回波强度测量的误差因素分析及解决方法

回波强度测量误差主要由雷达本身的参数(如发射功率、波束宽度、天线增益、系统损耗等)、气象因子(如折射指数、衰减系数、充塞系数等)、信号处理方法等误差引起.通过对相关雷达参数的相对误差和回波强度绝对误差曲线分析得出,雷达参数天线增益优于0.1 dB、发射峰值功率优于10%、发射频率优于0.1%、脉冲宽度优于1%、波束宽度优于0.01°时,反射率因子测量误差将＜0.8 dBz,可满足新一代天气雷达反射率因子测量误差范围在±1 dB内的技术要求.     

芬兰EO11型声雷达

声雷达是连续监测大气边界层的一种新手段。声雷达探测时,先发射声脉冲,再接收大气反射(散射)的回波。这种探测方法,是对常规仪器观测的重要补充,其优点有二:①可以进行连续监测,从而有可能探测短暂的天气现象,判别其发展动向;②建造和运转费用都较低。声雷达对监测下列气象现象特别有用:逆温层高度及其日变化;污染控制所需要的混合层深度;对流活动(热股流);边界层波;雾层厚度或低层云厚度。     

相干雷达系统的设计原理

1.引言过去几年中,许多学者已阐述了使用灵敏的相干雷达系统,可以获得高度为1—100公里的晴空区的雷达回波。这在技术上就要求VHF—UHF(30—3000兆周)的雷达系统具有几兆瓦的发射峰值功率和几百甚至几千平方米的天线有效面积。为了测量回波的多普勒特性,这样的系统必须是频率相干系统,即应能根据发射脉冲相仕确定回波脉冲信号的相位。已提出的LaMADRE(低、中层气象多普勒雷达试验)系统就具有以上能力,下面就讨论此类系统的某些技术指标。     

从非多普勒天气雷达信号中获取湍流信息的有关模拟试验

本文对云中降水造成的雷达回皮涨落信号进行模拟,为使模拟信号接近实际,加入了一定量的均匀白噪声。模拟试验旨在检验由常规测雨雷达回波涨落信号考虑与湍流信息密切相关的两个问题:1)雷达回波视频信号的涨落谱方差δ_F~2与降水粒子的多普勒频率谱方差δ_f~2之间是否近似地满足关系式δ_F~2=2δ_f~2。2)能否对同一个雷达发射脉冲用相邻两雷达脉冲体积V_1、V_2中的涨落回波之和代替大体积V_3(它等于V_1加V_2)中的涨落回波,估计v_3的涨落谱方差。模拟结果表明:以上两点基本可行。本文并对误差进行了一定的分析。     

天线转换开关接收放大器的研究及利用

在雷达高频设备中,接收放大器的任务是防止发射的高频脉冲漏入接收机,保证回波信号顺利进入接收机。由于放电器本身特性存在尖峰漏入问题,在雷达的高频设备中不同程度地存在烧混频晶体管现象。711雷达常出现此现象。在采用负脉冲抑制电路后,自1982年到今没有出现这种现象。 一、放电器的特性 由于腔体内充有惰性气体“氩气”,它具有高频激励放电能力。放电由外超高频功率脉冲到来才建     

701型测风雷达的维修(一)

701型测风雷达,是我国自己设计自已制造的一种专用气象二次雷达。所谓二次雷达,是指它跟踪的目标是有源的,即探空气球所携带的是一个既能收又能发的无线电“回答器”。当雷达发射的“询间脉冲”(亦称主波)被空中无线电回答器的天线接收后,回答器立即发射“回答脉冲”(亦称回答波),被雷达所接收。这种一问一答工作状态的     

评CTL-88B型天气雷达地物回波抑制器

引言 省台装备CTL-88B型天气雷达后,发现地物回波严重,影响业务观测,厂方于1995年2月份来台解决,加装了地物回波抑制器,结果发现近距离不仅地物回波被抑制,降水回波也被抑制掉了,本文讨论一下这个原因,并对地物回波抑制提出展望。 1 地物回波 所谓地物回波,是指雷达发射的电磁波遇到地面障碍物(如山、树木,建筑物等)发生反射而接收到的回波。由于雷达没有自动选择目标的能力,所以雷达开机时,不仅仅只收到我们所期望的降水回波,同时也把地物回波接收进来。正常观测时,雷达天线仰角低,本站周围地形又比较复杂,遮挡物多,因而地物回波严重,干扰了对近距离降水回波的监测。     

