新一代天氣雷達大修及技術升級規範
1.概述
新一代天氣雷達經過多年連續運行，可靠性在逐漸下降。隨著電子科技水平的飛速發展，雷達的性能和結構也需不斷優化，很多問題迫切需要解決。進入大修及技術升級期的雷達與同型號最新批次雷達在結構設計、電路設計、接口兼容性、所用模塊、器件等方面存在很大差異，雷達一旦出現故障，將給維護檢修帶來很多困難。通過大修及技術升級，不僅可以增強雷達系統接口的兼容性，縮短故障維修時間，提高雷達的可維修性，還可以排除因雷達運行時間過長，某些部件產生老化而存在的潛在威脅。總之，對雷達系統進行大修及技術升級，可實現雷達系統的整體優化，提高雷達系統的可靠性，有利於雷達的維護檢修，有利於逐步提高我國雷達網內同型號雷達的一致性，更好地發揮雷達網的監測、預警功能。
為延長雷達使用壽命，全面恢復並提高雷達系統整體技術性能，保證雷達的可靠性、可維修性、易使用性和探測精度等更好地滿足氣象業務應用和發展需求，在《新一代天氣雷達（CINRAD）大修標準》的基礎上，以2010年新修訂的《新一代天氣雷達系統功能規格需求書》和各型號雷達的技術條件為依據，制定本規範。大修及技術升級後，雷達技術性能、系統配置和技術指標應與2010年新修訂的《新一代天氣雷達系統功能規格需求書》保持一致，雷達系統整體實現優化配置。
2.雷達大修及技術升級條件
滿足下列條件之一的雷達需要大修及技術升級：
（1）現場測試後運行8年且累積運行時間5萬小時以上的雷達。
（2）工作不穩定，故障頻發，重要技術指標達不到要求；關重件已停產且無法獲取備件；需要統一技術狀態，以提高可維修性和一致性等，經專家論證同意大修及技術升級的雷達。
3.雷達大修及技術升級內容
雷達大修及技術升級須按照經中國氣象局職能管理部門批准的雷達大修及技術升級實施方案進行，應包含以下內容。
3.1 室外設備
對天線裝置、天線罩進行全面檢查、翻新，如有變形、鏽蝕、漏水、漏油等問題須修整，鏽蝕、變形嚴重的須更換。
更換波導固定阻流密封圈。檢查波導，若有氧化、鏽蝕、變形等現象，則返廠整修或更換。
檢查匯流環、旋轉關節，不符合要求的須更換。
機械傳動部分不符合要求的須更換。
檢測所有電機，性能不合格的須更換。
3.2 室內設備
室內設備要全部返廠進行大修及技術升級。所有分系統必須分解到模塊級。
3.2.1 機櫃、工作檯翻新，對結構件進行相應清潔、電鍍或烤漆處理，性能不良的更換。
3.2.2 接插件、大容量電解電容器、電位器、繼電器、接觸器、開關（波導轉換開關、鈕子開關、按鍵開關）、風機和連接線纜等全部更換；高電壓、大電流絕緣器件全部更換。對未更換的部件、器件，應作相應的技術處理，使其達到應有的技術指標要求。
3.2.3 更換冷卻絕緣油。檢測、維護電源變壓器、高壓變壓器、脈衝變壓器，不合格的須更換。
3.2.4 雷達系統各分機的通信方式、系統內計算機間的通信協議、雷達系統與外部的通信接口，參照同型號最新批次的雷達進行升級、改造。
3.2.5 檢測關重件，不符合要求的須更換。
3.2.6 壽命器件根據自身技術要求和大修及技術升級前的工作狀況決定是否更換。
3.2.7 雷達系統計算機全部更換。
3.2.8 重新裝配後的分系統按分機技術條件調試並達到應有的技術指標要求。
4.雷達大修及技術升級後的指標和要求
雷達大修及技術升級後應達到附件中規定的各項指標和要求。在雷達大修及技術升級實施方案中應對此項內容做出詳細描述。
5.申請程序及組織實施
5.1 雷達大修及技術升級由雷達所在省（區、市）氣象局向中國氣象局職能管理部門提出申請，經同意後方可組織實施。
