相控阵天气雷达系统研究

论文摘要

天气雷达用于测量空中云雨状态,探测恶劣天气发生、发展的演变过程,预测天气现象。相控阵天气雷达是一种随着雷达技术发展而出现的新型天气雷达,是今后天气雷达的发展方向之一。本文从天气雷达的基本理论和相控阵雷达技术等多方面着手设计一台相控阵天气雷达,分别介绍了相控阵天气雷达主要分系统的原理组成,构建了各分系统的原理框图。接下来对相控阵天气雷达探测方法和工作模式、扫描波束展宽、脉冲压缩距离副瓣对气象产品质量影响以及地杂波抑制能力等关键技术进行分析。最后对现有的一部两维相控阵雷达进行改造,后端增加气象通道,通过对该雷达的实际观测数据和常规天气雷达观测数据对比分析,对相控阵天气雷达探测能力进行初步评估,分析结果表明相控阵体制的雷达完全可以适应天气雷达的使用要求,为相控阵天气雷达探测的进一步研究提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的结构
• 2 相控阵天气雷达系统
• 2.1 天气雷达基本理论
• 2.1.1 气象目标特性
• 2.1.2 天气雷达探测原理
• 2.2 相控阵天气雷达探测原理
• 2.2.1 常规气象雷达扫描方式
• 2.2.2 相控阵雷达的几种波束扫描方式
• 2.2.3 相控阵天气雷达的发射与接收
• 2.3 相控阵天气雷达系统
• 2.3.1 天线分系统
• 2.3.2 馈线分系统
• 2.3.3 TR组件分系统
• 2.3.4 发射分系统
• 2.3.5 波控分系统
• 2.3.6 伺服分系统
• 2.3.7 接收分系统
• 2.3.8 信号处理分系统
• 3 相控阵天气雷达关键技术研究
• 3.1 相控阵天气雷达探测方法和工作模式研究
• 3.1.1 PPI模式
• 3.1.2 RHI模式
• 3.2 相控阵天气雷达扫描波束展宽影响分析
• 3.2.1 相控阵天气雷达波束扫描原理
• 3.2.2 雷达气象方程的影响
• 3.2.3 对相控阵雷达扫描后波束展宽等影响的分析
• 3.3 脉冲压缩距离副瓣对气象产品质量影响分析
• 3.4 地杂波抑制能力的分析
• 4 相控阵与多普勒天气雷达实际探测结果对比分析
• 4.1 数据对照
• 4.1.1 统计准则
• 4.1.2 数据点基本特征
• 4.2 各个过程数据和强度速度对比图
• 4.2.1 回波过程1
• 4.2.2 回波过程2
• 4.2.3 回波过程3
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 存在的问题和未来的研究方向
• 致谢
• 参考文献