L波段探空雷达接收系统故障分析

文章针对L波段雷达接收系统故障案例,结合雷达天控单元、终端单元、探空通道单元和发射显示单元等组成部分,按照探空雷达接收系统信号流程,通过对雷达关键部位的电信号和脉冲波形进行测试,详细阐述了故障排查过程和雷达参数测试方法,并进行了归纳总结,对L波段雷达故障排查维修具有一定借鉴作用。     

信号接收与抗干扰分析处理

目前,高空探测多数是采用无线电码遥测法进行测量。与701雷达配合、工作时回答器受雷达发射的“讯问信号”所触发,立即发射出“回答信号”又为雷达所接收作为回波信号。这种一问一答的工作状态就构成了2次雷达的基本特点,故称为2次雷达。探空仪施放后,约以35～60电码／m的速度连续不断地向地面拍发温、压、湿电码信号,信号接收者用收报机或701雷达接收来自探空仪的信号。信号接收是整个探空工作的关键,它是记录整理的依据,直接关系到探空资料的准确性,所以要求信号接收者认真负责地接收记录每一个电码信号。随着科学技术不断进步,…     

CINRAD/SA雷达标定技术研究

从雷达数据质量需求出发,在4个方面对CINRAD/SA标定技术进行了研究。1结合雷达回波强度定标原理,分析了目前回波强度定标过程中存在的问题,在此基础上详细制定了回波强度定标测试方法、操作步骤和技术要求,实现了SA雷达回波强度定标方法和操作流程的规范化、标准化,从而消除将人为因素或测试原因引入雷达系统造成定标误差。2对全省雷达波导长度进行实际测量,并修正了各雷达发射支路馈线损耗出厂测试数据;研制了能注入微波信号的专用测试波导,实现台站准确测量出SA雷达收、发支路馈线的实际损耗数值,应用于雷达回波强度定标中。3将太阳作为微波信号源,根据发布的太阳能流密度等数据,结合实际测量接收到的太阳射电功率,来检验全链路雷达接收系统回波强度。4取相邻雷达等距离线(中点)的低仰角同步观测反射率因子数据,开展两部雷达、多部雷达对比观测检验等。从而提高了回波强度定标的客观性和一致性,更好地为组网雷达提供一致性的雷达数据。     

脉冲多普勒雷达

多普勒雷达是根据多普勒效应,利用电磁波测定目标物速度的一种工具,早在20多年前已在军事和航空上得到应用,60年代初期引进气象部门,并进一步发展成气象上用的脉冲多普勒雷达,它可以同时得到降水目标物位置和运动的资料,用来探测云雨降水中的气流结构和滴谱分布等,是云雾物理研究及灾害性天气警戒中一种有用的工具。脉冲多普勒雷达发射相干的脉冲电磁波,遇到目标物返回后,根据返回的时间确定位置,根据频率漂移的数据得出运动的情况。云雨降水是弥散目标物,对某个距离上返回的信号进     

双发双收双偏振天气雷达差分反射率工程标定方法

分析了利用小雨、太阳、边界层顶的Bragg散射、地物等外界目标对双偏振天气雷达差分反射率(Zdr)进行标定的原理和局限性,介绍了一种可以在线获得发射机、接收机和天线引入的Zdr偏差的工程标定方法,并提出了一种提高Zdr测量精度的方法,即在每个脉冲重复周期,实时测量每个通道的发射功率耦合测试信号和气象目标回波信号在接收机数字中频的输出值,用于补偿发射功率和接收机增益的变化。该文介绍的两种工程标定方法可用于水平通道和垂直通道同时发射同时接收的双偏振天气雷达系统,能够满足在线实时标定的业务运行要求。     

JMA-21型无线电声学探测系统

近年来大气污染监测工作的发展,渴望研制一种能测定1000米以下的气温、风向、风速等各种气象要素的遥感仪器。到目前为止,气温随高度的分布的遥感,除无线电声学探测系统(RASS)外,尚无适当的手段。RASS 是向上空发射声脉冲,用多普勒雷达追踪声波波面移动的装置。根据声速在大     

新一代天气雷达回波强度异常分析与处理方法

根据新一代天气雷达回波强度在线定标修正原理,结合新一代天气雷达(CINRAD/要SA和SB)回波强度接收和定标及发射功率在线测量信号流程,对雷达回波强度出现的异常现象进行了详细分类和分析,总结提出了新一代天气雷达回波强度偏强、偏弱、回波面积减少等异常问题的分析思路和处理方法,列举了有效解决雷达回波强度异常故障的案例.结果表明:采用这种方法能提高处理新一代天气雷达回波强度异常故障的时效性和可靠性.     

