2机载气象雷达 - 雷达基本原理
雷达工作原理
雷达工作原理雷达是一种用于探测和追踪目标物体的设备，广泛应用于军事、航空、航海和气象等领域。
它通过发射电磁波并接收其反射信号，通过分析信号的特征来确定目标物体的位置、速度和形态。
本文将介绍雷达的基本原理和工作过程。
一、雷达的基本原理雷达的基本原理是利用电磁波在空间传播时的特性。
雷达发射器发出一束电磁波，并通过天线将电磁波辐射出去。
当电磁波遇到目标物体时，会发生反射或散射，部分信号会被接收天线接收到。
二、雷达的工作过程1. 发射信号：雷达工作时，发射器发出一束有一定频率和功率的电磁波。
电磁波可以是无线电波、微波或其他频率的波。
2. 接收信号：目标物体会对电磁波进行反射或散射，部分反射信号会被雷达接收器接收到。
接收器通过天线接收到的信号转换为电信号，并传送给信号处理系统。
3. 信号处理：信号处理系统对接收到的信号进行处理和分析。
这包括测量信号的时间、频率和幅度特征，以确定目标物体的距离、方位和速度。
4. 显示结果：最后，雷达系统将分析得到的目标信息显示在显示器上。
这可以是雷达图表或其他形式的可视化信息，帮助操作人员更好地理解目标的位置和运动状态。
三、不同类型雷达的原理1. 连续波雷达（CW雷达）：连续波雷达发射器持续地发射连续的高频电磁波。
接收器接收到的信号经过混频或激励信号调制后得到目标信息。
2. 脉冲雷达：脉冲雷达发射器以脉冲的形式发射电磁波，每个脉冲都有固定的能量和重复频率。
接收器通过测量脉冲的往返时间来计算目标的距离。
3. 多普勒雷达：多普勒雷达是基于多普勒效应的原理工作的。
当目标物体相对于雷达运动时，接收到的反射信号的频率会发生变化。
根据频率变化的特征，可以计算出目标的速度和运动方向。
四、雷达的应用领域雷达在军事、航空、航海和气象等领域有着广泛的应用。
1. 军事：雷达在军事领域中用于目标探测、导航、火控和情报收集等任务。
它可以帮助军队追踪和监视敌方目标，提供重要的战术信息。
2. 航空和航海：雷达在航空和航海领域中用于导航和防撞系统。
飞机气象雷达原理及故障维护分析
飞机气象雷达原理及故障维护分析摘要：本文主要介绍了飞机气象雷达的工作原理，讨论了雷达图像显示不正确、雷达图像目标失真、雷达不扫描、雷达散热、环境对雷达的影响等问题的排除方法，以期为从事该项维护工作的机务工作人员提供思路和方法。
关键词：气象雷达；原理；故障1气象雷达的工作原理机载气象雷达根据电磁波反射原理确定目标的位置。
物体反射电磁波的能力与物体的性质、大小和电磁波的频率直接相关。
目标物体的导电性越高，反射面越大，回波强度越大。
当目标物体的几何尺寸和波长相差较大时，反射能量会减弱。
如果可以将目标物体的反射面直径与雷达波的波长进行比较，则反射能量也会显著增加。
目前用于气象探测的雷达工作频率一般在200MHz~10000MHz之间。
气象雷达的工作原理包括距离测定、方位测定、降水探测、湍流检测和风切变检测。
1.1距离测定气象雷达的主要任务是测量目标物体与地面之间的距离。
气象雷达发射的电磁波以光速在空气中传播，经测量后可接收到目标回波信号，接收到回波信号与发射脉冲之间的时间间隔为t，被测目标与飞机之间的距离可以计算为L=ct/2，其中c为光速。
目标物体的距离分辨率主要由脉冲宽度决定。
如果要提高对近程目标的识别能力，就必须使用较窄的脉冲宽度。
1.2方位测定目标物体的方位角主要通过测量雷达天线波束轴的瞬时方位角来确定。
雷达天线形成的波束呈圆锥形，宽度较窄。
当雷达天线指向特定的方位角时，雷达只能接收到该方位角内物体产生的目标回波，雷达设备将接收到的回波信号传输到显示器上，显示器显示实际的方位角。
雷达的方位角分辨率主要取决于天线水平面上波束宽度，波束宽度越窄，分辨率越高。
1.3降水探测气象雷达是监测天气状况的主要工具，因此对降水的探测是气象雷达监测的重要组成部分。
雨、雹、雪等材料都是导电性水材料。
气象雷达可以探测到雨滴或相对潮湿的冰雹，但不能探测到云、雾、干冰雹等物质。
