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分析全固态双线偏振多普勒天气雷达系统设计

作者:未知

  【摘 要】全固态双线偏振多普勒天气雷达具有结构简单、价格低廉且稳定的特征。通过对全固态双线偏振多普勒天气雷达系统的设计分析,了解其关键技术,可以为相关研究提供参考研究。对此,文章主要对全固态双线偏振多普勒天气雷达系统设计进行了简单的分析论述,探究了全固态双线偏振多普勒天气雷达系统架构、双线偏振关键技术分析系统脉压工作模式以及窄脉冲补盲等相关内容。
  【关键词】全固态雷达;天气雷达;系统设计
  中图分类号: TN959.4 文献标識码: A 文章编号: 2095-2457(2019)26-0020-002
  DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.26.008
  【Abstract】All-solid dual linear polarization doppler weather radar is characterized by simple structure,low cost and stability.Through the design and analysis of the all-solid dual linear polarization doppler weather radar system,the key technology is understood,which can provide reference for related research.In this paper,the design of the all-solid dual-linear polarization doppler weather radar system is briefly analyzed and discussed,and the system architecture of the all-solid dual-linear polarization doppler weather radar system, the pulse pressure working mode of the dual-linear polarization key technology analysis system and the narrow pulse blind compensation are explored.
  【Key words】All solid state radar;Weather radar;System design
  全固态双线偏振多普勒天气雷达就是一种主动遥感的探测工具与手段,在云、降雨量以及一些强对流天气的观测中有着较为重要的价值与作用。其主要的工作原理就是基于多普勒效应为基础,通过对散射体相测定雷达速度,在特定的状况之下可以分析出具体的大气风场、气流的垂直度分布状况等等,全固态双线偏振多普勒雷达是现阶段世界上领先的天气监测设备,在各个国家中广泛应用,对于警戒强对流天气有着重要的价值与意义。
  1 全固态双线偏振多普勒天气雷达系统架构
  全固态多普勒大气雷达应用的是全固态的发生技术,在操作中无需系统进行预热处理,就可以满足雷达发射复杂波形的实际需求,也可以进行数据质量的优化改善,是现阶段较为先进的技术手段。而全固态X波段多普勒雷达系统具有结构简单、工作稳定的优势,对其进行研究,可以优化雷达系统功能。
  全固态X波段多普勒雷达系统其应用的就是应用全相参脉冲多普勒体制,系统主要就是通过全固态的发射机系统、低副瓣大线系统、系统低噪大动态数字接收机系统、数字信号处理系统以及显示终端系统构成。在系统工作的过程中,可以利用内部局域网在客户端上对大线扫描处理、信号处理、发射以及偏振等参数进行合理设置,发送相关命令,使雷达可以按照设定的方式开展工作。而雷达则是通过发射不同类型的脉冲重复频率以及偏振脉冲波的方式对不同量程范围中的气象体目标进行监测与测量。气象体目标信息的获取主要就是通过气象回波利用大线的方式进入到馈线系统之中。而馈线系统在将回波信号进行处理,按照特定的算法了解其强度信息、速度数值、速度谱宽信息以及双偏振信息与参量数据,其输出的基本数据则要通过数据处理计算机对其进行处理,合成数据、打包处理,在对其进行实时的显示。而数据处理中的计算机打包操作则是通过网络的方式给后台计算机提供具的方位角信息、仰角信息以及参量等基础的信息数据,生产用户需要的各种气象产品。
