生模拟风廓线雷达回波信号，由风廓线雷达接收、处理、显示，为综合式气象探测雷达的自检测系统提供参数对比，实现对风廓线雷达接收系统的检测。

作为本实用新型的进一步限定方案，风廓线雷达发射检测电路包括限幅器、第四放大器、第五放大器、隔离器、第四滤波器、第六放大器、第五滤波器、第二检波器以及第七放大器；限幅器的输入端与环形器的输出端相连，输出端与第四放大器的输入端相连；第四放大器的输出端与第五放大器的输入端相连；第五放大器的输出端与隔离器的输入端相连；隔离器的输出端与第四滤波器的输入端相连；第四滤波器的输出端与第六放大器的输入端相连；第六放大器的输出端与第五滤波器的输入端相连；第五滤波器的输出端与第二检波器的输入端相连；第二检波器的输出端与第七放大器的输入端相连；第七放大器的输出端与显示控制模块相连。风廓线雷达发射检测电路用于检测风廓线雷达发射机的工作状态，通过接收雷达天线向空间辐射的脉冲激励信号，判别其功率强度，并以图形显示输入信号强度和特性来实现对风廓线雷达发射系统工作状态的检查，而且风廓线雷达发射检测电路具备较高的频率选择性，对带外信号具有很强的抑制能力，防止带外干扰信号影响气象信号检测装置的检测结果。

作为本实用新型的进一步限定方案，第一基准源为恒温晶振。由于风廓线雷达检测模块对信号的相位噪声和频率准确性与稳定性有较高要求，所以采用恒温晶振作为第一基准源，能够将输出的模拟风廓线雷达回波信号的相位噪声限定在较低水平，而频率的高准确性与稳定性是保证输出的模拟信号能够作为检测信号实现检测功能的基础条件。

作为本实用新型的进一步限定方案，无线电经纬仪检测模块包括气象探测仪信号模拟电路和无线电经纬仪检测模块电源控制电路；气象探测仪信号模拟电路分别与显示控制模块和无线电经纬仪检测天线相连；无线电经纬仪检测模块电源控制电路分别与显示控制模块和模块电源相连。无线电经纬仪检测模块是实现无线电经经纬仪检测功能的主要组件，气象探测仪信号模拟电路用于产生模拟高空气象探测仪的探测信号，通过无线电经纬仪检测天线向外发射模拟信号，由无线电经纬仪接收、处理、显示，为综合式气象探测雷达的自检测系统提供参数对比，实现对无线电经纬仪接收系统的检测。

作为本实用新型的进一步限定方案，气象探测仪信号模拟电路包括第二基准源、控制器、锁相环、压控振荡器、衰减器、第三检波器以及第八放大器；第二基准源的输出端与锁相环的参考时钟输入端相连；控制器的串行输出端与锁相环的控制输入端相连；锁相环的控制电压输出端与压控振荡器的控制输入端相连；压控振荡器的输出端分别与锁相环的前置输入端和衰减器的输入端相连；衰减器的输出端与第三检波器的输入端相连；第三检波器的输出端与第八放大器的输入端相连；第八放大器的输出端与显示控制模块相连；衰减器的输出端与无线电经纬仪检测天线相连。气象探测仪信号模拟电路采用锁相环频率合成体制，集成频率调制，通过接收显示控制模块输出的模拟探空码信号，产生模拟探测仪信号。

作为本实用新型的进一步限定方案，第二基准源为温补晶振。由于无线电经纬仪检测模块对信号的稳定性要求较高，输出的模拟信号需要保持较高的频率稳定性，同时频率调制需要较低的误码率，所以采用温补晶振为锁相环提供参考时钟源，降低频率的温度漂移，提高模拟信号的频率稳定性和调制准确性。

作为本实用新型的进一步限定方案，显示控制模块包括单片机和输入输出电路；单片机与输入输出电路相连；输入输出电路分别与风廓线雷达检测模块、无线电经纬仪检测模块、显示屏以及按键组合相连。显示控制模块是基于微型控制器核心的时序控制单元，负责输出模拟探空码信号、风廓线雷达/无线电经纬仪检测状态转换信号、风廓线雷达收/发检测状态转换信号、风廓线雷达检测模块的频控信号，并能接收风廓线雷达检测模块与无线电经纬仪检测模块输出的检波信号，以及分压后的电源模块电源信号，通过A/D和计算，检测系统状态，并通过显示屏和按键组合实现人机交互。