含水材料可以吸收雷达发射的射频脉冲能量，部分能量会丢失，其余能量会被反射回来。
气象雷达的工作原理
气象雷达的工作原理
气象雷达是一种探测大气中气象要素的雷达。
它的基本原理是：在目标物上安装气象探测器，探测出气象要素（如风向、风速、气压、温度等），然后将这些信息通过发射机传送到接收系统，再由接收机将这些信息译成电信号。
气象雷达是怎样工作的呢？我们先来看一个例子。
假设现在有一个目标物，它的大小是0.1厘米，它离雷达的距离是10米。
如果你用一部普通的收音机去接收这个目标物，收音机接收到的信息就会通过无线电波传到收音机里。
这个过程会出现一些干扰，因为其中有许多频率都与我们的耳朵所能听到的频率不同，我们的耳朵就会对这些频率产生反应，把它们识别为相同或相近的频率。
如果我们用一部雷达去接收目标物，也是这样。
它会产生一种同频率、但不同波长（一般用波长为毫米、微米等单位表示）的电磁波，这些电磁波会通过目标物，最后被雷达接收到。
由于目标物在电磁波中反射回的信号强弱与发射信号的强弱是不一样的，所以对这部分回波我们无法进行探测。
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雷达的工作原理
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，雷达测速利用了物理学中的多普勒原理：当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。
雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。
雷达的工作原理
雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。
雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
雷达基础知识雷达工作原理
雷达基础知识雷达工作原理雷达即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。
那么你对雷达了解多少呢?以下是由店铺整理关于雷达知识的内容，希望大家喜欢!雷达的起源雷达的出现，是由于一战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。
二战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。
二战以后，雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。
后来随着微电子等各个领域科学进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。
雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。
当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。
自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。
雷达的组成各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。
还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
雷达的工作原理雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。
事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同。
其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
民航飞机机载气象雷达
运七100的PRIMUS－90型气象雷达由天线、 收发机、控制显示三件组成
收发机及天线位置图