5.2 雷達大修及技術升級由中國氣象局氣象探測中心組織，承修方實施，省級技術保障部門協助完成。
5.3 雷達大修及技術升級實施方案由承修方依據本規範與省級技術保障部門協商後提出，經中國氣象局氣象探測中心論證確認後，由雷達所在省（區、市）氣象局報中國氣象局職能管理部門審批，經同意後方可執行。
6.測試與驗收
6.1 測試依據
按照《新一代天氣雷達出廠驗收測試大綱》、《新一代天氣雷達現場驗收測試大綱》和雷達大修及技術升級合同執行。
6.2 驗收方式
由中國氣象局氣象探測中心按照《新一代天氣雷達出廠驗收測試大綱》、《新一代天氣雷達現場驗收測試大綱》和雷達大修及技術升級合同要求，組織出廠、現場驗收測試並向中國氣象局職能管理部門提交驗收測試報告。
7.技術保障
7.1 承修方負責大修及技術升級雷達的拆卸、運輸、安裝、調試和標定工作，省級技術保障部門協助。
7.2 承修方為使用方提供大修及技術升級後更新的隨機技術資料。
7.3 承修方為使用方提供最新版本的軟體系統。
7.4 在現場安裝調試期間，承修方對使用方進行相應的技術培訓。
7.5 自現場測試驗收之日起，承修方負責對大修及技術升級後的雷達整機保修一年。若對關重件進行了更換，則按雷達大修及技術升級合同規定執行；若未對關重件進行更換，則延續原合同的保修規定。
8.計劃和進度要求
雷達大修及技術升級應在合同籤訂後6個月內完成，原則上在汛期不安排雷達大修及技術升級。
附件：
S波段新一代天氣雷達大修及技術升級後的技術指標
項目 | 技術指標 | 備註 | |
|---|---|---|---|
1.天線罩 | |||
直徑 | 10～12m | ||
工作頻率 | 2.7～2.9GHz | ||
射頻損失（雙程） | ≤0.3dB（2800MHz） | ||
引入波束偏差 | ≤0.03° | ||
引入波束展寬 | ≤0.03° | ||
抗風能力（陣風） | 60m/s能工作 80m/s天線不受損壞 | ||
2.天線 | |||
反射體直徑 | 8～9m | ||
功率增益 | ≥44dB（2800MHz） | ||
波束寬度 | H面 | ≤1.0° | |
E面 | ≤1.0° | ||
天線水平度 | ≤60″ | ||
第一副瓣電平 | ≤-29dB | ||
遠端副瓣電平（±10°以外） | ≤-40dB | ||
極化方式 | 線性水平 | ||
饋線損耗 | ≤1.5dB | ||
3.天線伺服裝置 | |||
天線掃描方式 | PPI、RHI、體掃、任意指向 | ||
天線轉動範圍 | 方位角轉動範圍 0～360° 仰角轉動範圍 -2～90° | ||
天線掃描範圍 | PPI 0～360°連續掃描 RHI -2～30°往返掃描 | ||
天線掃描速度 | PPI 0～36°/s可調 RHI 0～12°/s可調 | ||
天線控制方式 | 1.預置全自動 2.人工幹預自動 3.本地手動控制 | ||
天線定位精度 | 方位、仰角均應≤0.2° | ||
天線控制精度 | 方位、仰角均應≤0.1° | ||
天線控制字長 | ≥14位 | ||
角碼數據字長 | ≥14位 | ||
4.發射機 | |||
工作頻率 | 2.7～2.9GHz | ||
脈衝功率 | ≥650KW | ||
脈衝寬度 | 1μs或1.57μs | ||
4μs或4.7μs | |||
脈衝重複頻率 | 300～1300Hz（窄脈寬） 300～450Hz（寬脈寬） | ||
參差重複頻率比 | 2/3 、3/4 | ||
發射空度比 | ≥0.002 | ||
速調管壽命 | ≥5000小時 | ||