作为本实用新型的进一步限定方案，输入输出电路包括输入信号处理电路、电源转换电路、电源检测电路、模拟探空码输出电路、按键采集电路、频控信号输出电路、显示电路以及设备状态切换电路；输入信号处理电路、电源转换电路、电源检测电路、模拟探空码输出电路、按键采集电路、频控信号输出电路、显示电路以及设备状态切换电路均与单片机相连；输入信号处理电路的输入端分别与风廓线雷达检测模块和无线电经纬仪检测模块的检波信号端相连；电源转换电路的输入端与模块电源的输出端相连；电源检测电路的输入端与电池相连；模拟探空码输出电路的输出端与无线电经纬仪检测模块的探空码输入端相连；按键采集电路的输入端与按键组合相连；频控信号输出电路与风廓线雷达检测模块的频控信号输入端相连；显示电路与显示屏相连；设备状态切换电路分别与风廓线雷达检测模块和无线电经纬仪检测模块的电源输入端相连。

本实用新型的有益效果在于：（1）采用电池供电和无线遥感检测的方式，使用时不需要连接大量电线电缆，操作简单；（2）将检测范围扩展至雷达的全部收/发链路，结合综合式气象探测雷达的自检测系统进行分段式检测，可以将故障定位至雷达工作舱外部的天馈线部分；（3）采用恒温晶振作为风廓线雷达检测模块的基准源，通够将输出的模拟风廓线雷达回波信号的相位噪声限定在较低水平，并具备较高的频率准确性与稳定性；（4）采用温补晶振作为无线电经纬仪检测模块的基准源，降低频率的温度漂移，提高模拟探测仪信号的频率稳定性；（5）解决了传统气象探测雷达检测维修工作中气象探测仪等作战装备的消耗，避免器材的浪费。

附图说明

图1为本实用新型的俯视结构示意图；

图2为本实用新型的内部结构示意图；

图3为本实用新型的电池连接示意图；

图4为本实用新型的风廓线雷达检测模块组成结构示意图；

图5为本实用新型的无线电经纬仪检测模块组成结构示意图；

图6为本实用新型的显示控制模块组成结构示意图。

图中:1、机箱，2、显示控制模块，3、模块电源，4、无线电经纬仪检测模块，5、风廓线雷达检测模块，6、显示屏，7、按键组合，8、适配器，9、风廓线雷达检测天线，10、无线电经纬仪检测天线，11、电池。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型的气象探测雷达的收发系统检测设备包括：机箱1、风廓线雷达检测模块5、风廓线雷达检测天线9、无线电经纬仪检测模块4、无线电经纬仪检测天线10、显示控制模块2、显示屏6、按键组合7、电池11、适配器8以及模块电源3；机箱1的框架和面板由铝合金加工而成。

其中，风廓线雷达检测模块5、无线电经纬仪检测模块4、显示控制模块2、电池11、适配器8以及模块电源3均安装在机箱1内部；显示屏6和按键组合7安装在机箱1的前面板上；适配器8的输入端插座安装在机箱1的侧面，输出端连接电池11；风廓线雷达检测天线9和无线电经纬仪检测天线10分别固定安装在机箱1的左右两侧；电池11通过模块电源3分别为风廓线雷达检测模块5、无线电经纬仪检测模块4、显示控制模块2、显示屏6以及按键组合7供电；显示控制模块2分别与风廓线雷达检测模块5、无线电经纬仪检测模块4、显示屏6以及按键组合7相连；风廓线雷达检测天线9与风廓线雷达检测模块5相连，无线电经纬仪检测天线10与无线电经纬仪检测模块4相连。

如图3所示，适配器8的输入端与外部电源相连，输出端与电池11的输入端相连；电池11输出端分别与模块电源3以及显示控制模块2的电源检测电路的输入端相连；模块电源3的输出端分别与风廓线雷达检测模块电源控制电路、无线电经纬仪检测模块电源控制电路以及显示控制模块的电源转换电路相连；电池11为+24V锂电池；外部电源为+24V直流电源。