机载气象雷达的屏幕
二、机载气象雷达 的基本工作方式
1、准备方式(STBY):加温准备 2、自检方式(TEST)：雷达自检
基本工作方式
（4）应避免因选用较短显示距离而 使飞机进入所谓的盲谷区域。
如只选用较小的显示距离，很难保证 有足够的时间和以较大的安全距离来 避开已邻近的恶劣天气区。
气象盲谷示意图
地面通电的注意事项
• 1、前方有人，不能接通雷达。 • 2、飞机在加油或有其他飞机在加油时，
不能接通雷达。 • 不应在机库中或在机头朝着近距离内的
显示出飞机前下方扇形区域中的地 形。
运七-100气象雷达控制键
三、机载气象雷达 对目标的探测
（一）对气象目标的探测
（二）机载气象雷达的地形识别
（一）对气象目标的探测
1. 对降水区的探测 2. 对湍流区的探测 3. 对冰雹区的探测
对降水区的探测
不同性质的气象目标所产生的回波强度 决定于气象目标本身的性质，主要是气 象目标所含水滴的直径、数量、下降速 度、形态及气象区域的体积等。
将天线略微下俯，可使波束照射到较 低高度上已融化的冰雹及大雨区，在 屏幕上产生强烈的红色图像。
天线的俯仰调节
雹云回波特征
在平显上表现为强度大 ，边缘分明 的块状回波。
强降雨区外缘的绿色区域有时出现 “U”形的无回波缺口、指状或钩状 回波以及外缘凸凹不平的图形，预 示着冰雹区域的存在。
结合有冰雹的降雨区的图像
3、气象方式(WX)： 4、湍流方式(TURB)：屏幕上将显示出湍流区
民航小知识：飞机机载气象雷达
飞机维修人员会对飞机雷达罩的湿度和雷达系统
进行检查。在雷达罩和机身之间有一密封胶带， 由于胶带老化，容易发生破损，
导致进水。补来杜绝湿气对雷达的影
响，防患于未然。2.加强对显示器和气象雷达收发
机通风口的检查，避免由于显示器和收发机散热 不好而超温，从而导致图像丢失
飞机机载气象雷达前几日的台风天气着实可怕，
上海的航班几乎全部瘫痪。这里小编不由得想起
了我们飞机的天气预报员，那就是机载雷达系统。
下面我们为您介绍下机载雷达是如何工作的。机 载气象雷达的用处机载气象雷达系
系统(WXR)用于飞机在飞行中对前方航路上的危
险气象区域进行实时地探测，选择安全的航路，
保障飞行的舒适和安全。机载气象雷达的原理机
量被吸收、损耗和散射外，均能被有效地反射回
雷达天线。而反射的强弱与气象目标含水量的多
少有关，所以，天线接收的回波经雷达接收机处
理后，在显示器上用不同的颜色显示出雷雨的强 弱，被测目标的距离由电磁波从发射
到接收所用的时间来确定。2.对湍流的探测湍流相
对于飞机有速度的变化，接收信号的频率相对于
发射信号的频率产生偏移，利用接收回波信号频
也可以探测飞机前下方的地形情况。在显示器上
用不同的颜色来表示降水的密度和地形情况。新
型的气象雷达系统还具有预测风切变(PWS)功能， 可以探测飞机前方风切变情况
，使飞机在起飞、着陆阶段更安全。下面我们将
详细介绍气象雷达探测的几个目标。1.对降水目标
的探测机载气象雷达所探测的降水目标，如雷、
冰雹、雪等，它们属于导电的水物质，对雷达辐 射的射频脉冲电磁波除一部分能
率的变化来探测湍流。3.对风切变的探测风切变是 在很短的距离范围内，风速
机载气象雷达的原理及常见故障分析
机载气象雷达的原理及常见故障分析摘要：机载气象雷达的基本功能是在飞行过程中不断向飞行员提供飞机前方航路上及其两侧的气象条件和其他障碍物的平面显示图像。
根据显示的图像，飞行员可以选择一条安全的路线来避开危险的天气区域或其他障碍物。
天气雷达还可以提供飞机前方基于地图的表面特征显示，以帮助飞行员识别地标并确定飞机的位置。
关键词：机载气象雷达；故障分析；措施分析1 机载气象雷达的基本工作原理1.1 气象雷达方程查阅相关资料可知气象雷达的方程为：Pmax=aPtG2θ2Cτr1.6λ2Simin!"1/2（1）注：式（1）中a（对降雨目标a值为3.36，对冰雹区域a值为1.54）为常数，Pt为雷达发射机的功率，G为天线的增益，θ为雷达的水平宽度或垂直宽度，C为光速，τ为发射脉冲宽度，r为降雨率，λ为波长，Simin为最小可检测功率。
