【正文】 W。這些參數(shù)的綜合利用對(duì)于改善雷達(dá)測(cè)雨精度和識(shí)別云內(nèi)水成物粒子的相態(tài)及其變化非常有用。還有一個(gè)參數(shù)ρ HV，它為水平和垂直偏振回波信號(hào)互相關(guān)系數(shù)的幅值，對(duì)估計(jì)冰雹大小、提高降雨量的估計(jì)精度以及探測(cè)空中水凝結(jié)物融化層都有不可忽視的左右?，F(xiàn)在的雙線偏振雷達(dá)大都有多普勒探測(cè)能力，它除了得到 ZH、 Zdr和 LDR 信息外，還能得到水平和垂直偏振信號(hào)的差相移Φ dp，由 它又可以得到導(dǎo)出反射 相位差δ和雙程傳播相位差Ψ dp,δ可用于區(qū)別有特定取向的冰雹，對(duì)于雨介質(zhì)δ的值接近于 0。對(duì)于這種制式的雙線偏振 雷達(dá)，要求有性能完全相同的兩個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜且造價(jià)高，它的優(yōu)點(diǎn)是兩通道的隔離度可以做得較高，相關(guān)性好，偏振性能優(yōu)越，可以直接獲得高質(zhì)量的 Zdr、 Φ dp、ρ HV。 最常用的還是基本產(chǎn)品，導(dǎo)出產(chǎn)品只能起到提示和參考作用。它可提供由于風(fēng)切變、湍流和速度樣本質(zhì)量引起的平均徑向速度變化的觀測(cè)，也可用來確定邊界（密度不連續(xù)面）位置、估計(jì)湍流大小及檢查徑向速度是否 可靠。平均徑向速度產(chǎn)品有兩點(diǎn)局限性：一是垂直于雷達(dá)波束的風(fēng)的徑向速度被表示為 0；二是距離折疊和不正確的速度退模糊。 方位掃描徑向速度數(shù)據(jù)，徑向速度即物體運(yùn)動(dòng)速度平行與雷達(dá)徑向的分量。 雷達(dá)操作者可依靠反射率因子產(chǎn)品確定回波的強(qiáng)度，確定風(fēng)暴的強(qiáng)弱和結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)降雨（雪）帶，還可根據(jù)反射率因子隨時(shí)間的變化確定降水回波的移動(dòng)以及未來的趨 勢(shì)等。反射率因子描繪了一個(gè)完整的 360186。 20MHz 2. 中頻頻率： 60MHz 3. 躁聲系數(shù)：≤ 4. 帶寬： 5. 動(dòng)態(tài)范圍：≥ 90dB 6. 鏡頻抑制度：≥ 65dB 產(chǎn)品應(yīng)用 第 21 頁，共 25 頁 新一代多普勒天氣雷達(dá)的產(chǎn)品包括基本產(chǎn)品和導(dǎo)出產(chǎn)品。 4. 故障檢測(cè)、隔離定位和報(bào)警功能。 2. 輸出高穩(wěn)定度、低相位躁聲雷達(dá)頻率源信號(hào)，作為發(fā)射信號(hào)源和雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)、標(biāo)定校正的基準(zhǔn)信號(hào)。其任務(wù)是從天線和饋線系統(tǒng)同時(shí)接收微弱的水平、垂直極化回波，或接收單一的線性水平（垂直）極化回波，從躁聲和干擾中選擇出有用的天氣目標(biāo)信號(hào)，經(jīng)濾波、下變頻、放大后送至數(shù)字接收機(jī)，變模擬視頻信號(hào)為正交的數(shù)字 I、 Q 信號(hào)，輸送至信號(hào)處理器，用于估算天氣目標(biāo)強(qiáng)度、速度、譜寬，及反射率差、傳播相位差、退極化等 雙極化探測(cè)參數(shù)。 14. 接收機(jī)柜工作溫度為＋ 10℃～＋ 35℃， 濕度為 20～ 80%接收機(jī)前端工作溫度為 40℃～＋ 49℃，濕度為 15～ 100%。 12. 