Calibre seus receptores de radar meteorológico usando o R&S®SMB100A

Sua tarefa

Os meteorologistas usam equipamentos de radar meteorológico principalmente para analisar a estrutura dinâmica de nuvens individuais ou sistemas de nuvem, bem como para a medição exaustiva e contínua de precipitação. Um parâmetro importante para previsões de tempo exatas é a taxa de intensidade de precipitação ou chuva que é medida por radares meteorológicos.

Embora o equipamento de radar não possa medir a intensidade da precipitação diretamente, ele pode medir a refletividade. Reflectividade é uma unidade para a secção transversal de retroespalhamento de alvos e é proporcional à energia que é retroespalhada de todas as partículas de dispersão no feixe de radar para a antena. Quanto maior for o número e o tamanho das gotas de chuva no ar, maior será a refletividade.

A determinação quantitativa da refletividade é basicamente uma medição de duas portas com o transmissor do radar como fonte de sinal e o receptor como medidor de potência seletiva. O fator de transmissão do trajeto do transmissor até o receptor pode ser calculado a partir da potência transmitida conhecida (Pt) e da potência recebida medida (Pr). Este fator de transmissão inclui a refletividade do alvo, o ganho da antena e o fator de atenuação do trajeto da antena até o alvo do radar. Como o ganho da antena e a perda de transmissão são conhecidos, a refletividade pode ser calculada.

Os transmissores de radar normalmente geram uma potência de saída suficientemente precisa para determinar a refletividade. Isso é mais difícil com receptores. Em geral, eles podem monitorar as alterações de nível com alta precisão, mas são caracteristicamente muito imprecisos para medir os níveis absolutos.

A precisão necessária para esta medição pode ser obtida calibrando regularmente estes receptores com uma fonte de sinal que tem um nível de saída de alta precisão. O equipamento de radar meteorológico calibrado é indispensável para determinar com precisão a probabilidade de precipitação, bem como a densidade da chuva, neve ou neblina.

Solução de teste e medição

O gerador de sinal analógico R&S®SMB100A fornece níveis de saída muito precisos para a calibração dos receptores de radar meteorológico.

Para a calibração, o R&S®SMB100A é colocado em loop usando um acoplador direcional (acoplador de 16 dB) na linha de recepção do radar meteorológico.

Um atenuador de 3 dB deve ser inserido entre a porta de acoplamento do acoplador direcional e o R&S®SMB100A para melhorar a correspondência de impedância. A atenuação total da saída do R&S®SMB100A para a entrada do receptor do radar deve ser conhecida para que possa ser levada em consideração ao configurar o nível do R&S®SMB100A. Essa atenuação, que é medida precisamente durante a instalação, é de quase exatamente 20 dB – um resultado da perda de transmissão do acoplador direcional, atenuador e das perdas do cabo. Portanto, o nível do R&S®SMB100A varia de +10 dBm a –90 dBm para cobrir o intervalo de –10 dBm a –110 dBm, que é ideal para a maioria dos receptores de radar.

Durante a calibração do receptor, o transmissor do radar é desligado e o R&S®SMB100A gera o sinal de calibração na frequência e nível necessários. O nível de sinal medido pelo receptor é lido e comparado com o nível de calibração para calcular um valor de correção. Como os receptores normalmente apresentam uma excelente precisão de nível relativo, basta realizar uma calibração de dois pontos onde os valores de correção do receptor são calculados e salvos para um nível alto, por exemplo, –10 dBm, e um nível baixo, por exemplo, –70 dBm.

Se necessário, mais de dois pontos de calibração podem ser utilizados. Até mesmo o limite inferior de sensibilidade do receptor, por exemplo, –110 dBm, pode ser atingido com o R&S®SMB100A. Após a calibração, o R&S®SMB100A é desligado e o equipamento de radar fica pronto para o funcionamento regular. Os intervalos de calibração dependem da estabilidade do receptor e normalmente são de um mês.

O R&S®SMB100A oferece uma precisão de nível medida de < 0,1 dB (a 5,62 GHz e na temperatura ambiente) para os níveis de saída relevantes. Além disso, sua frequência máxima de saída de 12,75 GHz permite calibrar até a banda de frequência X. Sendo assim, o R&S®SMB100A é a fonte de alta precisão ideal para calibrar a medição de nível absoluta dos receptores de radar meteorológico.

Para os requisitos de desempenho ainda mais exigentes, o gerador de sinal analógico de última geração R&S®SMA100A, que fornece excelente pureza de espectro, pode ser utilizado.