天气雷达简介

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1、天气雷达简介 日期：2005-6-823:20:51    来源:韶关雷达网  编辑：DEEP 一、概 述   天气雷达是探测大气中气象变化的千里眼、顺风耳。天气雷达通过间歇性地向空中发射电磁波（脉冲），然后接收被气象目标散射回来的电磁波（回波），探测400多千米半径范围内气象目标的空间位置和特性，在灾害性天气，尤其是突发性的中小尺度灾害性天气的监测预警中发挥着重要的作用。   天气雷达主要由天线、馈线、伺服、发射机、接收机、信号处理、产品生成、显示终端等组成。   天线：发射/接收电磁波   馈线：传导电磁波   伺服：天线等

2、的运转   发射机：产生电磁波    接收机：接收处理电磁波   信号处理：处理回波信息   产品生成：根据算法，生成应用产品/控制雷达   显示终端：显示产品、控制雷达     目标距离的测定：由电磁波的传播速度(近似v=c)和探测脉冲与回波信号之间的时间间隔Δt来确定。                  r=cΔt/2                                                     (1.1)   通常，时间间隔以μs为单位，故上式可写成：     r=0.15Δt (km)或r=15

3、0Δt  (m)             (1.2)  目标方位角和仰角的测定:目标的方位角和仰角的测定是依靠天线的方向性来实现的。天气雷达的天线具有很强的方向性，它能将探测脉冲的能量集中地向某一方向发射。同样，它也只能接收沿同一方向来的回波信号。所以，只有当天线对准目标时，才能接收到目标的回波信号。根据这一原理，当发现目标时，天线所在的方位角和仰角就是目标相对于雷达的方位角和仰角。    目标特性的测定:气象目标对雷达电磁波的散射是雷达探测大气的基础。    降水回波：云、降水粒子的散射。随相态、几何形状不同而异，雷达回波功率

4、是由有效照射体积内所有气象目标产生的。    晴空回波：在大气中的无云区或很小粒子所组成的云区探测到回波。气象条件两种：一是大气中存在折射指数不均匀的区域，即湍流大气造成了对雷达波的散射；二是分层大气中存在折射指数垂直梯度很大的区域，即大气对雷达波造成了镜式反射。多普勒速度探测：多普勒雷达发射出的电磁波，遇到运动的目标物后，返回信号产生频率漂移，从而可导出目标物相对于雷达运动的径向速度。   假设目标物的径向速度为υ，脉冲重复周期为T，则在后一个发射脉冲的时刻，目标物和雷达之间的距离将比前一个发射脉冲发射时变化了υT的距离，这个

5、脉冲发射回来时在空中的传播距离将有2υT的变化。由于目标物的径向运动而引起的信号的频率变化，目标物的径向运动速度υ称为多普勒速度。二、云雨雷达   云雨雷达顾名思义，就是以云、雨等降水粒子为探测目标的一类气象雷达。与现代多普勒雷达不同的是，云雨雷达只关心云、雨、雹等粒子的产生及降水的形成、维持、发展和消散的过程，因此，俗称“常规天气雷达”。常规天气雷达的测云能力   雷达测云能力取决于雷达的技术参数和气象目标的强弱、途中介质的衰减，以及雷达发出的探测脉冲是否能照射到该气象目标。   普通的云由于云滴的直径很小，不足以产生足够的回

6、波功率而很难探测到。那么，什么样的云才能探测到呢？实践表明：发射3厘米、5厘米、10厘米波长的常规天气雷达除了难以探测到云体体积或云滴较小的淡积云和毛卷层云外，其它的云在近距离上是可以探测到的。为增大雷达测云的能力，可以采用更短波长的雷达，如1.25厘米和0.86厘米波长的雷达来增大云滴的散射能力。  常规天气雷达的测雨能力：天气雷达的测雨能力，通常用某一距离处的最小可测雨强，或某一降水强度的最大探测距离来表示。探测零星对流性降水时，（途中大气衰减）3厘米的雷达探测不到100千米以远小于每小时0.5毫米以下的弱降水；5厘米雷达探

7、测不到200千米以远小于每小时0.5毫米以下的弱降水当雷达站处在大范围均匀降水区中时，（途中大气和降雨衰减），在每小时1毫米的降水条件下，3厘米的雷达只能探测到半径为100多千米的范围，5厘米雷达可探测到300多千米的范围。三、脉冲多普勒天气雷达   探测原理：脉冲多普勒雷达发射机产生大部分功率通过天线转换开关到达雷达天线，一小部分功率从发射机进入混频器，与本振在混频器中相混合，然后输出中频信号，传送到相干振荡器。回波信号被雷达天线接收后，也与本振相混合，产生一个具有回波信号相位特征的中频，经过放大后，在相位鉴别器中与来自相干振

8、荡器的中频信号进行比较，得出这两个信号的相位差。根据接连的两个回波脉冲之间相位差的变化率，即可得出多普勒频移   最大不模糊速度：由于接连两个回波信号的相位差，是2π的周期性函数，当相位差超过2π时，就难以确定其值究竟是多少。而当相位差有正有负时，为了准确地确定