全固态多普勒天气雷达脉冲压缩技术研究

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1、X波段全固态多普勒天气雷达研究摘要：全固态多普勒天气雷达作为一种新型的雷达探测系统，它具有结构简单、可靠性高、使用维护方便等特点，但是输出峰值功率有限，所以需要采用脉冲压缩技术，但是增大时宽会增加雷达近距离盲区；脉冲压缩后的距离副瓣会影响弱信号的检测与定量精度；脉压加权处理后的主瓣展宽会降低雷达距离分辨力。本文介绍了一种自研的X波段全固态双线偏振多普勒天气雷达，并对其中的系统设计、脉冲压缩、补盲等关键技术进行了详细的论述。最后与其他类型雷达进行了对比观测和分析，结果表明该固态雷达能够探测150km范围内强于5dBz的降水回波。关键词

2、：全固态雷达、天气雷达、线性调频脉冲压缩、补盲ResearchofX-bandsolid-stateDopplerweatherradar(NanjingReasearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210013,China)Abstract：Solid-stateDopplerweatherradarisanewkindofweatherdetectionradarsystem，thesystemhassomecharacteristicssuchassimplestructur

3、e,reliability，convenientlymaintenanceandsoon.Becauseofpeakpower,pulsecompressionisusedinthesystem.Theblindspotofradarnear-fieldwillbecausedbywidepulse;therangesidelobeleakedbypulsecompressionwillimpactthedetectionofweakpoint.Therangeresolutionwillbereducedbymain-lobebr

4、oadeningInthispaper,thedesignofX-bandsolid-stateDopplerweatherradarofdual-linearpolarizationisdescribedandtheprimarytechnologyisdiscussed,forexample,dual-linearsystemdesign;pulsecompression;blindzonecompensation.theprecipitationdetectioncapabilityoftheX-bandradariscomp

5、aredwiththeMagnetronradarinafieldobservationcase．ItshowsthattheX-bandsolid-stateradarcandetectprecipitationechoesstrongerthan5dBzwithin150km.Keywords：solid-stateradar；weatherradar；LinearFMpulsecompression；Blindzonecompensation0引言多普勒天气雷达是现代气象综合观测系统中的一个重要工具，能够提供雷达反射率、径向风

6、速和速度谱等雷达基本数据，可以观测降水区中水平风场的结构，垂直气流的场结构等，测定降水位置和强度，降水内部气流的速度和流向。对高影响天气的研究，短期和临近预报以及气象灾害的预警发挥着重要的作用[1]。随着雷达技术的发展，雷达系统越来越复杂，对系统各组成部分要求也越来越高，尤其是对雷达发射机。现代雷达要求发射机能够发射相位全相参的信号，具有很高的频率稳定度，能产生复杂信号波形，适用带宽频率捷变雷达等[2]。自20世纪80年代以来，固态发射机已经有了飞速发展，其工作频率已经扩展到C波段和X波段。它具有高可靠性、高效率、寿命长和可维修性等

7、优点，应用前景广泛。全固态多普勒天气雷达采用全固态发射技术，无需系统预热时间，而且可以满足雷达发射复杂波形以及改善数据质量等要求，是目前国内最先进的多普勒天气雷达[3-5]。不过在当前技术条件下全固态多普勒天气雷达业务应用还面临许多挑战。目前一个固态组件提供的输出功率有限，为满足探测需要，一般会组合多个组件进行功率合成。要达到与速调管相当的输出功率水平，其组件数量将十分庞大而且价格昂贵。此时，将功率合成方式与脉冲压缩技术相结合，即能满足等效输出功率与距离分辨力要求又可控制组件规模与成本[6]。脉冲压缩技术是确保全固态雷达实现气象探测

8、的关键。本文以自研的全固态X波段双线偏振多普勒天气雷达为基础，对其中的关键技术进行了详细的论述，并与其它类型雷达进行了观测对比试验。1系统设计X波段全固态多普勒天气雷达采用全相参脉冲多普勒（PD）体制，系统主要由全固态发射机、低噪大动