如图4所示，风廓线雷达检测模块5包括环形器、风廓线雷达信号模拟电路、风廓线雷达发射检测电路以及风廓线雷达检测模块电源控制电路；环形器的公共端与风廓线雷达检测天线相连，输入端与风廓线雷达信号模拟电路的输出端相连，输出端与风廓线雷达发射检测电路的输入端相连；风廓线雷达检测模块电源控制电路分别与显示控制模块2和模块电源3相连。

其中，风廓线雷达信号模拟电路包括第一基准源、倍频器、第一滤波器、第一放大器、第二滤波器、第二放大器、第三滤波器、第一检波器以及第三放大器；第一基准源、倍频器、第一滤波器、第一放大器、第二滤波器以及第二放大器依次串联；第二放大器的输出端分为两路，一路依次串接第三滤波器和环形器，另一路依次串接检波器和第三放大器；环形器的输入输出端再与风廓线雷达检测天线9相连；第三放大器再与显示控制模块2相连，即与图6中的R模式输入端相连；第一基准源为恒温晶振。

风廓线雷达发射检测电路包括限幅器、第四放大器、第五放大器、隔离器、第四滤波器、第六放大器、第五滤波器、第二检波器以及第七放大器；限幅器的输入端与环形器的输出端相连，输出端与第四放大器的输入端相连；第四放大器的输出端与第五放大器的输入端相连；第五放大器的输出端与隔离器的输入端相连；隔离器的输出端与第四滤波器的输入端相连；第四滤波器的输出端与第六放大器的输入端相连；第六放大器的输出端与第五滤波器的输入端相连；第五滤波器的输出端与第二检波器的输入端相连；第二检波器的输出端与第七放大器的输入端相连；第七放大器的输出端与显示控制模块2相连，即与图6中的T模式输入端相连。

如图5所示，无线电经纬仪检测模块包括气象探测仪信号模拟电路和无线电经纬仪检测模块电源控制电路；气象探测仪信号模拟电路分别与显示控制模块2和无线电经纬仪检测天线10相连；无线电经纬仪检测模块电源控制电路分别与显示控制模块2和模块电源3相连。

其中，气象探测仪信号模拟电路包括第二基准源、控制器、锁相环、压控振荡器、衰减器、第三检波器以及第八放大器；第二基准源的输出端与锁相环的参考时钟输入端相连；控制器的串行输出端与锁相环的控制输入端相连；锁相环的控制电压输出端与压控振荡器的控制输入端相连；压控振荡器的输出端分别与锁相环的前置输入端和衰减器的输入端相连；衰减器的输出端与第三检波器的输入端相连；第三检波器的输出端与第八放大器的输入端相连；第八放大器的输出端与显示控制模块2相连，即与图6中的W模式输入端相连；衰减器的输出端与无线电经纬仪检测天线10相连；第二基准源为温补晶振。

如图6所示，显示控制模块2包括单片机和输入输出电路；单片机与输入输出电路相连；输入输出电路分别与风廓线雷达检测模块5、无线电经纬仪检测模块4、显示屏6以及按键组合7相连。

其中，输入输出电路包括输入信号处理电路、电源转换电路、电源检测电路、模拟探空码输出电路、按键采集电路、频控信号输出电路、显示电路以及设备状态切换电路；输入信号处理电路、电源转换电路、电源检测电路、模拟探空码输出电路、按键采集电路、频控信号输出电路、显示电路以及设备状态切换电路均与单片机相连；输入信号处理电路的输入端分别与风廓线雷达检测模块5和无线电经纬仪检测模块4的检波信号端相连；电源转换电路的输入端与模块电源3的输出端相连；电源检测电路的输入端与电池11相连；模拟探空码输出电路的输出端与无线电经纬仪检测模块4的探空码输入端相连；按键采集电路的输入端与按键组合7相连；频控信号输出电路与风廓线雷达检测模块5的频控信号输入端相连；显示电路与显示屏相连；设备状态切换电路分别与风廓线雷达检测模块5和无线电经纬仪检测模块4的电源输入端相连。

