2第一章总论1-2

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1、第一章绪论1.1概述1.2天气雷达发展历史1.3天气雷达工作原理1第三节天气雷达工作原理21、雷达工作原理天气雷达的工作原理雷达主要组成与探测性能有关的一些雷达参数3天气雷达的工作原理基本原理同一般雷达：定向地向空中发射ZY电磁波列(探测脉冲)，R然后接收被气象目标散Hθ射回来的电磁波列（回φL波信号），并在荧光屏X（或计算机系统）上显R雷达实测距离,R=1/2Cδt示出来，从而确定气象L雷达回波距离,L=Rcos(θ)目标物的位置和特性。H雷达回波高度,H=Rsin(θ)(C=3*108m/s,1s

2、ec=106μs)φ=方位角，θ=仰角，δt=往返时间4雷达的测距原理雷达根据从开始发射无线电波到接收到目标物回波的时间间隔，来测定目标与雷达之间的距离。为了测定目标物的距离，一般雷达不是连续发射电磁波而是每隔一定的时间作一次短时间的发射。这种短5时间发射的无线电波叫脉冲波或简称无线电脉冲。6测距公式时间是秒基本公式：时间是公里微秒C=3*108m/s,1sec=106μs7雷达的测角原理雷达测量目标的方位角和仰角是依靠雷达天线的定向作用去完成的。定向天线的特点是它辐射的电磁波能量只集中在某一个方向上，此时

3、，其他的方向上没有或只有很少的发射能量。要精确地测出目标的方位角和仰角，就要求发射天线和接收天线同时指向同一目标。因此，在雷达工作过程中，要求接收天线必须与发射天线严格地同步运行，所以天线的传动系统十分复杂。在现代的脉冲雷达系统中，实际上是用同一个定向天线完成发射和接收的双重任务的。8雷达主要组成常规天气雷达的组成9现代天气雷达系统框图RDA：雷达数据采集系统RPG：雷达产品生成子系统10PUP：主用户处理系统1、定时器定时器是雷达的“指挥中心”。它实际上是一个频率稳定的脉冲信号发生器。定时器每隔一定

4、的时间间隔发出一个脉冲信号，它触发发射机，使发射机定时地产生强大的高频振荡脉冲并使阴极射线管同时开始作时间扫描。11２、发射机在定时器的控制下，发射机每隔一定的时间产生一个很强的高频脉冲，通过天线发射出去。12３、雷达天线雷达天线的作用是定向地辐射高频脉冲波和接收来自该方向的回波。气象上使用的雷达天线一般由两部分组成：天线辐射喇叭，把发射机产生的高频脉冲能量向外辐射。天线反射器，把来自辐射喇叭的脉冲电波，以很小的张角高度定向地向外反射。13天线的仰角：ψ14天线方位角θ15４、天线传动装置天线传动装置主

5、要包括两个部分，一部分是天线的转动系统，一部分是同步系统。天线转动系统的作用是：（1）使天线绕垂直轴转动，以便探测平面上的降水分布，或漏斗面上降水、云的分布；（2）使天线在某一方位上作上下俯仰，以便探测云和降水的垂直结构和演变。天线同步系统（也叫伺服系统）的作用是：使阴极射线管上不同时刻时间扫描基线的方位、仰角和相应时间天线所指的方位、仰角一致（即同步），从而使雷达荧光屏上出现的目标标志（用亮点或垂直偏移表示）的方位、仰角就是目标相对于雷达的实际方位、仰角。16５、天线转换开关因为雷达发射和接受的都是持续时

6、间极短（微秒量级）、间歇时间很长（千微秒量级）的高频脉冲波，这就有可能使发射和接收共用一根天线。天线转换开关的作用是：在发射机工作时，天线只和发射机接通，使发射机产生的巨大能量不能直接进入接收机，从而避免损坏接收机；当发射机停止工作时，天线立即和接收机接通，微弱的回波信号只进入接收机。17６、接收机雷达接收机的作用是将天线接收回来的微弱回波信号放大并变换成足够强的视频信号送往显示器产生回波标志。18７、显示器显示器是把雷达探测到的云、雨等目标及其相对于雷达的坐标位置(方位、距离、高度)、回波强度等显示出来的

7、装置。由于需要重点了解的情况不同，天气雷达经常使用的显示器有：平面位置显示器（PPI）距离高度显示器（RHI）等高平面位置显示器（CAPPI）19平面位置显示器(PPI)平面位置显示器是天气雷达应用得最多显示器，简称平显，也叫PPI(PlanPositionIndicator)。当天线仰角为００，天线围绕铅直轴转动时，平面位置显水器表示的是波束扫描平面上的降水分析。20距离高度显示器(RHI)为了解云、雨的形成和垂直结构情况，在天气雷达上还有一种常用的显示器——距离高度显示器。距离高度显示器简称高显或

8、RHI(RangHeightIndicator)。在高显中，横坐标表示云、雨目标的斜距，纵坐标是云雨目标的高度。2122距离仰角显示器(REI)距离仰角显示器是显示云和降水的垂直结构的显示器。由于距离高度显示器只能在低仰角下使用，如711雷达和7l3雷达在作距离仰角显示时，天线的最大仰角只分别为32０和29０，这样的仰角看不到近距离天顶附近的云雨情况，为了解近距离天顶附近的云雨情况横坐标为距离，纵坐和结构，某些天