上式集中地表明了气象雷达最大作用距离与雷达系统的技术特性及目标性质的关系，对雷达使用和维护人员均具有实际指导意义。
1.2 气象雷达基本工作原理机载气象雷达主要用于探测航路上的恶劣气象区域。
空中的雷雨区、暴雨区、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象区域，就是机载气象雷达所要探测的目标，为气象雷达基本工作原理示意图。
雷达发现目标并测定其位置，基于无线电波传播所具有的以下基本规律：（1）无线电波遇到障碍物发生反射，产生回波；（2）无线电波以光速在空间直线传播（实际上，电波在真空中的传播速度等于光速，在空气中的传播速度略小于光速，但通常视为近似光速）；（3）发射机产生电磁波信号（如正弦波短脉冲），由天线辐射到空气中；（4）发射信号的一部分被目标截获，并向多个方向再辐射；（5）向后辐射并返回雷达的信号由雷达天线收集并发送给接收机；（6）在接收器中，信号被处理以检测目标的存在并确定其位置；（7）通过测量从雷达信号到目标的时间并从目标返回到雷达来获得目标的距离；（8）当接收到的回波信号幅度最大时，可以根据窄波束雷达天线指向的方向获得目标的角位置；（9）如果目标正在移动，回波信号的频率将由于多普勒效应而偏移。
雷达的工作原理
雷达的工作原理雷达是一种利用无线电波进行探测和测距的设备，它在军事、航空、航海、气象等领域都有着广泛的应用。
雷达的工作原理是基于无线电波的回波信号，通过分析回波信号的特征来实现目标的探测和测距。
下面我们将详细介绍雷达的工作原理。
首先，雷达系统发射出一束无线电波。
这些无线电波会沿着一定的方向传播出去，当它们遇到目标时，就会被目标表面反射回来，形成回波信号。
雷达接收系统会接收并处理这些回波信号，通过分析回波信号的特征来确定目标的位置、速度和其他相关信息。
雷达的工作原理可以通过以下几个关键步骤来描述，发射、传播、接收和处理。
首先是发射阶段。
雷达系统会通过天线发射出一束无线电波，这些无线电波会以一定的频率和功率向外传播。
发射的频率和功率会影响雷达系统的探测范围和精度。
接下来是传播阶段。
发射出的无线电波会沿着一定的方向传播出去，当它们遇到目标时，就会被目标表面反射回来，形成回波信号。
传播过程中，无线电波会受到大气、地形等因素的影响，这些影响会对回波信号的特征产生一定的影响。
然后是接收阶段。
雷达接收系统会接收并放大回波信号，然后将其转换成电信号进行处理。
接收到的回波信号会包含有关目标的位置、速度和其他相关信息。
最后是处理阶段。
雷达系统会通过信号处理算法来分析回波信号的特征，从而确定目标的位置、速度和其他相关信息。
信号处理算法的设计和优化对于雷达系统的性能至关重要，它直接影响着雷达系统的探测范围、精度和抗干扰能力。
总的来说，雷达的工作原理是基于无线电波的发射、传播、接收和处理。
通过分析回波信号的特征，雷达系统可以实现对目标的探测和测距。
随着科技的进步，雷达技术也在不断发展，未来雷达系统的性能将会得到进一步提升，为各个领域的应用提供更加可靠和高效的支持。
天气雷达原理
天气雷达原理天气雷达主要是利用雷达的原理来探测大气中的天气情况，包括降水、气象云、风向、风速、雷暴等。
它可以通过扫描大气中的物理量来确定大气中是否存在降水、风等天气现象。
雷达的工作原理是利用电磁波在媒介中的传播原理，通过向媒介中发射一定频率、一定方向的电磁波信号，当波在与媒介相反方向移动的物体直接或反射回来时，就能够通过接收器接收到反射回来的波，进而分析处理反射波信息，得到被探测物体的信息。
而电磁波的传播是以光速进行的，雷达利用电磁波的传播速度，可测出被观测物体与雷达距离的变化。
天气雷达通常使用的电磁波频率是S波段和C波段，其中S波段频率是2-4GHZ，波长是10-15CM；C波段频率是4-8GHZ，波长是5-10CM。
电磁波发射器作用下，电磁波穿过天空被云层、降水颗粒反射回来，经过收集和处理后，就可以获得云、雾、雪、雨、霜冻、雷电等天气数据。