SWT声雷达探测系统对大气边界层声回波信号的变换与检测

在SWT声雷达探测系统中,采用作者提出的检测声回波信号的跟踪滤波锁相方法(PLTF),提取Doppler频偏f_d的V-F-BCD变换和模块化设计,减小了锁相环(PLL)的失锁现象,改善了声雷达的测风精度,闭路同源标定结果表明SWT声雷达探测系统的测频精度优于0.1Hz,相当于测风精度可达λ/4/s(λ——发射声波长),由于环境噪声的干扰,将会使测风精度略有降低。     

弧光云高测定仪

上海无线电廿三厂生产一种GGU-1型弧光云高测定仪(已在部分场站使用)。该仪器供测定1,500米(可扩展至2,000米)以下云层的云底高度之用。尤其在机场,可及时提供飞机起飞、降落时的云底高度。该仪器包括光发射机、光接收机、显示系统和电源箱等部分。其工作原理是:光发射机向云底发射脉冲平行光束,通过云底反射,由光接收机接收其回波,经过光电换转后,输入到显示系统中显示,观察其回波出现的位置(代表光由发射到接收所经历的时间),由读数系统中直接读出云高。     

FM-CW多普勒雷达

FM-CW(调频连续波)雷达自1969年问世以来,一直用于晴空探测。最初是对雷达反射率的结构进行定性显示。晴空雷达回波往往出现波动,信号频率是取决于目标距离和目标速度,因此一般认为FM-CW雷达不能得到离散目标的多普勒速度谱。但是重复扫描发射频率信号的相仕只取决于目标速度,所以用分析功率频谱的方法可以得到多普勒频谱。1975年进行的FM-CW雷达多普勒处理试验表明:EM-CW雷达除了可以探测晴空雷达散射,还可以探测水汽凝结体的多普勒频谱。     

冬季兰州声雷达回波与天气系统的关系

本文分析了兰州1984年11月15—24日声雷达回波的形态特征及其与天气系统的关系。结果表明:声雷达回波所反映的稳定层和天气系统之间有较好的对应。无明显冷空气活动时,盛行低层逆温回波。受青藏高原地形影响,高原东北侧边界层中的流场和散度场有明显日变化,夜间在距地面300—600m处为准定常辐散层,由它引起的下沉增温作用是低层逆温形成的重要原因。冷锋过境后,低层逆温回波溃散。冷锋后(即高压前部)出现过类似对流泡状回波和纤维状的强风切变回波。     

风廓线雷达回波强度和速度标定问题研究

文章讨论了风廓线雷达标定系统中的两个问题。首先,在风廓线雷达回波强度标定原理的基础上,依据雷达气象方程,分析了发射功率变化和接收机增益变化对回波强度测量精度的影响,提出了通过实时测量每个脉冲重复周期内发射采样脉冲功率和回波功率在数字中频接收机的输出值,改善回波强度测量精度的方法。其次,在风廓线雷达速度标定原理的基础上,分析了速度标定中因I/Q信号的幅度、相位不平衡造成的镜像谱分量,提出了一种基于信号时域统计特性的订正方法,并利用I/Q信号数学模型进行了仿真实验,结果表明,该方法可以有效抑制I/Q信号幅相不平衡产生的镜像谱分量。     

利用太阳法提高新一代天气雷达探测精度

针对一些型号新一代天气雷达普遍存在太阳法天线波束指向检测成功率低、精度差,而且没有天线波束宽度、雷达接收系统全链路回波强度测量误差检测功能等问题,采取5个方面改进措施:(1)改进算法;(2)改进数据质控方法;(3)改进天线控制方式;(4)改进太阳位置搜索方式;(5)降低天线转速并提高采集分辨率。实际测试评估表明:改进后的太阳法天线波束指向检测明显提高了天线波束指向精度,解决了太阳法天线波束指向检测可靠性差、成功率低的问题;现场太阳法天线波束宽度测量可靠性高,测量精度可以满足回波强度定标要求;雷达接收系统全链路回波强度测量误差检测功能能够发现雷达回波强度定标中无法发现与天馈参数有关的回波强度测量误差偏大问题。