天气雷达的基本工作原理和参数

《天气雷达的基本工作原理和参数》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章天气雷达基本工作原理及主要设备、参数第一章天气雷达的基本工作原理和主要设备、主要参数重点掌握：多普勒天气雷达最大不模糊速度及距离、多普勒频率参数：PRF、PRT、h、θ、Vr、Vrmax、Rmax、τ、fD及各计算公式一、天气雷达的基本工作原理二、天气雷达的组成和主要技术参数1、天气雷达的组成2、主要技术参数三、多普勒天气雷达工作原理1、多普勒天气雷达概述2、多普勒雷达探测原理1）、多普勒效应2）、多普勒频率3）、多普勒频率与目标物径向速度的关系4）、多普勒天气雷达原理方框图3、回波信号的多普勒频谱分析4、多普勒天气雷达的最大

2、不模糊速度与最大不模糊距离（包括：Vr、VT互求）5、速度模糊现象的主观识别6、速度退模糊方法一、天气雷达工作原理天气雷达间歇性地向空中发射电磁波列（称为探测脉冲），它以近似直线的路径和接近光速在大气中传播，在传播的路径上，若遇到了气象目标物，脉冲电磁波被气象目标物散射，其中散射返回雷达的电磁波（称为回波信号，也称为后向散射）在屏幕回波图上显示出气象目标的空间位置和特征天气雷达原理示意图天气雷达组成框图天气雷达主要技术参数1、波束宽度θ2、天线增益G3、天线有效面积Ac4、脉冲长度h、脉冲宽度τ5、脉冲重复周期T(PRT)6、脉冲重复频率

3、PRF7、最大探测距离Rmax、天气雷达波段、频率、波长关系表波段频率(千兆赫)波长(厘米)备注K12-402.5-0.75测非降水云X8-124-2.5探测降水C4-88-4探测降水S2-415-8探测降水常用天气雷达的主要技术参数波束宽度天线增益G雷达的PPI扫描方式PPI显示结果的空间分布多普勒天气雷达工作原理多普勒天气雷达常规数字化天气雷达利用的是降水回波的幅度信息，即利用信号强度来探测雨区的分布、强度、垂直结构等。多普勒天气雷达除常规天气雷达功能之外，还可利用降水回波频率与发射频率之间变化的信息来测定降水粒子的径向速度，并通过此

4、推断风速分布，垂直气流速度，大气湍流，降水粒子谱分布，降水中特别是强对流降水中风场结构特征。常规天气雷达仅能提供反射率因子资料。多普勒天气雷达将提供两种附加的基本资料，径向速度和速度谱宽，它们将增强对强风暴的探测能力，也能改进对中尺度和天气尺度系统的预报。多普勒效应多普勒效应是奥地利物理学家J.Doppler1842年首先从运动着的发声源中发现的现象，定义为“当接收者或接收器与能量源处于相对运动状态时，能量到达接收者（器）时频率的变化”。一个例子是：当一辆紧急的火车（汽车）鸣着喇叭以相当高的速度向着你驶来时，声音的音调（频率）由于波的压缩

5、（较短波长）而增加。当火车（汽车）远离你而去时，这声音的音调（频率）由于波的膨胀（较长波长）而减低。相干波:两束振幅、频率和相位完全相同的电磁波称为相干波。相干发射：发射出振幅、频率和相位完全一样的脉冲波，所以各个脉冲之间是相干的。全相干多普勒天气雷达：它的发射主控信号频率由稳定的晶体振荡器产生，保证发射的高频相干。它的相干性能好，地物消除能力强。半相干（伪相干）多普勒天气雷达：它是通过对发生信号采样，与本振混频以及锁相技术，以保证中频相干，达到测量频率变化，它的发射部分采用同轴磁控管。它的相干性能差，消除地物的能力较全相干多普勒天气雷达

6、差。自相干多普勒天气雷达结构框图全相干多普勒天气雷达结构框图fo发射脉冲的载频fd多普勒频率发射频率多普勒频移发射频率Vs多普勒频移1、雷达数据采集系统（RDA）2、雷达产品生成子系统（RPG）3、主用户处理器子系统（PUP）中国新一代天气雷达系统简介雷达的三部分RPGRDAPUP雷达站气象台值班室雷达数据采集系统（RDA）采用脉冲多普勒体制的全相干系统速调管放大、高功率全相干发射机窄波束低旁瓣的天线低噪声宽动态范围的相干接收机多参数的信号处理器主要参数的自动检测发射机取得雷达数据的第一步是发射一个射频f0信号。这主要由速调管放大器（相当

7、于老式雷达中的的磁控管）来完成。该放大器产生一个高功率（峰值功率750kw）非常稳定的10厘米的射频（f0）脉冲。在这里稳定是非常重要的，产生的每个脉冲必须具有相同的初位相以保证回波信号中的多普勒信息能够被提取。一旦fd脉冲被产生，就被送到天线。全相干发射机天线天线是RDA的一个部件，它将发射机产生的RF信号以波束的形式发射到大气并接受返回的能量（粒子的后向散射能量）。WSR-88D雷达的天线仰角范围:-10~600。天线仰角的设置取决于天线的扫描策略（scanstrategy共有三种）、体扫模式（volumecoveragepatter

8、n：VCP）和工作模式（operationalmode分为晴空和降水两种模式）。雷达操作员不能手动调节天线仰角，天线仰角只能通过上述三要素预设。体扫模式(VCP:VolumeCoverPatt