不同的天气现象，其反射信号的极化、频率、强度等都有所不同，因此，雷达反射回来的电磁波信号就可以告诉我们天气状况。
雷达接收到反射信号后，需要经过一段时间的处理才能得到有关降水、风速、风向等的数据，主要分为以下几个步骤：1. 预处理：预处理是指将接收到的多普勒雷达信号（Doppler Radar）转化为物理量，并进行噪声抑制、探测算法等。
2. 数据解码：将预处理后的雷达数据解析成相应数据库的格式，并存储到指定路径下。
这个步骤主要是将雷达接收到的回波信号转为具体的数据量。
3. 数据处理：将解码的雷达数据转换为气象学参数，经过网格处理、平滑化、去除杂散点等处理后得到雷达反演的大气物理量。
4. 数据可视化：将数据可视化为图像或动画，以便让用户更加直观地了解天气状况。
总的来说，天气雷达是一种不错的探测天气的方法，可以快速准确地监测到大气中的各种天气现象。
它的原理是利用雷达发射电磁波，通过接收回波反射数据来确定天气情况，是一种高效、灵敏且精确度高的解决方案。
雷达技术的基本原理与应用
雷达技术的基本原理与应用雷达是一种利用互相作用的电磁波或其他成像辐射探测、测量和成像的电子设备。
雷达技术已在许多领域广泛应用，例如航空、海洋、防御、气象和环境监测等领域。
本文将探讨雷达技术的基本原理和应用。
一、雷达的原理雷达的基本原理是利用一定频率的高频电磁波，将电磁波通过天线发射出去，在目标上反射回来时，再通过接收天线接受回波信号。
根据发射电磁波后接收到的回波信息，可以推算出目标的位置、速度、形态等信息。
雷达设备的主要组成部分包括发射器、天线、接收器和信号处理器等。
发射器将输入的高频信号转换成微波信号，并将其通过天线辐射出去；天线接受目标回波信号，并将信号转换成电信号；接收器将电信号放大，然后通过信号处理器进行数字化处理，以提取有关目标的信息。
雷达的性能指标主要包括雷达探测距离、分辨率和信噪比等。
雷达探测距离取决于雷达的发射功率、天线增益、目标反射面积以及大气衰减等因素；雷达分辨率取决于波长、天线孔径和目标距离等因素；信噪比是指目标信号和噪声信号之比，是衡量雷达性能优劣的一个重要指标。
二、雷达的应用1.航空领域雷达在航空领域的应用非常广泛，包括飞行监控、空中交通管制、空气质量监测等。
雷达技术可以帮助飞行器定位、导航以及在气象恶劣时保证安全起降。
2.海洋领域雷达在海洋领域的应用也非常广泛，可以用于水文、水文气象、海洋资源调查、海上交通管制、船舶导航等方面。
雷达技术可以帮助监测海洋环境的变化，发现井喷火山以及预测台风等有害气象事件的来临。
3.防御领域雷达在防御领域的应用较多，包括军事防御、边境安全、反恐防暴、消防救援等方面。
雷达技术可以帮助军队监测敌方军事行动、预警空袭威胁、监视国境安全等；可以帮助警察发现可疑行为、协助消防队找到险情等。
4.气象领域气象雷达常用于天气预测、气象风险监测、降水量预测等方面。
气象雷达主要用于探测空中降水物质和气象条件；利用雷达分辨率高、探测距离远、数据传输快等优点，可以帮助气象部门实现准确预报。
天气雷达的基本工作原理和参数
天气雷达的基本工作原理和参数1. 天气雷达的简介你有没有想过，咱们在家喝着茶、看着电视的时候，外面那乌云密布、闪电交加的场景是怎么被提前知道的？其实，这一切都要归功于天气雷达。
没错，它就像个高科技的“天气侦探”，帮助我们预测天气变化，避免被突如其来的大雨淋得湿透。
那它到底是怎么工作的呢？今天咱们就来聊聊这个话题，保证你看完之后能对天气雷达有个全面的了解，顺便也能在聚会中引起别人的注意，绝对不是白白浪费你的时间！2. 工作原理2.1 雷达的基本原理说到天气雷达，咱们得先从它的基本原理聊起。
雷达的全名是“无线电探测与测距”，其实就是通过发射无线电波，来探测周围的物体。
想象一下，你在夜晚对着朋友大喊，他们如果回应你，那就能把你们的距离算出来。
天气雷达也是如此，它发射出无线电波，遇到雨滴、雪花等气象现象时，波会被反射回来。
通过测量反射回来的时间，雷达就能计算出这些天气现象离我们有多远，甚至还能判断出它们的强度和运动方向。