本实用新型的气象探测雷达的收发系统检测设备中各个部件的功能介绍：

风廓线雷达检测模块5是实现风廓线雷达检测功能的主要组件，其中，风廓线雷达信号模拟电路用于产生模拟风廓线雷达回波信号，由风廓线雷达接收、处理、显示，为综合式气象探测雷达的自检测系统提供参数对比，实现对风廓线雷达接收系统的检测，风廓线雷达信号模拟电路采用直接频率合成体制；第一基准源输出的信号通过倍频器产生丰富的谐波信号，经过第一滤波器、第一放大器、第二滤波器、第二放大器后输出较纯净的风廓线雷达模拟信号。该信号分为二路，一路输出至第一检波器和第三放大器检波、放大输出直流检波信号给显示控制模块，用于信号模拟模块的自检功能，另一路再经第三滤波器进一步滤除谐波及乱波发射，经过环形器输出至风廓线雷达检测天线，对外发射模拟信号。第一基准源集成了频率控制功能，其频率控制端与显示控制模块2的频控信号输出端相连，结合性能优异的直接频率合成体制，以较精简的电路实现对风廓线雷达模拟信号的频率控制，便于模拟信号的多普勒频率偏移，节省了设备量，并且具备较高的频率稳定性与准确性，确保模拟信号与风廓线雷达的工作频率一致性。

风廓线雷达发射检测电路用于检测风廓线雷达发射机的工作状态，通过接收雷达天线向空间辐射的脉冲激励信号，判别其功率强度，并以图形显示输入信号强度和特性来实现对风廓线雷达发射系统工作状态的检查。发射检测模块具备较高的频率选择性，对带外信号具有很强的抑制能力，防止带外干扰信号影响气象信号检测装置的检测结果。风廓线雷达检测天线9接收到的风廓线雷达发射机输出的射频信号后，经过环形器滤除部分带外信号，再由限幅器限幅，防止天线可能会接收到的强信号烧毁后级电路。射频信号经过第四放大器和第五放大器两级低噪声放大器预放大后，经过隔离器与第四滤波器输出至第六放大器，第六放大器对射频信号进一步放大，输出至第五滤波器滤波，再输出至第二检波器得到检波电压，该电压经第七放大器放大至一定电平后，提交给显示控制模块2进行A/D采样，计算出当前发射检测模块输入信号的强度和周期。风廓线雷达发射检测电路的设计重点在于射频信号的检波输出，本实用新型采用射频肖特基检波管直接进行射频信号的检波，可以使检波灵敏度低至-20dBm，最大检波输入功率达到+20dBm，范围较大，使气象信号检测装置拥有较大的作用距离，使用简便。

无线电经纬仪检测模块4是实现无线电经经纬仪检测功能的主要组件，气象探测仪信号模拟电路用于产生模拟高空气象探测仪的探测信号，通过无线电经纬仪检测天线向外发射模拟信号，由无线电经纬仪接收、处理、显示，为综合式气象探测雷达的自检测系统提供参数对比，实现对无线电经纬仪接收系统的检测。气象探测仪信号模拟电路采用锁相环频率合成体制，集成频率调制，通过接收显示控制模块输出的模拟探空码信号，产生模拟探测仪信号。

显示控制模块2是基于微型控制器核心的时序控制单元，负责输出模拟探空码信号、风廓线雷达/无线电经纬仪检测状态转换信号、风廓线雷达收/发检测状态转换信号、风廓线雷达检测模块5的频控信号，并能接收风廓线雷达检测模块5与无线电经纬仪检测模块4输出的检波信号，以及分压后的电源模块电源信号，通过A/D和计算，检测系统状态，显示控制模块2通过显示屏6和按键组合7实现人机交互。

供电电源的核心为电池11，其输入端与适配器8连接，再由适配器8接至机箱1外的直流插座，通过外接+24V的直流电源进行充电，输出端与模块电源3的输入端连接。通电后，模块电源3可以输出+15VDC、-15VDC和+5VDC等各种电压的电源给设备的其它模块。电池11的供电方式使本实用新型具备野外执行任务的能力，任务执行流程大幅减少，执行任务的局限性大幅降低，实用性程度大幅提高。电池11为可充电式锂电池，外部提供的充电泵为+24V直流电源，所以选用+24V的锂电池组件和适配器有利于降低设备的体积和重量，实现设备的可携带性。