發射機輸出極限改善因子 | ≥52dB | ||
發射機輸入極限改善因子 | ≥55dB | ||
發射頻譜帶外抑制 | 符合有關國家標準規定 | ||
5.數字中頻接收機/信號處理 | |||
數字中頻頻率 | 廠家自定 | ||
數字中頻帶寬 | 廠家自定 | ||
接收機動態範圍 | ≥95dB | A/D採樣前端 | |
接收系統動態範圍 | ≥85dB | 在雷達系統終端測試 | |
擬合直線斜率 | 1±0.015 | ||
擬合均方根誤差 | ≤0.5dB | ||
接收機噪聲係數 | ≤4.0dB | 在雷達系統終端測試 | |
地物對消能力 | ≥50dB | ||
最小可測信號功率 | ≤-107dBm（1.0μs） | 典型值 | |
≤-113dBm（4.0μs） | 典型值 | ||
信號處理方式 | FFT和PPP | ||
庫長 | 150m 250m | 根據脈寬設定 | |
庫數 | |||
強度 | 3000 1800 | 對應最大距離450km | |
速度及譜寬 | 1667 1000 | 對應最大距離250km | |
6.系統功能及控制 | |||
系統相位噪聲 | ≤0.15° | ||
自動標定功能 | 程序控制下的自動標定，在每個體掃開始前進行，同時實時記錄發射機功率 | ||
二次回波消除 | 利用相位編碼等技術 | ||
掃描表 | 除規定的VCP表外，提供2種用戶自定義體掃表，最大可設置30個仰角數據，設置的仰角範圍為-0.5°～+90° | ||
基數據組成 | |||
狀態信息 | 雷達狀態信息表 | ||
標定信息 | 標定結果 | ||
強度、速度和譜寬 | 探測的三個參量 | ||
徑向數據流傳輸 | 在雷達控制部分，提供每十個徑向數據實時傳輸數據的接口，便於第三方軟體處理雷達數據，數據為基數據組成中的要求。 | 用戶方提出具體要求 | |
定標精度檢查 | |||
強度定標檢查 | ≤1dB | ||
速度測量檢查 | ≤1m/s | ||
系統運行工作日誌 | |||
系統狀態日誌 | |||
系統自動定標日誌 | |||
報警與故障日誌 | |||
操作記錄日誌 | |||
雷達網系統監控所需的參數信息。 | |||
雷達系統適配數據分類管理 | |||
7.保障性要求 | |||
平均無故障時間 | ≥600小時 | ||
平均修復時間 | ≤0.5小時 | ||
組件 | 組件為雷達設備的可更換單元（LRU)，在大型組件中應劃分出最小可更換單元，並對最小可更換單元進行劃分。 | ||
現場更換要求 | 現場更換一般情況下為組件一級，對於大型組件，應提供最小可更換單元。 | ||
診斷程序 | 應提供可現場/遠程控制的診斷程序，程序應可以判斷95%的組件故障和檢測99%的組件性能。可通過有關接口，如LAN，電話線進行遠程診斷。 | ||
信號流圖 | 應提供系統每個組件及其內部最小可更換單元的信號輸入/輸出波形和參數，以及其他重要部件的參數。 | ||
備件 | 應對系統備件採用條形碼管理方式，每個部件都應具有唯一的部件號和流水號。當備件中的個別元件採用新型號時，應當對整個備件的輸入/輸出關係無任何影響。 | ||
機內狀態監控 | 機內應提供每個組件的狀態信息，以表明該組件是否處在正常工作狀態，該狀態信息應可經過監控系統傳送至計算機。狀態信息應採用標準化方式。 | ||
在線監測程序 | 可以根據不同的狀態信息進行綜合判斷，確定雷達的工作狀態。 | ||
簡易測試工裝 | 廠家應提供簡易測試工裝，可對疑難症狀定位在組件一級。 | ||
