【正文】 特此聲明！ 作者簽名： 2022 年 06 月 15 日。（5）學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定） 。（3）學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈(zèng)送和交換學(xué)位論文。關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)和研究成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)的說明：本人完全了解成都信息工程學(xué)院有關(guān)保管使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：（1）學(xué)校有權(quán)保管并向有關(guān)部門遞交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件。文中除了特別加以標(biāo)注地方外，不包含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得成都信息工程學(xué)院或其他教學(xué)機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。第 24 頁，共 25 頁參考文獻(xiàn)[1]刁秀廣，朱君鑒《新一代天氣雷達(dá)與常規(guī)天氣雷達(dá)性能淺析》 山東省氣象局[2] 張晰瑩，鄭凱《多普勒天氣雷達(dá)與 711 天氣雷達(dá)應(yīng)用的對(duì)比分析》 黑龍江氣象局 [3]王致君，楚榮忠《X 波段雙通道同時(shí)收發(fā)式多普勒偏振天氣雷達(dá)》 中科院[4]何建新 《現(xiàn)代天氣雷達(dá)》 電子科大出版社[5]許國仁，葉安健，丁榮安 《711 測(cè)雨雷達(dá)原理和維修》 氣象出版社[6]WSR98D/XD 型多普勒天氣雷達(dá)技術(shù)說明書 北京敏視達(dá)雷達(dá)有限公司[7]王致君，楚榮忠 《偏振雷達(dá)在人工影響天氣工作中的應(yīng)用潛力》 中科院[8]董振賢，李妙英《雙偏振多普勒天氣雷達(dá)的偏振參量及其應(yīng)用》 解放軍理工大學(xué)氣象學(xué)院[9]張子良，劉新安 《先進(jìn)的 X 波段雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)研究》 南京電子技術(shù)研究所[10]王建林，劉黎平，曹俊武《雙線偏振多普勒雷達(dá)估算降水方法的比較研究》 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的變化率反映了傳播介質(zhì)顆粒的形狀。還有一種制式是雷達(dá)只有一個(gè)發(fā)射和接收機(jī)，工作是雷達(dá)以觸發(fā)脈沖為時(shí)間間隔，交替發(fā)射和接收水平和垂直兩種線偏振波，這樣得到的 Zdr、 Φdp 和 ρHV 的相關(guān)性能稍微差些，它要求雷達(dá)的觸發(fā)脈沖頻率較高。 WSR98D/XD 雷達(dá)有兩種制式，一種是工作時(shí)雷達(dá)同時(shí)發(fā)射和接收水平和垂直兩種偏振信號(hào)，其中接收到的垂直和水平回波信號(hào)的大小之比的對(duì)數(shù)就是差反射率 Zdr，它反映了探測(cè)目標(biāo)偏離球形的大小和在水平和垂直方向上的優(yōu)勢(shì)取向程度。導(dǎo)出產(chǎn)品是雷達(dá)產(chǎn)品生成系統(tǒng)（RPG）根據(jù)基本數(shù)據(jù)資料通過氣象算法處理后得到的產(chǎn)品，比較重要的有相對(duì)于風(fēng)暴的平均徑向速度圖、相對(duì)于風(fēng)暴的平均徑向速度區(qū)、強(qiáng)天氣分析、組合反射率因子、回波頂、剖面產(chǎn)品等。 譜寬數(shù)據(jù)實(shí)際上指的是速度譜寬數(shù)據(jù)，它是一個(gè)對(duì)速度離散量的度量。徑向速度有許多直接的應(yīng)用，可以導(dǎo)出大氣結(jié)構(gòu)，風(fēng)暴結(jié)構(gòu)，可以幫助產(chǎn)第 22 頁，共 25 頁生、調(diào)整和更新高空分析圖等。平均徑向速度表示整個(gè) 360186。 方位掃描的回波強(qiáng)度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)等級(jí)用 dBZ 表示。基本產(chǎn)品有三個(gè)：反射率因子、平均徑向速度、譜寬。 接收機(jī)主要性能指標(biāo)：9420177。，能對(duì)雷達(dá)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、標(biāo)定和校正。其主要功能為： 9420MHz 的水平、垂直極化回波信號(hào) 分別經(jīng)水平、垂直通道低躁聲放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)濾波、混頻變換為 60MHz 中頻信號(hào)、由中頻放大器放大，輸出模擬中頻信號(hào)到雙通道數(shù)字接收機(jī)，由雙通道中頻采樣 A/D 變換器進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出正交的數(shù)字 I、Q 信號(hào)至信號(hào)處理器。 WSR98D/XD 該雷達(dá)接收機(jī)是全相參，水平、垂直極化雙通道、一次變頻、模擬接收通道/中頻直接采樣數(shù)字接收機(jī)。4 單重復(fù)頻率：1500Hz 177。2 雙重復(fù)頻率（Hz）：1400、1050（4:3）雙重復(fù)頻率（Hz）：1400、933（3:2）177。13. 接收機(jī)能在海拔 3300m 范圍內(nèi)工作。11. 接收機(jī)冷啟動(dòng)響應(yīng)時(shí)間≤10 分鐘，熱啟動(dòng)響應(yīng)時(shí)間≤10 秒鐘。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。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)序號(hào) 重復(fù)頻率 脈沖寬度第 20 頁，共 25 頁 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： 、?？晒ぷ骱０胃叨龋?300m。(9) 環(huán)境條件： 工作溫度及濕度：溫度：0 ~ 40℃；濕度：20 ~80%。(8) 交流供電： 三相 380VAC177。(7) 預(yù)熱時(shí)間：正常預(yù)熱時(shí)間 12+1 分鐘。； 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))：~ μS ； 高頻脈沖前沿(10% ~ 90%)：略大于 ； 高頻脈沖后沿(90% ~ 10%) ：略大于 ； 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 ~ 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第 17 頁，共 25 頁該雷達(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 可知，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。第 15 頁，共 25 頁 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 和圖 可以看出，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)來講所具有的較長的波長、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；