本实用新型的气象探测雷达的收发系统检测设备在制作时：

所有功能模块均安装在由铝合金外壳制成的机箱内，所有铝材均经彩色导电氧化处理。风廓线雷达检测天线9与无线电经纬仪检测天线10是由铜芯加工而成的L波段全向天线，通过的铰链安装在机箱两侧。机箱1本体采用全封蔽式结构，其中不可拆卸的框体及支架在封装前使用导电硅胶填堵缝隙，可拆卸的上下盖板使用导电橡胶条进行封蔽，与天线连接的射频插座选用N型同轴电缆插座，机箱侧面的电源插口选用YGD20B1002J型圆型电源连接器，使机箱具备良好的电磁兼容性与防雨水功能。机箱1内部使用金属底板隔为上下两层，上层用于固定电池11与适配器8，下层用于固定其它功能模块，金属底板使用聚氯乙烯螺套与机箱1外壳隔离，形成悬浮地结构，防止外壳引入的电磁干扰影响模块工作。

在进行电源部分设计时，选用7LIB150型锂电池和FW-CW-24100充电稳压模块，为系统提供+24V电源。模块电源3选用PDB120-24T15&05IJ型端子式DC-DC模块电源，将+24V电源转换为+15V、-15V和+5V输出。

环形器采用工作于L波段的LDH-31型铁氧体环形器，其工作带宽为40MHz，除了具备信号隔离作用外，可以对非工作频段的信号进行过滤；风廓线雷达检测模块电源控制电路主要为由7812、7912、7805等线性稳压器和电容器、电感器滤波网络组成的稳压电路，以及由MAX4428型MOS驱动器组成的开关，该驱动器只需要TTL控制信号即可驱动，结合显示控制模块2可以较容易地开/关风廓线雷达信号模拟电路和风廓线雷达发射检测电路的工作电源，实现收/发状态的转换。

采用直接频率合成体制风廓线雷达信号模拟电路中，第一基准源为HOC508K100M-2型恒温晶振，该晶振的输出频率为100MHz，输出功率约为+10dBm，相位噪声为-160dBc/Hz@1KHz，频率准确度不大于0.02ppm，是保证模拟信号频率准确稳定的核心器件，同时该晶振集成了频率控制功能，可以通过控制其电压控制端的输入电压，调节晶振的输出信号频率。倍频器主要为WP0001HA型PIN二极管，该二极管集成了一对串联连接的开关PIN二极管，在对两只二极管的串联端输入功率较强的基频信号，同时另一端均接地时，可以产生丰富的奇次谐波，在L波段是昂贵的阶跃恢复二极管的替代品，WP0001HA输出端使用匹配电容器滤波后，输出的L波段谐波功率约为-25dBm。第一放大器选用SGA3563Z型集成增益模块，该模块为宽频放大器，在L波段信号增益约为19dB。放大后的信号经由第一滤波器和第二放大器滤波放大后，分别输出至第一检波器和第二滤波器，其中第一滤波器、第二滤波器选用CS-JZ/B1300M20-01SMT型介质滤波器，第二放大器选用SGA3563Z型集成增益模块，第一检波器选用WJ3022A型高频肖特基检波二极管。第一检波器输出的直流检波信号再通过第三放大器驱动输出至显示控制模块2，第三放大器选用OP37型精密运算放大器。模拟信号经过匹配电容器和二级集成滤波器组成的三级滤波网络后，谐波及乱真发射可以抑制在-80dBc以下，经过环形器输出至风廓线雷达检测天线9，由天线辐射至空中。

风廓线雷达发射检测电路中，风廓线雷达检测天线9接收到的综合式气象探测雷达风廓线雷达发射信号先经过由WP0001HA型PIN二极管和匹配电容器组成的限幅器限幅，输出至第四放大器和第五放大器，第四放大器和第五放大器为二级级联的PMA2-33LN+型低噪声放大器，该放大器的噪声系数约为0.4dB，对L波段风廓线雷达信号提供约15dB的增益，是保证电路拥有较低噪声系数的主要器件。隔离器选用LDG-31型铁氧体隔离器，防止后级滤波后的带外信号反射影响LNA的工作稳定性。第四滤波器选用CS-JZ/B1300M20-01SMT型介质滤波器，使电路具备选频能力。放大滤波后的风廓线雷达发射信号再经第六放大器放大和第五滤波器滤波，输出至第二检波器，其中第六放大器选用SGA3563Z型集成增益模块，第五滤波器选用CS-JZ/B1300M20-01SMT型介质滤波器，第二检波器选用WJ3022A型高频肖特基检波二极管，输出的直流检波信号再通过第七放大器放大和驱动输出至显示控制模块，第七放大器选用OP37型精密运算放大器。

