多普勒天气雷达1.ppt

《多普勒天气雷达1.ppt》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、雷达气象学电子版（第二版）第四章多普勒天气雷达多普勒天气雷达除此之外，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。以前，用常规天气雷达进行的天气预报仅仅使用反射率因子资料。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。目录4.1多普勒效应与多普勒频移4.2多普勒雷达径向速度探测方法4.3影响速度谱宽的气象因子4.4距离折叠和速度折叠

2、4.5多普勒雷达的取样技术4.6多普勒天气雷达的应用4.7雷达数据质量控制多普勒效应(Dopplereffect/Dopplershift),1842年奥地利物理学家ChristianDoppler首先发现并加以研究而得名的，内容为：由于波源和接收者之间存在着相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化。4.1多普勒效应与多普勒频移多普勒频移（DopplerShift）是多普勒效应在无线电领域的一种体现。其定义为：由于发射机和接收机间的相对运动，接收机接收到的信号频率将与发射机发出的信号频率之间产生一个差值，该差值就是D

3、opplerShift。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（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。发射频率多普勒频移发射频率Vs多普勒频移对于一个采用10.5cm波长的多普勒天气雷达，传播频率是2,85×109Hz(2.85GHz)。一个以50kn速度运动的目标将产生487Hz的多普勒频移，是原始传播频率的2×10-5％。多普勒天气雷达通常不是直接测量多普勒频移，而是通过测量相继返回的脉冲对之间的位相差来确定目

4、标物的径向速度。假设多普勒雷达发射脉冲的工作频率为f0，目标与雷达的距离为r，则雷达波发往目标到返回天线所经过的距离为2r。这个距离用波长来度量，相当个波长；用弧度来衡量相当于个弧度。若所发射的电磁波在天线处的位相为，那么电磁波被散射回到天线时的相位应是位相的时间变化率由于目标物的径向运动引起的雷达回波信号的频率变化，它就是多普勒频移或多普勒频率。多普勒频率与径向速度的关系移向雷达为正，远离雷达为负移向雷达为负，远离雷达为正径向速度简单地定义为目标运动平行于雷达径向的分量。它是目标运动沿雷达径向的分量，既可以向着雷达，也可以离开雷达。需

5、要记住的是：①径向速度总是小于或等于实际目标速度；②由WSR-88D测量的速度只是目标向着或离开雷达的运动；③当目标运动垂直于雷达径向或静止时径向速度为零。对于一个运动的目标，向着雷达运动或远离雷达运动所产生的频移量是相同的，但符号不同：径向速度多普勒雷达是通过直接测量多普勒频率来得到径向速度的吗?取两个连续的脉冲然后测量接收脉冲的相位，这种脉冲对位相变化可以比较容易并且比较准确地测量DΦ/dt实际上就是角速度=w=2πfd4.2多普勒雷达径向速度探测方法Pulse-PairMethod脉冲对方法假定当第一个脉冲遇到目标物时，该目标物距

6、雷达的距离为r，则该目标物产生的回波到达雷达时的位相为：一个脉冲重复周期PRT之后，第二个脉冲发出，当第二个脉冲遇到上述目标物时，该目标物距雷达的距离为r+Δr，则该目标物对于第二个脉冲的回波到达雷达时的位相为：于是，相继返回的两个脉冲之间的位相差为：最终得到的目标物沿雷达波束径向速度的表达式：事实上，雷达最终给出的径向速度是从多个脉冲对得到的径向速度的平均值，称为平均径向速度，而相应的标准差称为谱宽。通常采用几十对脉冲的平均得到平均径向速度。相干的几个概念相干波————两束振幅、频率和相位完全相同的电磁波称为相干波。它们相交时，将产生

7、干涉现象。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。相干接收机————具有能测量频率变化的接收机。频率变化的测量是通过接收到返回信号与原信号（即参考信号）比较而取得。全相干多普勒天气雷达————它的发射部分采用完全放大链，保证发射的高频相干。它的发射部分采用速调管或行波管。它相关性能好，地物消除能力强。脉间相干（也称为半相干或伪相干）多普勒天气雷达————它是通过对发射信号采样，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，消除地物的能力也差

8、些。脉间相干Vs全相干脉间相干：第一个脉冲与第二个脉冲的振幅、频率、初位相和偏振方向在允许的误差范围内，而第一个脉冲与第三个脉冲的差异己大于允许范围。全相干：第一个脉冲与第二个脉冲、与第三个脉冲到第n个脉冲