江苏空管多普勒天气雷达信号干扰排查分析

摘要：多普勒天气雷达在民航机场的应用越来越广泛，当雷达故障或者回波信号异常时，将给民航空管一线的工作带来一定的影响。本文以江苏空管GLC-18F型天气雷达受到信号干扰时的排查过程为例，分享排查经验，供大家参考和交流。

关键词：多普勒天气雷达；干扰；信号源

一、引言

民航江苏空管分局的民航机场C波段多普勒天气雷达（以下简称GLC-18F天气雷达）是由南京恩瑞特实业有限公司为民航机场研制的新一代全相參脉冲多普勒天气雷达，于2014年7月正式投入运行。GLC-18F天气雷达为民航气象部门、管制部门和其他相关用户设计，可连续探测周边天气、处理和生成各种气象产品，用以指导业务运转，保证航空飞行安全，当雷达信号因内外部的因素而导致显示异常时，将对空管的运行一线造成一定的影响。本文分析了一次江苏空管分局天气雷达系统的信号异常的排查过程，仅供大家学习参考。

二、GLC-18F雷达特性及其在民航机场的应用

GLC-18F雷达在军用雷达和多普勒天气雷达设计研究的基础上，吸取C波段CINRADCB型、X波段天气雷达先进的BIT技术，实现通用化、系列化、模块化设计要求，使雷达设计与气象业务和气象研究的实际情况相结合，提升产品的使用性能。江苏空管整体雷达系统采用双机热备，具有较高的可靠性、稳定性、可维护性及全天候的连续工作能力， 具有自动数据采集、产品生成和显示、数据存储传输、运行监控和标校等功能。它是分析中小尺度天气系统，警戒强对民航飞行安全的有力工具[1]。

在江苏空管，GLC-18F雷达的主要服务群体是气象预报员、管制员以及部分机场单位。该雷达具有常规天气雷达探测降水回波的位置、强度等功能之外， 还以多普勒效应为基础，通过测定回波信号与发射信号相位差，进一步得出雷达电磁波照射体积内，降水粒子群相对雷达的平均镜像运动速度和谱宽，继而反演出大气风场、气流垂直速度的分布以及湍流的情况等，不仅如此，通过雷达系统的二次软件计算，可以最大化程度地提供更多的气象产品，给气象预报员的精准预报提供依据。而在雷雨等复杂天气条件下，空管管制员则可利用该天气雷达直观地实时扫描回波图，向机组提供直观的天气信息，同时以此为重要依据，提醒机组提前绕飞，从而在保证飞行安全的前提下又能提高运行效率， 是管制员不可或缺的工具。

三、GLC-18F雷达信号干扰分析

（一）现象

2019年下半年期间，江苏空管GLC-18F雷达不间断出现雷达信号因干扰而导致雷达回波异常的现象，受干扰频率为5400MHz，雷达工作仰角为1.5°，干扰持续时间为24小时，严重干扰区域集中在330度—340度。尤其在11月 25日到12月2日期间，异常信号的干扰尤为严重，在时间上无任何规律可寻，给雷达的运行造成了巨大的影响，同时也给空管一线的工作带来了一定的被动。受干扰时回波信号如下图所示，这种情况下，雷达的正常信号被淹没在干扰信号中，当在恶劣天气时，有用的信号将会被覆盖，从而失去雷达本身的作用。

（二）排查分析

天气雷达信号的干扰较为复杂，但来源主要分为内部和外部。内部主要是雷达馈线等部件异常，造成信号泄露等因素。而外部的干扰信号多为黑电台和网桥等信号干扰造成，无论是内部还是外部的干扰，都会给排查的过程带来不小的困难。

1.内部检查

江苏分局GLC-18F天气雷达采用双流危险天气，制作短时天气预报，保障机热备形式，除天线公用外，其他发射机、接收机、馈线、伺服等都是双路备份。在此情况下，为了排查内部干扰，在晴朗天气关闭雷达高压的情况下，对雷达双机进行互相切换检测，发现在330度—340度方向上干扰信号依旧存在。由此基本上排除雷达硬件本身异常带来的信号干扰。

1.外部信号检测

排除雷达内部干扰后，基本上重心放在外部信号的干扰上。机场附近的环境本身较为复杂，给外部干扰信号的检测工作带来一定的难度。为了准确捕获干扰信号的频率和带宽范围，我们在天线信号进入接收机前，利用频谱仪对信号进行捕获和分析，结果如图2所示。

由捕获的信号波形分析后可以看出此信号带较宽，最终一致判断干扰信号应为非法改制的监控网桥，且具有一定高度及较大功率。根据干扰信号的特征， 在雷达周边1公里、5公里、10公里、20公里以及 30公里处分别进行大范围的信号探测。最终于距雷达站约27公里处的工地附近测得 -76dbm的5400MHz 稳定信号，稳定信号图如图3所示。

经过反复检测后，锁定工地其中某塔吊网桥为信号源。该塔吊距离地面100米，设备监测到其网桥发射信号的峰值发射功率达到-40dBm，当雷达处于低仰角扫描时，该信号能轻松进入雷达接收机，从而造成非雷达信号的显示。经协调，对塔吊网桥进行了开关机实验，确认雷达干扰信号随塔吊网桥开关同步出现和消失，由此判定该工地网桥为此次雷达干扰的干扰源。

四、总结和建议

雷达信号的稳定和准确是雷达应用的基础，一旦信号受到干扰，雷达的使用效率将大幅降低。近几年，随着监管手段的加强，安装网络监控的无线传输设备的工地越来越多，由于部分设备制造商对法律意识的淡薄，可改频、无型号核准的“黑网桥”时有出现，亟待相关部门联合出台管理意见，进一步规范。

此外，随着无线电业务的拓展，高频段信号逐渐增多，以前我们自认为的安全对于现在已不再安全。尤其是现在天气雷达的灵敏度越来越高，而工作仰角低，机场净空环境的错觉，即使远距离如网桥等低功率波瓣集中的设备在一定高度上就可导致雷达工作异常。基于现状， 天气雷达厂家可利用信号识别编码和软件优化等手段加强自身抗干扰能力。

参考文献

[1]白水成，张世昌，李崇福等. 新一代天气雷（CB）发射机的检测与维修[C]//第26届中国气象学会年会第三届气象综合探测技术研讨会分会场论文集.中国气象学会 ，2009.

（作者单位：民航江苏空管分局；作者简介：钟刘军，生于1984年，男，硕士，工程师，研究方向：航空气象探测设备）