現場維護/診斷手冊 | 廠家提供的現場維護/診斷手冊，應提供嚴格的操作步驟和相應的診斷軟體，並給出綜合判斷結論，對於最小可更換單元的故障定位應達到100%。 | ||
有限壽命器件工作時間記錄 | 雷達設備的有限壽命器件主要有速調管、TR管等，對這些器件在工作時間的使用應有時間記錄裝置，這些信息應加到監控信息中，並反映到計算機的記錄中。 | ||
8.培訓要求 | |||
廠家應提供隨機配套的教學錄像。 | |||
廠家應提供不少於兩周的現場機務培訓。 | |||
C波段新一代天氣雷達大修及技術升級後的技術指標
項目 | 技術指標 | 備註 | ||
|---|---|---|---|---|
1.天線罩 | ||||
直徑 | ≥5.5m | |||
工作頻率 | 5.3～5.5GHz | |||
射頻損失（雙程） | ≤0.3dB（5400MHz） | |||
引入波束偏差 | ≤0.03° | |||
引入波束展寬 | ≤0.03° | |||
抗風能力（陣風） | 60m/s能工作 80m/s天線不受損壞 | |||
2.天線 | ||||
反射體直徑 | 4.5m | |||
功率增益 | ≥43.0dB（5400MHz） | |||
波瓣寬度 | H面 | ≤1.0° | ||
E面 | ≤1.0° | |||
天線水平度 | ≤60″ | |||
第一副瓣電平 | ≤-29.0dB | |||
遠端副瓣電平（±10°以外） | ≤-40.0dB | |||
極化方式 | 線性水平 | |||
饋線損耗 | ≤1.5dB | |||
3.天線伺服裝置 | ||||
天線掃描方式 | PPI、RHI、體掃、任意指向 | |||
天線轉動範圍 | 方位角轉動範圍 0～360° 仰角轉動範圍 -2～90° | |||
天線掃描範圍 | PPI 0～360°連續掃描 RHI -2～30°往返掃描 | |||
天線掃描速度 | PPI 0～36°/s可調 RHI 0～12°/s可調 | |||
天線控制方式 | 1.預置全自動 2.人工幹預自動 3.本地手動控制 | |||
天線定位精度 | 方位、仰角均應≤0.2° | |||
天線控制精度 | 方位、仰角均應≤0.1° | |||
天線控制字長 | ≥14位 | |||
角碼數據字長 | ≥14位 | |||
4.發射機 | ||||
工作頻率 | 5.3～5.5GHz | |||
脈衝功率 | ≥250kW | |||
脈衝寬度 | 0.8μs或1μs | |||
2μs或2.5μs | ||||
脈衝重複頻率 | 300～1300Hz(1.0μs) | |||
300～450Hz（2.0μs） | ||||
參差重複頻率比 | 3/2、4/3 | |||
發射空度比 | ≥0.002 | |||
速調管壽命 | ≥5000小時 | |||
發射機輸出極限改善因子 | 優於49.0dB | |||
發射機輸入極限改善因子 | 優於52.0dB | |||
發射頻譜帶外抑制 | 符合有關國家標準規定 | |||
5.數字中頻接收機 | ||||
數字中頻頻率 | 廠家自定 | |||
數字中頻帶寬 | 廠家自定 | |||
接收機動態範圍 | ≥95dB | A/D採樣前端 | ||
接收系統動態範圍 | ≥85dB | 在雷達系統終端測試 | ||
擬合直線斜率 | 1±0.015 | |||
擬合均方根誤差 | ≤0.5dB | |||
地物對消能力 | ≥46dB | |||