无线电经纬仪检测模块10采用锁相环频率合成体制，第二基准源采用TCXO-40M型温补晶振，锁相环采用LMX2326型集成锁相环，控制器选用PIC16F877A型单片机，为锁相环提供配置程序，压控振荡器采用集成频率调制功能的MVCO1675C型压控振荡器，工作时由显示控制模块2的模拟探空码信号控制频率调制。在压控振荡器的信号输出端设计有衰减器，通过调试使输出信号的功率为-10dBm，再由检测天线辐射至空中，衰减器主要为集总电阻器与电容器。

显示控制模块2的微处理器选用C8051F020型单片机，除了具备微型控制器基本的指令功能外，该单片机还具备12位100ksps的8通道ADC和2个12位DAC，可以由单片机直接输入/输出直流信号，系统的数字指令与模拟信号指令均由该芯片产生，由TLP281-4型光电耦合器和LM358、OP37等运算放大器组成的输入/输出电路。其中，输入信号处理电路是通过运算放大器和单片机内置的A/D功能对风廓线雷达检测模块和无线电经纬仪检测模块送来的检波信号进行采样、计算；电源转换电路是由AMS1117-3.3线性稳压器和滤波电容、电感网络组成的单片机供电电路；电源检测电路由电阻分压网络和运算放大器组成的，将电池电压分压至单片机内置A/D的采集范围内；模拟探空码输出电路主要是通过光电耦合器将单片机输出的预编码模拟探空码信号输出至无线电经纬仪检测模块；按键采集电路主要是将电源转换模块的高电平信号引入，接入电阻负载，由外部按键组合控制高电平信号的通断，实现指令输入功能，按键组合由四只GQ12B-10/◎型自复式高强度机械开关组成，结合显示屏显示的操作指令分别实现对应的功能；频控信号输出电路是由单片机内置的D/A输出直流控制电压信号后，经过运算放大器放大和驱动输出至风廓线雷达检测模块；显示电路主要用于与显示屏6通信，控制显示界面，显示屏6使用GU256*64D-3900b型荧光显示屏，在室外条件下亦拥有良好的显示性能和环境适应性，并且该型显示屏内置中文字库，使用方便；设备状态切换电路主要是将单片机的状态切换指令通过光耦输出，控制设备的工作模式。

Claims (10)

1.一种气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：包括机箱（1）、风廓线雷达检测模块（5）、风廓线雷达检测天线（9）、无线电经纬仪检测模块（4）、无线电经纬仪检测天线（10）、显示控制模块（2）、显示屏（6）、按键组合（7）、电池（11）、适配器（8）以及模块电源（3）；风廓线雷达检测模块（5）、无线电经纬仪检测模块（4）、显示控制模块（2）、电池（11）、适配器（8）以及模块电源（3）均安装在机箱（1）内部；显示屏（6）和按键组合（7）安装在机箱（1）的前面板上；适配器（8）的输入端插座安装在机箱（1）的侧面，输出端连接电池（11）；风廓线雷达检测天线（9）和无线电经纬仪检测天线（10）分别固定安装在机箱（1）的左右两侧；电池（11）通过模块电源（3）分别为风廓线雷达检测模块（5）、无线电经纬仪检测模块（4）、显示控制模块（2）、显示屏（6）以及按键组合（7）供电；显示控制模块（2）分别与风廓线雷达检测模块（5）、无线电经纬仪检测模块（4）、显示屏（6）以及按键组合（7）相连；风廓线雷达检测天线（9）与风廓线雷达检测模块（5）相连，无线电经纬仪检测天线（10）与无线电经纬仪检测模块（4）相连。

