文档介绍：class 2天气雷达的发展 1. 雷达是利用物体对雷达波的散射来发现目标、鉴别目标属性、测定目标参数的设备。什么是RADAR:RAdio Detect And Ranging,无线电探测与测距。现在以远远超出了原定的含义,雷达不仅可以确定目标的位置,还可以获得目标的速度、形态以及更广泛的信息。 2. 天气雷达观测属于非常规观测..... ,属于主动有源遥感...... ,观测平台有固定和移动之分。 3. 气象雷达根据观测对象的不同有不同种类:测雨雷达、云雷达、测风雷达、声雷达(测气温)和激光雷达(测大气成分)等。测雨雷达的优点:高时空分辨率、是唯一能观测降水三维结构的工具,缺点:观测范围有限。 4. 我国天气雷达的发展由模拟.. 到数字化... 再到多普勒... 。 class3雷达的组成及探测原理 ....... 产生周期性触发信号,控制着PRF,保证雷达各部分同步工作。调制解... 调器.. 可以确定调制脉冲宽度.... 。发射机... 产生高频电磁辐射由波导管送到天线。天线.. 具有方向性,可以定目标方位;其角分辨率取决于发射的波束宽度,波束宽度又与电磁波频率和反射体的大小有关。转换开关.... 用于雷达在发射和接收两种状态间切换,保护接收机... 免受发射机产生的高能量电磁波的损害。 (1) (2)脉冲重复频率(PRF):雷达发射讯号的频率,也就是发射机每秒钟发射的脉波个数。重复周期(T):PRF的倒数,相邻脉冲间的时间。 PRF与最大可测距离有关:R max=c/2PRF,其中c是光速。实际中为了给观测留有余地,一般重复周期T=(1+25%)2R max/c。(3)脉冲宽度(时间量纲τ):探测脉冲的振荡持续时间,也称为发射讯号之延时。值越大, 但空间分辨率越低。有降水时用较小的τ,晴空探测是用较大的τ。脉冲长度(h):一个探测脉冲在空间所占的长度,h= cτ(4)发射功率:发射机输出的高频振荡功率。有脉冲功率和平均功率两种表示方式,含义有别。脉冲功率(Pt): /2 /2 1 () tP W t dt ??????平均功率( tP ):脉冲功率在一个周期的平均值。/2 /2 1 () T t T P W t dt T ??? W是功率的瞬时值。Pt与 tP 的关系有 PRF tt PP ??最小可测功率:表示接收机能接收到的最小信号强度,反映接收机的灵敏度。 (G):天线增益是指天线反射器所指的特定方向所接收之能量与在该点一个各向同性天线所接收之能量两者的比值。(上述之特定方向所指的是波束轴之中心,即存在最大能量的那点)。增益用分贝(dB)来衡量,是无量纲量。 1 2 10lg p G p ???????,其中p1是空间中某点实际测出的能量,p2是使用各向同性辐射器在该点所测出的能量。天线增益的大小与雷达波长和天线尺寸有关,要达到相同的角分辨率,长波段雷达需要更大的天线。 :波束之两半功率点间之夹角。与天线增益有关,一般天线增益越大,波束就越窄,探测角分辨率就越高。 (旁瓣):天线发射出的波束在某个方向上能量最高,称之为主波瓣;主波瓣旁边漏射到其他方向上的能量称为副波瓣。离开主波瓣的各个方向都有副波瓣的存在,且每一方向均不同。雷达能量在天线后方还可能形成后波瓣(尾瓣)。副波瓣和后波瓣会干扰雷达探测。高主瓣、低副瓣是雷达设计的目标之一。 :雷达以固定仰角,天线全方位扫描的探测方式获取数据,以极坐标方式用不同颜色表示数据大小和方向。实际扫描的是一个锥面。 RHI扫描:雷达以固定方位角作俯仰扫描,获取数据以不同颜色表示数据大小和方向, 以极坐标显示。可以监测对流深度及其变化,判断对流强弱,以及观测降水的垂直分布。体积扫描显示:以不同的仰角做PPI扫描。 class4 气象目标对雷达波的散射 :当电磁波束在大气中传播,遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时,入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来,这种现象称为散射现象。粒子对入射电磁波的散射,只改变电磁波的传播方向。散射与吸收一样可以引起使入射.. 方向上... 的电磁波能量的衰减。粒子散射的能力同大小.. 、形状.. 和电学性质.... 有关。散射条件:粒子直径D, 入射波长λ。D/ λ<<1散射;D/ λ==1 衍射;D/ λ>1 反射。 (Rayleigh)球形粒子散射(1)散射函数?? 2 , i s S S R ????其中S s是散射电磁波的能流密度,是以粒子为中心,距离R处的球面上受到的散射能流密度。若β与θ和υ无关,则是各向同性散射,否则各项散射不均匀。 S i是入射能流密度,是到达粒子处时电磁波的能流密度。β(θ