2.2 数据处理不过，发射和接收可不是全部。
收到数据后，雷达还要经过一番“加工”，才能给我们提供准确的信息。
就像做饭一样，食材不够新鲜，做出来的菜可就没味儿了！雷达的数据处理系统会将这些信号转换成图像，显示在显示屏上。
你会看到一幅幅五颜六色的图，绿的代表小雨，黄的代表中雨，红的则是大雨，简直是一幅“天气艺术画”！而且，这些图像还会动态更新，让你能随时掌握天气变化，真的是科技的力量啊！3. 雷达的参数3.1 重要参数当然，天气雷达还有一堆技术参数，这些可都是关键的“秘笈”哦。
首先是“探测范围”，也就是雷达能探测多远的距离。
一般来说，大多数天气雷达的探测范围在几百公里到几千公里之间，够让你提前做好准备，不至于被突如其来的暴风雨打个措手不及。
接下来是“空间分辨率”，这个听起来很高大上，其实就是雷达能分辨出多小的天气现象。
好的雷达可以把雨滴的分布清晰地显示出来，让你一目了然。
3.2 效率与精度再说说“探测时间”，这个可是个好玩意儿。
雷达 气象 原理
雷达气象原理
雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的设备，常用于气象领域。
它的工作原理是利用电磁波的特性，通过发送高频电磁信号，然后接收并分析回波信号，从而确定目标物体的位置、速度和形态。
雷达的发射部分主要由发射源和发射天线组成。
发射源产生高频电磁信号，而发射天线将信号辐射出去。
当电磁波遇到目标物体时，一部分信号会被目标物体吸收，而另一部分信号则会被散射或反射回来。
雷达的接收部分包括一个接收天线、一个接收器和信号处理系统。
接收天线负责接收回波信号，接收器将信号放大并转换为电信号，而信号处理系统则对接收到的信号进行处理和分析。
根据回波信号的时间延迟和频率偏移，气象雷达可以确定目标物体的距离、速度和径向流动。
通过连续的扫描和测量，雷达可以绘制出目标物体的位置和运动轨迹，从而实现对气象现象的观测和预测。
在气象领域，雷达主要用于测量降水的强度、类型和分布。
通过分析回波信号的强度和反射率，可以确定降水的强度和类型，如雨、雪或冰雹。
此外，雷达还可以提供风暴的位置、运动和形态等信息，帮助气象学家预测和监测气象灾害，如暴风雨、龙卷风和暴雪。
总之，雷达是一种基于电磁波原理的气象探测设备，通过发送
和接收电磁信号来测量目标物体的位置、速度和形态。
在气象领域，雷达被广泛应用于降水观测和气象灾害预测等方面。
气象雷达探测原理及应用范围
气象雷达探测原理及应用范围气象雷达是一种基于雷达原理来探测大气状态、气象现象和天气变化的机器设备。
它主要利用电磁波在大气中的传播特性，通过接收和处理反射回来的信号来获取气象信息。
本文将从气象雷达的基本原理、技术参数和应用范围三个方面来介绍气象雷达。
一、气象雷达的基本原理气象雷达探测大气的原理是依靠扫描大气中的微小水滴、降水、云和其它物质所反射回来的电磁波信号。
当雷达发射的脉冲波束与某种物质相遇后，该物质会吸收或者在其表面产生反射，反射回来的信号被接收机接收。
通过计算发射和接收信号之间的时差，就可以确定障碍物与雷达的距离。
进一步做相位比较、功率谱分析等处理，就可以获取更加详细的气象信息。
二、气象雷达的技术参数气象雷达的技术参数有很多，我们挑选一些比较重要的来介绍。
1.雷达频率雷达频率是指雷达信号所使用的电磁波频率。
国际上常用的气象雷达频率范围一般在 3GHz - 35GHz 之间。
这个范围内的频率不仅可以在短距离内传播，而且对反射信号的灵敏度和分辨率都有较好的表现。
2.雷达脉冲宽度雷达脉冲宽度是指雷达发射的信号在时间上的长度。
对于气象雷达来说，脉冲宽度一般控制在 0.5 微秒左右，因为这会使得雷达系统的分辨率变得更加细致，可以更清晰地识别降水的形态和密度。
3.天线参数天线是气象雷达的核心部件，它对气象雷达系统的性能和运行稳定性都有着至关重要的作用。
天线的参数主要包括天线方向图、增益、波束宽度等。
天线的方向图表现了天线在地球空间中能接受来自不同方向的信号的能力。