接收機(jī)具有自動(dòng)故障檢測(cè)、故障定位、干擾檢測(cè)和系統(tǒng)定標(biāo)校準(zhǔn)的功能。 。 9. 接收機(jī)雜波抑制極限≥ 。 7. 接收機(jī)對(duì)數(shù)通道的動(dòng)態(tài)范圍≥ 94dB。 S 4 單重復(fù)頻率： 1500Hz 177。 S 2 雙重復(fù)頻率（ Hz）： 1400、 1050（ 4:3） 雙重復(fù)頻率（ Hz）： 1400、 933（ 3:2） 177。 5. 接收機(jī)通道有：線性 I、 Q 輸出，對(duì)數(shù) LOG 輸出。 3. 接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù) NF≤ 。本接收機(jī)的接收頻 率為 2830MHz。 4. 能進(jìn)行系統(tǒng)的定標(biāo)校準(zhǔn)。 2. 相參接收雷達(dá)的回波信號(hào)，經(jīng)放大處理后送給信號(hào)處理器。接收機(jī)還產(chǎn)生射頻測(cè)試信號(hào)，用于接 收機(jī)的故障檢測(cè)和系統(tǒng)定標(biāo)校準(zhǔn)。 主要技術(shù)指標(biāo)如下： (1) 帶內(nèi)輸出峰值功率： 75kW (2) 帶內(nèi)輸入峰值功率： 10mW (3) 固定重復(fù)頻率下，距主譜線 60HzPRF/2 范圍內(nèi)雜散（躁聲功率于主譜 線功率的比值）： ≤ 45dBc (4) 脈沖重復(fù)頻率 /脈沖寬度 如表 所示 ： 表 脈沖重復(fù)頻率和脈沖寬度技術(shù)指標(biāo) 接收機(jī) CINRAD/SA 接收機(jī)將天線接收到的微弱回波信號(hào)，經(jīng)過低噪聲放大、射頻到中頻的變換、濾波、自動(dòng)增益控制、中頻到視頻的變換，以及模數(shù)變換，這樣就把射頻信號(hào)處理成信號(hào)處理器所需的 I、 Q 和 LOG 視頻信號(hào)。發(fā)射機(jī)還受信號(hào)處理器 HSP定時(shí)器輸出的 4 個(gè)同步信號(hào)（高 第 19 頁，共 25 頁 頻起始脈沖、脈沖寬度選擇信號(hào)、脈沖寬度起始信號(hào)、脈沖寬度結(jié)尾信號(hào)）控制。 發(fā)射機(jī)由來自接收機(jī)頻率綜合器輸出的、高穩(wěn)定度、高頻激勵(lì)觸發(fā)信號(hào)（ f=9420177。 10MHz，輸出峰值功率 75KW，脈沖寬度： s、 s、 s。 可工作海拔高度： 3300m。 (9) 環(huán)境條件： 工作溫度及濕度：溫度： 0 ~ 40℃；濕度： 20 ~80%。 10%， 50177。 預(yù)熱結(jié)束后，若交流供電掉電，并隨即恢復(fù)：若掉電時(shí)間小于 30 秒，不須重新預(yù)熱；若掉電時(shí)間為 30 ~ 300 秒，重新預(yù)熱時(shí)間等于掉電時(shí)間；若掉電時(shí)間大于 300 秒，重新預(yù)熱時(shí)間為 12+1 分鐘。 (6) 地物干擾抑制比： 在恒定重復(fù)頻率下，距主譜線 40 HZ ~ (PRF/2)范圍內(nèi)，總雜波功率與主譜線功率的比值，應(yīng)不劣于 57dBc。 ； 60dB 處譜寬不大于 177。 (5) 輸出頻譜寬度： 40dB 處譜寬不大于 177。 (4) 高頻脈沖波形及脈沖重復(fù)頻率 A. 窄脈沖： 高頻脈沖寬度 (50%處計(jì) )： ~ S； 高 頻脈沖前沿 (10% ~ 90%)： 略大于 S； 第 18 頁，共 25 頁 高頻脈沖后沿 (90% ~ 10%)： 略大于 S； 脈沖重復(fù)頻率： 318~1304HZ。 (2) 高頻輸入峰值功率： ≥ 10mW。在RDA CONTROL，利用這些信息和算法軟件，可自動(dòng)隔離故障至可更換單元。 