基于双频毫米波技术的测云仪

可 以通过 对 两种 波长测 得 的反射 率 比和速 度 差等相 关 参数进 行 处理 ，更 精确 的反 演 云 目标 的液 态 水含量 和相 态分 布等特征 【 关键词 】双毫米波；多通道微波辐射；多参数信息融合处理
云仪 任不 应 用 巾的最 佳 Ｉ ： 作模 式 ，合理选 择探 测器 工作参 数 。
Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ ＯＮＩ Ｃ Ｓ Ｗ ＯＲ Ｌ Ｄ・ 技 术 交 流‘
基 于双 频 毫米 波 技术 的测 云仪
安徽 四创 电子股份有 限公 司 孙 华磊 苏 涛 高 磊 杨邦宏
【 摘 要 】本 文介 绍 了一款 基于双 频 毫 米波技 术 的 测 云仪 ，该 测 云仪 攻 克双 频 毫 米波测 云 、多参数 信 息融 合 处理 等 关键技 术 、开发ｗ 波段 大
无机 柜化 设计 。
系统和 终端 处理 分 系统等 。
测云 仪 设计 时利 用测 云 系统 成熟 的经 验和 技 术 。产 品实施 了单 元 机、模 块插 件 级 电磁兼 容 设计 、稳 定可 靠 的散 热仿 真设 计 ，存 电 磁 兼 容性 、微 波辐 射 、工 艺标 准 、模块 化 、维 修性 、 安 性 、噪 声 等方 面均 有充 分 的考 虑 ；在生 产过 程 中有 严格 的质 磴控 制 体 系， 贯 彻执 行 ‘ 次 成 功 的方 针 。完 善 的Ｂ Ｉ Ｔ 设 计 也 为产 品 的可 靠运 行 和快 速维 修提供 了有 力的保 障 。 测 云仪 设计时 ，伺服系统 控制灵 活，可实现 远程 全遥控 操作 ，所 有 控制 （ 包括开 关发射机 、天线扫 描控制 、开关 电源等 ）均可通过 终
图 １测 云 仪 系统 框 图
删云 仪系 统 的Ｔ作 过程 简单 描述 如下 ：Ｋ ａ 波段 、ｗ波 段发射 机 速 调管输 出 人功率 射频 脉冲 经耦 合 器 （ 同时 耦合输 出 发射样 本 ， 以 方便 发射 信号 检测 ）、环 行器 、正 交模耦 合 器到达 馈源 ，最 后 由抛 物面 天线 辐射 出去 。 天线 辐射 出去的 电磁波 遇 到云 、 雨等气 象 目标时 ，便会 产 生后
功率 速调 管 、毫米波 双频 共 面天 线等部 件 。通 过 系统 集成 ，研 制 具有 一 定功 能Ｋ ａ ／ ｗ 波段 双频 毫 米波 测云仪 样机 。该 测 － ￣４ Ｋ＿ ｒ － 作在 Ｋ ａ ￣ ＇ Ｗ 波 段 ．采 用双极 化脉 ； 中多普勒 体制 ，与一般 测 云设 备 不同的是 ，该测 云仪 除 了能测 量 气象 目标的 强度 、径 向速度 、谱 宽和 线性退 极化 比 外 ，还
馈线 分系 统 、发射 分 系统 、接收 分系 统 、数 字处理 分系 统 、伺服 分
２ 基于双频 毫米波技术的测云仪
双 频毫 米波 测 云仪 （ 以 Ｆ 简称 “ 测 云仪 ”）结 合 当前 先进 的 电 予 技 术 ， 借鉴 ｗ 波段 及 Ｋ ａ 波段 毫 米 波 雷 达 的成 熟 技 术 进 行研 制 开 发 ，系 统 设计 中包括 了最 新 的 雷达 技 术 、结 构 ／ 工 艺技 术 、计 算 机 软 件技 术 ， 同时融 合 多年来 产 品开 发 的宝贵 经验 ，整机 性 能技 术指 标 先进 、结 构 合理 、： Ｉ 二 作稳 定可靠 ，系统操 作简 单方便 。 测 云仪 采 用 双 频 段 共 面 天 线设 计 ，馈 源 采 用 单 口径 双频 段 馈 源 ，可 以满 足ｗ 波 段 及Ｋａ 波 段 同 时探 测 。 同 时 ，测 云 仪 采 用 发 射 机 、接 收机 。Ｗ波 段及 Ｋ ａ 波段 发射 系统 均 采用速 调 管 。接 收 分 系 统采 用 同一个 频综 器 ，两 个频段 回波 经 混频 后 的分 别输 出６ ０ ＭＨ ｚ ￣ ５ ０ ＭＨｚ 的 中频信 号两 部 发射机 采 用 同时工 作或 单独 ： １ ： 作 模 式 。数字 处理 分系 统采 用 统一 模块 小 型化 高集 成 化 设计 ，其 中包 含一个 Ｄ Ｓ Ｐ 运 算 模 块 和 两 个 中频 数 字 接 收 机 。 雷达 的伺 服 系 统 采 用 小 型化 设 计‘ ， 放置 在 天线 下方 的方位 转 台 内，可 以满 足仪器 仪表 的便 携性 及
蓐等参 数 。 测 云 仪 系统 工 作 原理 框 图如 图 １ 所 示 。按主 要 功 能可 划 分为 天
成 、大 气辐 射 、地球 大 气 的水循 环过 程 等研 究 中扮演 着 十分 重要 的 作用 。大气 水汽 含量 和 云液 态水 含量 随 时间 的变 化特 征 可 以较好 地 反 映天 气 的变化 ，它 是 所有 干变 万化 的 天气 系统 形成 的 最重 要 的凶 素之 一 。研 制双 频毫 米 波测 云仪 有助 于进 一 步 了解天 气 系统 从晴 空 大 气一 云一 降水 的精 细 化物 理结 构和 演 变特 征 ，提 高对 天气 系统 发 生 发展 的物 理机 制 的认 识 ，从而推 动 气象 学的不 断 发展 。
１ 背 景 与现 状
３ 基于双频毫 米波技液 态 水 含 量 是 表 征 大 气特 征 的两 个 重 要 物
理量 ，足评 估 空 中云水 资源 的重 要指 标 ，在 云 的生消 演 变 、降水 形
本测 云仪采 双偏振 多 勒 体制 ，与 一舣 多普 勒毫 米波 雷达 不 同的足 ，测 云仪 可 以分别 发射ｗ 波段 和Ｋ ａ 波 段的 电磁波 ，能 测量 气 象 目标 的强 度 、径 向速度 和 谱宽 外 ，还可 以通过 对 回波 的极化 信 息 的处理 ， 以进 一 步 ｒ解 气象 粒子 的相 态和 空 间取 向等特 征 。此外 ， 可以根 据 不同波 长 的 电磁 对 同 一 目标 进行 观测 ，得 到强度 差 及速度