【正文】 cal performance and product use more accurately, the paper aims to understand and master all kinds of weather radar we are using in our country, and provide the theoretical basis for weather radar’s repair and maintenance in the future, through introducing the conventional weather radar (711 Weather Radar), Doppler radar (CINRAD / SA) and dualpolarization radar (WSR98D/XD) principle, position and technical performance by First separate then merger, and paring their performance by Contrast the two two. Keyword: performance parison。 目 錄 論文總頁數(shù)： 25 頁 ..................................................................... 1 2 711雷達(dá)概述 .............................................................. 1 711測雨雷達(dá)的基本工作原理 ............................................ 1 .................................................... 1 目標(biāo)方位的測定 .................................................... 2 .................................................... 2 711雷達(dá)的組成及工作過程概述 .......................................... 2 711雷達(dá)的主要性能 .................................................... 3 3 新一代多普勒天氣雷達(dá)介紹 ................................................. 5 新一代天氣雷達(dá)簡介 .................................................... 5 CINRAD/SA天氣雷達(dá)系統(tǒng)工作原理 ......................................... 6 雷達(dá)數(shù)據(jù)采集 RDA ................................................. 6 產(chǎn)品生成 RPG ..................................................... 7 產(chǎn)品顯示 PUP ..................................................... 7 多普勒雷達(dá)的優(yōu)越性 .................................................... 7 4 雙偏振雷達(dá)（ WSR98D/XD）概述 .............................................. 8 .............................................................. 8 WSR98D/XD天氣雷達(dá)的特點(diǎn) ............................................. 9 主要技術(shù)指標(biāo)（如表 ） ......................................... 10 5 天氣雷達(dá)對降水的測量方法 ................................................. 10 探測原理 ............................................................ 10 雷達(dá)氣象方程 ......................................................... 11 WSR98D/XD雷達(dá)探測能力估算相關(guān)因子 ................................... 11 6 新一代天氣雷達(dá)（ CINRAD/SA）與常規(guī)天氣雷達(dá)（ 711）的對比分析 ................ 12 新一代天氣雷達(dá)與常規(guī)天氣雷達(dá)主要技術(shù)指標(biāo)對比分析 ...................... 12 新一代天氣雷達(dá)與常規(guī)天氣雷達(dá)技術(shù)體制的主要差異 ....................... 13 發(fā)射、接收體制的差異 ............................................. 14 信號處理的差異 ................................................... 14 性能特點(diǎn)對比分析 ..................................................... 14 豐富的應(yīng)用產(chǎn)品 ....................................................... 15 7 新一代天氣雷達(dá)（ CINRAD/SA）與雙偏振雷達(dá)（ WSR98D/XD）的性能對比 ........... 15 天線、饋線和伺服系統(tǒng) ................................................. 16 CINRAD/SA ....................................................... 16 WSR98D/XD ...................................................... 16 發(fā)射機(jī) .............................................................. 17 CINRAD/SA ....................................................... 17 接收機(jī) .............................................................. 19 CINRAD/SA ....................................................... 19 WSR98D/XD ...................................................... 