R&S®SMB100A를 사용하여 기상 레이더 수신기 교정

목표

기상학자는 기본적으로 개별 구름 또는 구름계의 동적 구조를 분석하고, 정확하고 지속적으로 강수를 측정하기 위해 기상 레이더 장비를 사용합니다. 정확한 일기예보에서 중요한 파라미터는 기상 레이더가 측정하는 강수 강도 또는 강수 확률입니다.

레이더 장비가 강수 강도를 직접 측정할 수는 없지만 반사율을 측정할 수는 있습니다. 반사율은 타겟 단면의 후방 산란의 단위로, 안테나로 전송되는 레이더 빔의 모든 산란 입자에서 산란되는 에너지에 비례합니다. 공기 중 빗방울의 수와 크기가 클수록 반사율이 높습니다.

반사율의 정량적 측정법은 레이더 송신기를 신호 소스로, 수신기를 선택적 파워 미터로 사용하는 2포트 측정입니다. 송신기에서 수신기로 이어지는 경로의 투과 계수는 알려진 송신 전력(Pt)과 측정된 수신 전력(Pr)으로 계산할 수 있습니다. 이 투과 계수에는 타겟 반사율, 안테나 이득, 안테나-레이더 타겟 경로의 감쇠 계수가 포함됩니다. 안테나 이득과 전송 손실이 알려져 있으므로 반사율을 계산할 수 있습니다.

레이더 송신기는 일반적으로 반사율 확인에 충분히 정확한 출력을 발생하지만 수신기가 포함되면 어려워집니다. 일반적으로 수신기는 높은 정확도로 레벨 변동을 모니터링할 수 있지만, 절대적 레벨을 측정하는 데에는 특성상 매우 부정확합니다.

이러한 측정에 필요한 정확도는 정확한 출력의 신호 소스를 사용하여 수신기를 정기적으로 교정하여 얻을 수 있습니다. 교정된 기상 레이더 장비는 강수 확률 및 눈, 비, 안개 밀도를 정밀 확인하는 데 반드시 필요합니다.

T&M 솔루션

R&S®SMB100A Analog Signal Generator는 기상 레이더 수신기 교정을 위해 매우 정밀한 출력 레벨을 제공합니다.

교정을 위해 기상 레이더의 수신기 라인에 지향성 커플러(16dB 커플러)를 사용하여 R&S®SMB100A를 루프인합니다.

임피던스 매칭을 향상할 수 있도록 지향성 커플러와 R&S®SMB100A 사이의 커플링 포트에 3dB 감쇄기를 삽입해야 합니다. R&S®SMB100A 출력에서 레이더 수신기 입력으로의 총 감쇄를 먼저 확인해야 R&S®SMB100A의 레벨을 설정할 때 해당 감쇄를 고려할 수 있습니다. 설치 중 정밀 측정되는 이 감쇄는, 지향성 커플러, 감쇄기의 전송 손실 및 케이블 손실의 결과로 거의 20dB에 달합니다. 따라서 R&S®SMB100A의 레벨은 +10dBm ~ -90dBm으로, 대부분의 레이더 수신기에 최적인 -10dBm ~ -110dBm 범위를 지원합니다.

수신기 교정 중에는 레이더 송신기는 꺼지고, R&S®SMB100A가 필요한 주파수 및 레벨에서 교정 신호를 발생합니다. 수신기에서 측정한 신호 레벨을 읽고 교정 레벨과 비교하여 교정값을 계산합니다. 수신기는 일반적으로 상대적 레벨 정확도가 정확하므로 높은 레벨(예: -10dBm)과 낮은 레벨(예: -70dBM)을 위해 수신기의 교정값을 계산하고 저장하는 두 개 포인트 교정을 수행하는 데 충분합니다.

필요할 경우 두 개 이상의 교정 포인트를 사용할 수 있습니다. R&S®SMB100A에서는 수신기의 낮은 감도 한계(예: -110dBm)에도 도달할 수 있습니다. 교정 후에는 R&S®SMB100A를 끄고 레이더 장비를 정상 작동할 수 있습니다. 교정 간격은 수신기의 안정성에 따라 다르며, 일반적으로 1개월입니다.

R&S®SMB100A는 관련 출력 레벨에 대해 0.1dB 미만(5.62GHz 및 실온에서)의 측정된 레벨 정확도를 제공합니다. 뿐만 아니라 최대 출력 주파수인 12.75GHz에서는 X 주파수 대역까지 교정이 가능합니다. 따라서 R&S®SMB100A는 기상 레이더 수신기의 절대적 레벨 측정 교정에 적합하며, 매우 정확한 소스입니다.

더욱 높은 성능 요구 사항의 경우 뛰어난 스펙트럼 순도를 제공하는 R&S®SMA100A High-End Analog Signal Generator를 사용할 수 있습니다.