發(fā)射機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，通過 BITE 收集并顯示故障信息及狀態(tài)信息，利用這些信息，可人工隔離故障至可更換單元。對(duì)于某些故障，發(fā)射機(jī)自動(dòng)進(jìn)入 “故障重復(fù)循環(huán)”狀態(tài)：出現(xiàn)故障并間斷一定時(shí)間后，自動(dòng)故障復(fù)位，自動(dòng)重加高壓，自動(dòng)重判故障，經(jīng)最多五次循環(huán)，判明“故障” 或“非故障”，若非故障，則自動(dòng)恢復(fù)正常工作。 發(fā)射機(jī)具有完善的故障保護(hù)及安全連鎖，也可接受來自 RDA CONTROL 的外部連鎖信號(hào)。 發(fā)射機(jī)的輸出高頻脈沖高度穩(wěn)定：相位噪聲指標(biāo)優(yōu)于 85dB/HZ，即，由發(fā)射機(jī)導(dǎo)致的地物干擾抑制比指標(biāo)優(yōu)于 57dBc。發(fā)射機(jī)高頻工作頻率： ~，機(jī)械可調(diào)，輸出高頻峰值功率 ≧650KW，可工作于 S/~ S 兩種高頻脈沖寬度，前者稱為窄脈沖，后者稱為寬脈沖。 發(fā)射機(jī) CINRAD/SA 將接收機(jī)來的射頻脈沖進(jìn)行整形、放大、獲得高功率脈沖經(jīng)饋線送至天線。伺服系統(tǒng)在雷達(dá)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的位置或速度指令或人工控制下，控制天線定位和轉(zhuǎn)動(dòng)，將天線轉(zhuǎn)至 0360度范圍內(nèi)任意方位角位置，或進(jìn)行 0 度 /s36 度 /s轉(zhuǎn)速的圓周掃描（ PPI 掃描）；或 第 17 頁，共 25 頁 轉(zhuǎn)至 089 度范圍內(nèi)任意仰角位置，實(shí)施 089 度范圍、 0度 /s89度 /s轉(zhuǎn)速的自動(dòng)俯仰掃描（ RHI 掃描），俯仰掃描范圍可調(diào)。位置定位誤差的方位及俯仰的方向上均要求小于 度 RDASC 對(duì)位置，速度的實(shí)時(shí)控制 命令每45ms 傳送一次，相應(yīng)的位置速度信息也是 45ms 上報(bào)一次。構(gòu)成饋線系統(tǒng)的波導(dǎo)組件有：直波導(dǎo)、彎波導(dǎo)、扭波導(dǎo)、軟波導(dǎo)、過渡波導(dǎo)，以及環(huán)行器、波導(dǎo)開關(guān)、方向偶合器、方向旋轉(zhuǎn)開關(guān)、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、大中小功率負(fù)載等關(guān)鍵的波導(dǎo)組件。 天線、饋線和伺服系統(tǒng) CINRAD/SA 該雷達(dá)系統(tǒng)要求天線方向圖具有窄的主波束寬度即筆形波束（ 3dB 波束寬度 度），和低的第一付瓣電平（ 27dB） ,并采用水平極化方式，天線的電壓駐波比不超過 1： 45： 1，在發(fā)射脈沖期間，由天線端反射進(jìn) 入接收支路的功率，大于由發(fā)射支路漏入接收支路的功率。 由表 ， WSR98D/XD 雷具有 有較高的工作頻率，較高的脈沖重復(fù)頻 率，優(yōu)秀的發(fā)射性能和接收功能，以及在 CINRAD/SA 雷達(dá)產(chǎn)品基礎(chǔ)上更為豐富的 第 16 頁，共 25 頁 表 CINRAD/SA雷達(dá)與 WSR98D/XD雷達(dá)主要技術(shù)性能對(duì)比 CINRAD/SA雷達(dá) WSR98D/XD雷達(dá) 工作頻率 /MHz 2830 9420177。 7 新一代天氣雷達(dá)（ CINRAD/SA）與雙偏振雷達(dá)（ WSR98D/XD）的性能對(duì)比 性能包括工作性能和技術(shù)性能，工作性能包括探測(cè)范圍、精確度、分辨能力，而技術(shù)性能就是技術(shù)指標(biāo)。