  2 全固态双线偏振多普勒天气雷达系统关键技术分析
  双线偏振雷达的主要作用就是改善雷达测雨的精度,可以提升冰雹的精准度,了解回波中降水粒子中的相态及与形状,进而确定雨滴谱参数信息。而这些信息获得就是在双线偏振雷达探测参数可靠的基础之上。对此,为了保障双线偏振雷达的探测参数的精准性,提升其探测性能,可以通过X波段雷达进行处理,其主要的技术指标具体如下:
  1)双线偏振雷达可以做到同时发射接收,在实践中不仅仅需要订正双线偏振测量参数的光路衰减,也要通过雷达设计以及工程化处理的过程中保障其两个通道性能特征一致。要保障增益、插损、相位以及驻波、天线指向以及波束特征的一致性,进而减小系统性误差以及衰减的问题。对此,可以通过将接收机或者信号处理器、双线偏振波导在雷达天线的仰角轴上集成的方式进行控制,此种方式可以有效地降低电缆存在的插损、驻波以及相位导致的通道特征不一致的问题,进而降低对双线偏振参数测量产生的影响。同时,因为回波信号传输的路径也会出现缩短,衰减减少等问题,进而有效地缓解了因为双通道信号被外界影响以及电磁干扰影响的机会,进而提升信号质量,也可以提升雷达弱信号检测的质量。
  2)双线偏振的关键参数精准度与其获得的回波新造之间为正比关系。也就证明了其性能良好。而此雷达通过退模糊的技术与手段,可以实现大功率的发展,进而提升改善回波的信噪比。在双线偏振参数的测量中,如果其被测量的对象与其他类型的条件一致,而多普勒天气雷达探测的回波新造要相对较高。而因为X波段雷达单程的衰减率以及其自身的差分衰减率相对于S波段、C波段的雷达来说其衰减要大,这样即便是在小雨的状态之下,其接受的功率也会会出现大幅度的下降,这样就会影响雷达的反射率以及差分反射率的质量。   3 全固态双线偏振多普勒天气雷达系统脉压工作模式
  可以通过脉冲压缩的凡是获得长脉冲雷达系统的实际远观测距离,也可以有效的保持窄脉冲雷达的距离分辨率。在现阶段雷达系统中主要应用的脉冲压缩主要有线性调频脉冲、非线性调频脉冲、频率编码脉冲以及相位編码脉冲几种类型。其中线性调频脉冲、非线性调频脉冲、频率编码脉冲属于调频脉冲压缩信号类型,可以利用频率调制的方式对其进行非线性的相位调制。这样就可以获得相对较大的时宽以及带宽。
  而线性调频信号在利用匹配滤波器处理之中,其输出的压缩脉冲与函数sine( )的形状较为相似。而最大的旁瓣以及主瓣中的电平会存在不同程度的衰减,这样就会导致在多目标的环境中导致出现目标丢失的问题。在实践中,为了增强多目标分辨能力,可以通过加权技术对其进行处理与控制。
  4 全固态双线偏振多普勒天气雷达系统窄脉冲补盲
  要想提升雷达的探测距离,可以综合固态发射大气雷达的实际工作原理以及大气探测的具体要求合理设计。其中款脉冲发射的时候,雷达的最近的作用距离要高于6千米。综合分析雷达补发窄脉冲,通过雷达自己保障其作用距离,而通过窄脉冲综合发射进行近距离的补盲处理,这样就可以获得其最近作用的距离以及最远作用的距离。
  在对其进行补盲然后,然后通过观测可以发现,窄脉冲的回波强度要低宽脉冲,而出现此种问题主要就是因为发射脉冲脉压以及其不同能量的影响。因此,必须要对窄脉冲的回拨区域进行补偿处理,在对其拼接的位置进行平滑性的处理,这样就可以提升雷达回波图的连贯性。
  5 结束语
  通过对全固态双线偏振多普勒天气雷达系统设计的分析,对相关技术指标进行分析,了解关键技术手段可以提升其性能指标。全固态双线偏振多普勒天气雷达可以获得更为精准、稳定的测量信息数据;同时全固态双线偏振多普勒天气雷达在野外作业以及精细化的观测分析,应急机动方面的能力也显著提升。而衔接对在进行全固态双线偏振多普勒天气雷达系统设计过程中,还必须要对其进行深入的拓展,要加强对全固态双线偏振多普勒天气雷达系统的标定以及校准处理,要订正双线偏振测量数据的精、加强对探测资料质量的控制等等,必须要综合国内外先进的理念,合理设计。
  【参考文献】
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