江蘇空管多普勒天氣雷達信號干擾排查分析

摘要：多普勒天氣雷達在民航機場的應用越來越廣泛，當雷達故障或者回波信號異常時，將給民航空管一線的工作帶來一定的影響。本文以江蘇空管GLC-18F型天氣雷達受到信號干擾時的排查過程為例，分享排查經驗，供大家參考和交流。

關鍵詞：多普勒天氣雷達；干擾；信號源

一、引言

民航江蘇空管分局的民航機場C波段多普勒天氣雷達（以下簡稱GLC-18F天氣雷達）是由南京恩瑞特實業有限公司為民航機場研制的新一代全相參脈沖多普勒天氣雷達，于2014年7月正式投入運行。GLC-18F天氣雷達為民航氣象部門、管制部門和其他相關用戶設計，可連續探測周邊天氣、處理和生成各種氣象產品，用以指導業務運轉，保證航空飛行安全，當雷達信號因內外部的因素而導致顯示異常時，將對空管的運行一線造成一定的影響。本文分析了一次江蘇空管分局天氣雷達系統的信號異常的排查過程，僅供大家學習參考。

二、GLC-18F雷達特性及其在民航機場的應用

GLC-18F雷達在軍用雷達和多普勒天氣雷達設計研究的基礎上，吸取C波段CINRADCB型、X波段天氣雷達先進的BIT技術，實現通用化、系列化、模塊化設計要求，使雷達設計與氣象業務和氣象研究的實際情況相結合，提升產品的使用性能。江蘇空管整體雷達系統采用雙機熱備，具有較高的可靠性、穩定性、可維護性及全天候的連續工作能力， 具有自動數據采集、產品生成和顯示、數據存儲傳輸、運行監控和標校等功能。它是分析中小尺度天氣系統，警戒強對民航飛行安全的有力工具[1]。

在江蘇空管，GLC-18F雷達的主要服務群體是氣象預報員、管制員以及部分機場單位。該雷達具有常規天氣雷達探測降水回波的位置、強度等功能之外， 還以多普勒效應為基礎，通過測定回波信號與發射信號相位差，進一步得出雷達電磁波照射體積內，降水粒子群相對雷達的平均鏡像運動速度和譜寬，繼而反演出大氣風場、氣流垂直速度的分布以及湍流的情況等，不僅如此，通過雷達系統的二次軟件計算，可以最大化程度地提供更多的氣象產品，給氣象預報員的精準預報提供依據。而在雷雨等復雜天氣條件下，空管管制員則可利用該天氣雷達直觀地實時掃描回波圖，向機組提供直觀的天氣信息，同時以此為重要依據，提醒機組提前繞飛，從而在保證飛行安全的前提下又能提高運行效率， 是管制員不可或缺的工具。

三、GLC-18F雷達信號干擾分析

（一）現象

2019年下半年期間，江蘇空管GLC-18F雷達不間斷出現雷達信號因干擾而導致雷達回波異常的現象，受干擾頻率為5400MHz，雷達工作仰角為1.5°，干擾持續時間為24小時，嚴重干擾區域集中在330度—340度。尤其在11月 25日到12月2日期間，異常信號的干擾尤為嚴重，在時間上無任何規律可尋，給雷達的運行造成了巨大的影響，同時也給空管一線的工作帶來了一定的被動。受干擾時回波信號如下圖所示，這種情況下，雷達的正常信號被淹沒在干擾信號中，當在惡劣天氣時，有用的信號將會被覆蓋，從而失去雷達本身的作用。

（二）排查分析

天氣雷達信號的干擾較為復雜，但來源主要分為內部和外部。內部主要是雷達饋線等部件異常，造成信號泄露等因素。而外部的干擾信號多為黑電臺和網橋等信號干擾造成，無論是內部還是外部的干擾，都會給排查的過程帶來不小的困難。

1.內部檢查

江蘇分局GLC-18F天氣雷達采用雙流危險天氣，制作短時天氣預報，保障機熱備形式，除天線公用外，其他發射機、接收機、饋線、伺服等都是雙路備份。在此情況下，為了排查內部干擾，在晴朗天氣關閉雷達高壓的情況下，對雷達雙機進行互相切換檢測，發現在330度—340度方向上干擾信號依舊存在。由此基本上排除雷達硬件本身異常帶來的信號干擾。

1.外部信號檢測

排除雷達內部干擾后，基本上重心放在外部信號的干擾上。機場附近的環境本身較為復雜，給外部干擾信號的檢測工作帶來一定的難度。為了準確捕獲干擾信號的頻率和帶寬范圍，我們在天線信號進入接收機前，利用頻譜儀對信號進行捕獲和分析，結果如圖2所示。

由捕獲的信號波形分析后可以看出此信號帶較寬，最終一致判斷干擾信號應為非法改制的監控網橋，且具有一定高度及較大功率。根據干擾信號的特征， 在雷達周邊1公里、5公里、10公里、20公里以及 30公里處分別進行大范圍的信號探測。最終于距雷達站約27公里處的工地附近測得 -76dbm的5400MHz 穩定信號，穩定信號圖如圖3所示。

經過反復檢測后，鎖定工地其中某塔吊網橋為信號源。該塔吊距離地面100米，設備監測到其網橋發射信號的峰值發射功率達到-40dBm，當雷達處于低仰角掃描時，該信號能輕松進入雷達接收機，從而造成非雷達信號的顯示。經協調，對塔吊網橋進行了開關機實驗，確認雷達干擾信號隨塔吊網橋開關同步出現和消失，由此判定該工地網橋為此次雷達干擾的干擾源。

四、總結和建議

雷達信號的穩定和準確是雷達應用的基礎，一旦信號受到干擾，雷達的使用效率將大幅降低。近幾年，隨著監管手段的加強，安裝網絡監控的無線傳輸設備的工地越來越多，由于部分設備制造商對法律意識的淡薄，可改頻、無型號核準的“黑網橋”時有出現，亟待相關部門聯合出臺管理意見，進一步規范。

此外，隨著無線電業務的拓展，高頻段信號逐漸增多，以前我們自認為的安全對于現在已不再安全。尤其是現在天氣雷達的靈敏度越來越高，而工作仰角低，機場凈空環境的錯覺，即使遠距離如網橋等低功率波瓣集中的設備在一定高度上就可導致雷達工作異常。基于現狀， 天氣雷達廠家可利用信號識別編碼和軟件優化等手段加強自身抗干擾能力。

參考文獻

[1]白水成，張世昌，李崇福等. 新一代天氣雷（CB）發射機的檢測與維修[C]//第26屆中國氣象學會年會第三屆氣象綜合探測技術研討會分會場論文集.中國氣象學會 ，2009.

（作者單位：民航江蘇空管分局；作者簡介：鐘劉軍，生于1984年，男，碩士，工程師，研究方向：航空氣象探測設備）