次類產(chǎn)品依據(jù)強(qiáng)天氣的概念模式，根據(jù)雷 達(dá)獲取的數(shù)據(jù)通過軟件來實(shí)現(xiàn)。 (3) 風(fēng)場(chǎng)反演產(chǎn)品 根據(jù)雷達(dá)獲取的徑向速度分布，在一定條件下反演出二維，三維風(fēng)場(chǎng)的分布，如 VAD（垂直風(fēng)廓線）、 TVF（二維水平風(fēng)場(chǎng)）等。 (1) 基本數(shù)據(jù)產(chǎn)品 新一代天氣雷達(dá)主要以 PPI 平面位置顯示、 RHI 距離高度顯示、 CAPPI（等高平面位置顯示）、 VCS（任意剖面顯示）等形式顯示的 dBz,V,W 數(shù)據(jù)產(chǎn)品。且新一代天氣雷達(dá)能在無降水目標(biāo)物的情況下探測(cè)到近距離范圍內(nèi)的晴空回波。新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)可以對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的參數(shù)和動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行測(cè)量，并 能根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)修改雷達(dá)常數(shù)，保證了定量測(cè)量的精度。 CINRAD/SA雷達(dá)接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)于 90dB,而 711雷達(dá)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍僅為 50dB。二是新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)具有寬的接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍。 該雷達(dá)系統(tǒng)還具有較準(zhǔn)確測(cè)量回波強(qiáng) 度的能力，配合地面雨量標(biāo)系統(tǒng)，進(jìn)而較好地估算降水強(qiáng)度和較大范圍內(nèi)的降雨量。 圖 713C雷達(dá)觀測(cè)回波 圖 WSR98D雷達(dá)探測(cè)有大片強(qiáng)度為 1520dBz的弱的層狀云降水回波 由圖 ，常規(guī)天氣雷達(dá)的探測(cè) 精度 遠(yuǎn)不及新一代天氣雷達(dá) 。 性能特點(diǎn)對(duì)比分析 新一代天氣雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)和全相干脈沖多普勒體制，決定了新一代天氣雷達(dá)與常規(guī)天氣雷達(dá)相比，具有較強(qiáng)的探測(cè)能力。 信號(hào)處理的差異 常規(guī)數(shù)字化天氣雷達(dá)信號(hào)處理一般包括 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)字視頻積分和資料訂正等功能， 以得到雷達(dá)反射率因子的平均分貝值（ dBZ）。 兩者的主要差別可概括為兩個(gè)方面： 發(fā)射、接收體制的差異 新一代天氣雷達(dá)采用頻率穩(wěn)定度相當(dāng)高的相干發(fā)射和接收體制，是新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)區(qū)別與常規(guī)天氣雷達(dá)系統(tǒng)的根本所在。 