20 產(chǎn)品應(yīng)用 ............................................................ 20 結(jié) 論 .................................................................... 22 參考文獻(xiàn) .................................................................. 23 致 謝 .................................................................. 24 聲 明 .................................................................. 25 第 1 頁，共 25 頁 ：測雨雷達(dá)，就是利用物體對電磁波的散射作用來對云、雨、雪、雹等進(jìn)行觀測的。 ： 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原有的常規(guī)化天氣雷達(dá)已難以滿足社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)對氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警服務(wù)越來越高的要求。雙偏振雷達(dá)在我國起步較晚，至今沒有 投入 正常的 業(yè)務(wù)使用，開展這方面的應(yīng)用研究也比較少。因此我們對這三種不同天氣雷達(dá)的性能進(jìn)行對比分析是很有必要的。目標(biāo)的斜距 D、方位角α和高度 H，這三個數(shù)據(jù)都是以雷達(dá)所在的位置為原點(diǎn)來計(jì)量的。 目標(biāo)距離的測定 雷達(dá)的測距原理是以電磁波的反射和電磁波的傳播速度為依據(jù)的。 t/2 圖 目標(biāo)的位置 目標(biāo)方位的測定 從天線發(fā)射出去的電磁波并不是四面八方都有，而是象探照燈的燈光一樣，集中在某一個方向上形成波束。然而，由于地面的球型彎曲和大氣折射的影響，計(jì)算目標(biāo)高度是，就不能用 H=D因此， H=D此外，發(fā)射機(jī)還分五路輸出觸發(fā)脈沖：一路送到接收機(jī)，用來控制接收機(jī)中的自動頻率控制器，使該電路與發(fā)射機(jī)同步工 作；另一路送到分頻器；還有三積雨云層 D H α 第 3 頁，共 25 頁 路分別送到距離顯示器和高度顯示器，使各個顯示器和發(fā)射機(jī)同步工作。同時，它產(chǎn)生重復(fù)頻率為 200 赫的觸發(fā)脈沖送到高度顯示器，使之產(chǎn)生高度掃描電壓。由表 所示， (1)探測范圍 711 雷達(dá)對于中等強(qiáng)度的積雨云層能夠測距的范圍不大于 300 公里，測高的上限是 20 公里。因此，雷達(dá)的探測范圍并不是固定的，情況和條件不同是，探測范圍的大小也不同。 200 米。距離分辨能力通常是指相同方位、相同高度的相鄰兩個目標(biāo)，在顯示器熒光屏上能分清時，兩個目標(biāo)之間的空間距離。 微秒 PRF 400Hz 精確度 測距誤差最大距離 177。 工作頻率的高低，直接影響到雷達(dá)的精確度、分辨能力和探測范圍。波長等于光速 c 和工作頻率 f 的比值，即 λ =c/f。 F越高，顯示器熒光屏上顯示的回波越 第 5 頁，共 25 頁 清晰，遠(yuǎn)距離的目標(biāo)越容易被發(fā)現(xiàn)。 (3)脈沖寬度 711 雷達(dá)的脈沖寬度為 1μ s。 (4)脈沖功率和平均功率 711 雷達(dá)的脈沖功率為 75W，平均功率為 30W。平均功率是指脈沖 功率在一個重復(fù)周期內(nèi)的平均值，用符號 Pc表示。它是用來衡量天線定向發(fā)射性能好壞的一個指標(biāo)。 在 雷達(dá)探測中，氣象目標(biāo)的空間位置是用雷達(dá)天線至目標(biāo)物的直線距離Ｒ(亦稱斜距 ),雷達(dá)天線的仰角和方位角來表示。 CINRAD的軟件更為豐富，在引進(jìn) NEXRAD 的各種軟件的基礎(chǔ)上，還容金了我過近年來的科研成果。 天氣雷達(dá)間歇性地向空中發(fā)射電磁波（稱為脈沖式電磁波），它以近于直線的路徑和接近光波的速度在大氣中傳播，在傳播的路徑上，若遇到了氣象目標(biāo)物，脈沖電磁波被氣象目標(biāo)物散射，其中散射返回雷達(dá)的電磁波（稱為回波信號，也稱為后向散射），在熒光屏上顯示出氣象目標(biāo)的空間位置等的特征 。雷達(dá)工作前的系統(tǒng)標(biāo)定，雷達(dá)工作過程中的參數(shù)檢測，以及工作方式、工作狀態(tài)的設(shè)定等，也在這里完成。 多普勒雷達(dá)的優(yōu)越性 （ 1）常規(guī)天氣雷達(dá)只能得到天氣系統(tǒng)的雷達(dá)回波分布和強(qiáng)度信息，而多普天線 /天線罩 大口徑 低付瓣 全天候 接收機(jī) 相干穩(wěn)定頻率源 線性通道 對數(shù)通道 干擾檢測 測試信號源 發(fā)射機(jī) 全相干 大功率 頻譜控制 信號處理機(jī) 強(qiáng)度信號處理 多普勒信號處理 雜波濾除 雷達(dá)監(jiān)控 雷達(dá)控制 伺服控制 數(shù)據(jù)傳輸 參數(shù)標(biāo)定 故障診斷 存 檔 A 衛(wèi)星通道 產(chǎn)品生成 氣象產(chǎn)品生成 系統(tǒng)控制 E1/T1 寬帶傳輸 存檔 B 單元控制臺 系統(tǒng)管理 狀態(tài)顯示 控制指令 主用工作站 RHI、 PPI 控制 圖象 /圖形顯示 文本信息顯示 人機(jī)交換 輔用戶工作站 圖象 /圖形顯示 文本信息顯示 人機(jī)交換 本地 /遠(yuǎn)程 局域網(wǎng) /廣域網(wǎng) 第 8 頁，共 25 頁 勒天氣雷達(dá)除此之外還能通過產(chǎn)生的多普勒速度場獲得風(fēng)場和譜寬信息，這將顯著的增強(qiáng)多普勒雷達(dá)監(jiān)測預(yù)報(bào)的能力。目前依賴于常規(guī)資料難以準(zhǔn)確地進(jìn)行中尺度天氣分析，但大量的實(shí)驗(yàn)研究證明多普勒雷達(dá)對風(fēng)和降水具有高分辨率 的四維探測能力，可獲得探測范圍內(nèi)垂直速度和散度的局地分布。 WSR98D/XD 型脈沖多普勒雷達(dá)是 X波段、雙極化（同時發(fā)射接收） /水平極化、全相參脈沖多普勒雷達(dá)，主要用于發(fā)現(xiàn)、跟蹤和監(jiān)測 300 公里范圍內(nèi)的雷雨、冰雹、龍卷風(fēng)等局地強(qiáng)對流天氣和降水現(xiàn)象，定量測量 150Km 范圍內(nèi)的降水強(qiáng)度，降水云系的垂直分布、移向移速、譜寬等多普勒參數(shù)和雙極化參數(shù)，為天氣預(yù)報(bào)保障、人工影響天氣和大氣科學(xué)研究提供實(shí)時氣象信息。功能框圖如圖 所示。 (4)先進(jìn)的同時發(fā)射接收雙極化探測功能和水平、垂直極化雙通道平衡設(shè)計(jì)、雙極化 /單極化轉(zhuǎn)換功能。 主要技術(shù)指標(biāo) （如表 所示） 表 WSR98D