接收機噪聲係數 | ≤4.0dB | 在雷達系統終端測試 | ||
最小可測信號功率 | ≤－107.0dBm(1us寬帶) ≤－110.0dBm(2us窄帶) | 典型值 | ||
信號處理方式 | FFT和PPP | |||
庫長 | 125m 150m | 根據脈寬設定 | ||
庫數 | ||||
強度 | 3600 3000 | 對應最大距離450km | ||
速度及譜寬 | 2000 1700 | 對應最大距離250km | ||
6. 系統功能及控制 | ||||
系統相位噪聲 | ≤0.3° | |||
自動標定功能 | 程序控制下的自動標定，在每個體掃開始前進行，同時實時記錄發射機功率 | |||
二次回波消除 | 利用相位編碼等技術 | |||
掃描表 | 除規定的VCP表外，提供2種用戶自定義體掃表，最大可設置30個仰角數據，設置的仰角範圍為-0.5°～+90° | |||
基數據組成 | ||||
狀態信息 | 雷達狀態信息表 | |||
標定信息 | 標定結果 | |||
強度、速度和譜寬 | 探測的三個參量 | |||
徑向數據流傳輸 | 在雷達控制部分，提供每十個徑向數據實時傳輸數據的接口，便於第三方軟體處理雷達數據，數據為基數據組成中的要求。 | 用戶方提出具體要求 | ||
定標精度檢查 | ||||
強度定標檢查 | ≤1dB | |||
速度測量檢查 | ≤1m/s | |||
系統運行工作日誌 | ||||
系統狀態日誌 | ||||
系統自動定標日誌 | ||||
報警與故障日誌 | ||||
操作記錄日誌 | ||||
雷達網系統監控所需的參數信息。 | ||||
雷達系統適配數據分類管理 | ||||
7.保障性要求 | ||||
平均無故障時間 | ≥600小時 | |||
平均修復時間 | ≤0.5小時 | |||
組件 | 組件為雷達設備的可更換單元（LRU)，在大型組件中應劃分出最小可更換單元，並對最小可更換單元進行劃分。 | |||
現場更換要求 | 現場更換一般情況下為組件一級，對於大型組件，應提供最小可更換單元。 | |||
診斷程序 | 應提供可現場/遠程控制的診斷程序，程序應可以判斷95%的組件故障和檢測99%的組件性能。可通過有關接口，如LAN，電話線進行遠程診斷。 | |||
信號流圖 | 應提供系統每個組件及其內部最小可更換單元的信號輸入/輸出波形和參數，以及其他重要部件的參數。 | |||
備件 | 應對系統備件採用條形碼管理方式，每個部件都應具有唯一的部件號和流水號。當備件中的個別元件採用新型號時，應當對整個備件的輸入/輸出關係無任何影響。 | |||
機內狀態監控 | 機內應提供每個組件的狀態信息，以表明該組件是否處在正常工作狀態，該狀態信息應可經過監控系統傳送至計算機。狀態信息應採用標準化方式。 | |||
在線監測程序 | 可以根據不同的狀態信息進行綜合判斷，確定雷達的工作狀態。 | |||
簡易測試工裝 | 廠家應提供簡易測試工裝，可對疑難症狀定位在組件一級。 | |||
現場維護/診斷手冊 | 廠家提供的現場維護/診斷手冊，應提供嚴格的操作步驟和相應的診斷軟體，並給出綜合判斷結論，對於最小可更換單元的故障定位應達到100%。 | |||
有限壽命器件工作時間記錄 | 雷達設備的有限壽命器件主要有速調管、TR管等，對這些器件在工作時間的使用應有時間記錄裝置，這些信息應加到監控信息中，並反映到計算機的記錄中。 | |||
8.培訓要求 | ||||
廠家應提供隨機配套的教學錄像。 | ||||
廠家應提供不少於兩周的現場機務培訓。 | ||||