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 常規(guī)天氣雷達(dá)利用降水回波信號(hào)強(qiáng)度來探測(cè)降水區(qū)的位置、分布、強(qiáng)弱及其變化。但是，新一代天氣雷達(dá)相對(duì)于常規(guī)天氣雷達(dá)來講所具有的較長(zhǎng)的波長(zhǎng)、較窄的波束寬度和較大的天線增益使得天線尺寸相應(yīng)加大。新一代天氣雷達(dá)的波束寬度為1度 ，較 711 雷達(dá)的 度要小，性能更好。因此，新一代天氣雷達(dá)較大的發(fā)射功率提高了其探測(cè)能力和探測(cè)距離，特別是增強(qiáng)了對(duì)弱降水和晴空大氣的監(jiān)測(cè)能力。而新一代天氣雷達(dá)的雙脈沖寬度 在探測(cè)降水時(shí)一般使用窄脈沖寬度，以提高觀測(cè)精度；在晴空探測(cè)時(shí)往往使用寬脈沖寬度，以增大有效照射體積，使更多的目標(biāo)物粒子被探測(cè)到，因此更有利于晴空大氣監(jiān)測(cè)。因此，可選擇不同的脈沖重復(fù)頻率是新一代天氣雷達(dá)的重要特性。增大 F雖然能增大最大徑向速度，但必然會(huì)減少最大監(jiān) 測(cè)距離，就有可能產(chǎn)生二次甚至三次回波問題，導(dǎo)致距離模糊；減小 F雖然能增 第 13 頁，共 25 頁 表 711雷達(dá)和 CINRAD/SA雷達(dá)部分性能指標(biāo)對(duì)比 711 雷達(dá) CINRAD/SA雷達(dá) 工作頻率 /MHz 9370177。最 大探測(cè)距離 Rmax 與 F 之間的關(guān)系為： Rmax=c/2F；最大徑向速度 Vymax 與 F 之間的 關(guān)系為 Vymax=177。 PRF 越高，顯示器上顯示的回波越清晰，但過高時(shí)，雷達(dá)的最大探測(cè)距離又會(huì)受到限制。因此從監(jiān)測(cè)強(qiáng)降水角度來看， 10cm 波長(zhǎng)雷達(dá)優(yōu)于 5cm 雷達(dá)， 5cm 雷達(dá)優(yōu)于 3cm 雷達(dá)。因此，加入距離訂正后，降水回波功率都被訂正（歸一化）到 1km 距離上。為了使雷達(dá)中斷監(jiān)視器上顯示的回波圖象能真實(shí)反映降水目標(biāo) Z 值，需要進(jìn)行距離訂正，訂正系數(shù)為 1/ r2。 τ ) (7) 第 12 頁，共 25 頁 計(jì)算得 WSR98D/XD 雷達(dá)的 Zmin=(300km) 中等強(qiáng)度雷雨 ：平均降水強(qiáng)度為 5mm/h，即 Z= 103（ mm6/m3）， ,考慮到 300km 處雷雨對(duì)雷達(dá)分辨率體積充塞系數(shù)小于 1，設(shè)為 ，則修正后的中等強(qiáng)度雷雨的平均強(qiáng)度為 WSR98D/XD 雷達(dá)在單極化強(qiáng)度模式，對(duì)中等強(qiáng)度雷雨的探測(cè)距離大于 300km。λ 2 r2)/(Pt c. 天線雷達(dá)用圓錐形波束，因此Φ =θ d. 對(duì) X 波段 雷達(dá)取 K=1 e. 在 r≦ 300kr 范圍內(nèi)，取Ψ =1 所以（ 5）式可以簡(jiǎn)化為： Pr =（ π 3/1024 ㏑ 2） |(m21)/(m2+2)|2(K2PtG2τ Cθ 2Z)/ (λ 2r2) =（ π 3/1024 ㏑ 2） |K|2 PtG2τ Cθ 2Z)/ (λ 2r2) （ 6） WSR98D/XD雷達(dá)探測(cè)能力估算 相關(guān)因子 根據(jù) WSR98D/XD 雷達(dá)參數(shù)，用（ 6）式可估算本雷達(dá)的探測(cè)能力，即能探測(cè)的 Zmin 值： Zmin=(1024 ㏑ 2/π 3)(1/θ 降水回波功率與