2.根据权利要求1所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：风廓线雷达检测模块（5）包括环形器、风廓线雷达信号模拟电路、风廓线雷达发射检测电路以及风廓线雷达检测模块电源控制电路；环形器的公共端与风廓线雷达检测天线相连，输入端与风廓线雷达信号模拟电路的输出端相连，输出端与风廓线雷达发射检测电路的输入端相连；风廓线雷达检测模块电源控制电路分别与显示控制模块（2）和模块电源（3）相连。

3.根据权利要求2所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：风廓线雷达信号模拟电路包括第一基准源、倍频器、第一滤波器、第一放大器、第二滤波器、第二放大器、第三滤波器、第一检波器以及第三放大器；第一基准源、倍频器、第一滤波器、第一放大器、第二滤波器以及第二放大器依次串联；第二放大器的输出端分为两路，一路依次串接第三滤波器和环形器，另一路依次串接检波器和第三放大器；环形器的输入输出端再与风廓线雷达检测天线（9）相连；第三放大器再与显示控制模块（2）相连。

4.根据权利要求2或3所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：风廓线雷达发射检测电路包括限幅器、第四放大器、第五放大器、隔离器、第四滤波器、第六放大器、第五滤波器、第二检波器以及第七放大器；限幅器的输入端与环形器的输出端相连，输出端与第四放大器的输入端相连；第四放大器的输出端与第五放大器的输入端相连；第五放大器的输出端与隔离器的输入端相连；隔离器的输出端与第四滤波器的输入端相连；第四滤波器的输出端与第六放大器的输入端相连；第六放大器的输出端与第五滤波器的输入端相连；第五滤波器的输出端与第二检波器的输入端相连；第二检波器的输出端与第七放大器的输入端相连；第七放大器的输出端与显示控制模块（2）相连。

5.根据权利要求3所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：第一基准源为恒温晶振。

6.根据权利要求1或2所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：无线电经纬仪检测模块包括气象探测仪信号模拟电路和无线电经纬仪检测模块电源控制电路；气象探测仪信号模拟电路分别与显示控制模块（2）和无线电经纬仪检测天线（10）相连；无线电经纬仪检测模块电源控制电路分别与显示控制模块（2）和模块电源（3）相连。

7.根据权利要求6所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：气象探测仪信号模拟电路包括第二基准源、控制器、锁相环、压控振荡器、衰减器、第三检波器以及第八放大器；第二基准源的输出端与锁相环的参考时钟输入端相连；控制器的串行输出端与锁相环的控制输入端相连；锁相环的控制电压输出端与压控振荡器的控制输入端相连；压控振荡器的输出端分别与锁相环的前置输入端和衰减器的输入端相连；衰减器的输出端与第三检波器的输入端相连；第三检波器的输出端与第八放大器的输入端相连；第八放大器的输出端与显示控制模块（2）相连；衰减器的输出端与无线电经纬仪检测天线（10）相连。

8.根据权利要求7所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：第二基准源为温补晶振。

9.根据权利要求1或2所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：显示控制模块（2）包括单片机和输入输出电路；单片机与输入输出电路相连；输入输出电路分别与风廓线雷达检测模块（5）、无线电经纬仪检测模块（4）、显示屏（6）以及按键组合（7）相连。

10.根据权利要求9所述的气象探测雷达的收发系统检测设备，其特征在于：输入输出电路包括输入信号处理电路、电源转换电路、电源检测电路、模拟探空码输出电路、按键采集电路、频控信号输出电路、显示电路以及设备状态切换电路；输入信号处理电路、电源转换电路、电源检测电路、模拟探空码输出电路、按键采集电路、频控信号输出电路、显示电路以及设备状态切换电路均与单片机相连；输入信号处理电路的输入端分别与风廓线雷达检测模块（5）和无线电经纬仪检测模块（4）的检波信号端相连；电源转换电路的输入端与模块电源（3）的输出端相连；电源检测电路的输入端与电池（11）相连；模拟探空码输出电路的输出端与无线电经纬仪检测模块（4）的探空码输入端相连；按键采集电路的输入端与按键组合（7）相连；频控信号输出电路与风廓线雷达检测模块（5）的频控信号输入端相连；显示电路与显示屏相连；设备状态切换电路分别与风廓线雷达检测模块（5）和无线电经纬仪检测模块（4）的电源输入端相连。