增益则表示天线接受信号的灵敏度，波束宽度则是用来描述信号分辨率的参数。
三、气象雷达的应用范围气象雷达以其高效快捷、准确可靠的特点已经成为气象监测预警、农林牧业生产、水利、交通运输、环境保护等多个行业的重要技术手段。
主要的应用范围包括：1.气象监测预警通过气象雷达可以及时有效地监测和预测各种天气现象，包括暴雨、雪灾、雷暴、霜冻等等。
这些预警信息对于有关部门和群众可采取及时的防护措施，避免或减轻极端天气所带来的不利影响。
雷达基本工作原理
雷达基本工作原理雷达是一种利用无线电波进行探测和测量的技术，广泛应用于航空、天气预报、军事等领域。
雷达基本工作原理涉及到波的反射、接收和处理，下面将详细介绍雷达的基本工作原理。
雷达工作原理的核心是利用电磁波在传播过程中的反射现象来获取目标物体的信息。
雷达系统通常由一个发射器、一个接收器和一个信号处理器组成。
下面将分别介绍这三个部分的工作原理。
首先，发射器的作用是产生高频电磁波并将其发射出去。
雷达系统通常使用的是微波频段的无线电波，其频率一般在几百兆赫至几十吉赫范围内。
通过发射天线，雷达系统将电磁波以脉冲形式发送出去。
发送的脉冲包含着雷达设备的唯一标识以及一些额外的信息，比如波形、频率和时间等。
接下来，发射的电磁波会向外传播，当遇到目标物体时，部分电磁波会被目标物体吸收、散射或反射。
其中，主要是目标物体对电磁波的反射。
反射回来的电磁波被接收天线接收。
接收器的作用是接收反射回来的电磁波，并将其转换为电信号。
接收天线接收到的电磁波通过天线导线传输到接收器的输入端。
接收器经过一系列的放大、滤波等电路处理操作，将电磁波转换成电信号，并将其传递给信号处理器。
信号处理器的作用是对接收到的电信号进行进一步处理和分析。
首先，对接收到的信号进行滤波处理，去除杂散干扰。
然后，将信号进行解调，即将其转换成为可读取和分析的形式。
接着，对解调后的信号进行时域分析，通过测量信号的到达时间和相位差，可以计算出目标物体与雷达的距离和方位角。
同时，利用频率差异可以测量目标物体的速度。
除了距离、方位角和速度等基本测量之外，信号处理器还可以对信号进行图像处理，生成雷达图像，更直观地显示目标物体的位置、形态和运动状态。
需要注意的是，雷达系统在实际应用中还面临着许多挑战。
比如，雷达信号在传播过程中会受到地球弯曲、大气吸收和散射等因素的影响，需要对传播环境进行校正和修正。
此外，雷达系统还需要考虑目标物体的反射特性、目标检测与识别算法等方面的问题。
气象雷达测绘技术的基本原理与操作流程
气象雷达测绘技术的基本原理与操作流程气象雷达是一种用来探测大气中降水过程和其他天气现象的仪器。
它通过发射一束电磁波向大气中发射并接收返回的信号，从而感知大气中的物理参数，并绘制出降水图像。
气象雷达的基本原理是利用雷达波在气象目标上的相互作用，通过探测大气中的反射信号来分析和判断天气状况。
雷达发射的电磁波一般是以微波频段为主，具有较高的频率和短波长。
当这些电磁波遇到大气中的物理目标时，如水滴、冰晶、雨滴等，它们就会发生散射、反射或吸收，从而使雷达接收到相应的回波信号。
在气象雷达中，最常用的是降水雷达，它主要用于探测和测量云中的降水。
当雷达发射出的电磁波遇到云中的水滴或雨滴时，这些水滴或雨滴就会散射部分微波能量并将其返回到雷达接收机，形成一个回波信号。
通过分析这些回波信号的强度、反射能力和颜色等特征，我们就能判断出降水的类型、强度和分布等信息。
对于降水雷达来说，它的操作流程主要包括以下几个步骤：首先，需要选择一个适当的位置来安装雷达设备。
一般来说，为了获得准确的测量结果，需要选择在地势平坦、无大障碍物遮挡且不受干扰的地方。
同时，为了覆盖更广泛的区域，多个雷达可以组成一个雷达网络，相互之间进行数据共享和校正。
其次，需要进行雷达设备的校验和校正。
雷达设备需要经过严格的校验和检测，以确保其发射和接收信号的准确性和一致性。
此外，还需要进行周期性的校正，以消除因环境变化和设备老化而引起的误差。
接下来，需要进行雷达观测和数据采集。
一旦设备安装和校准完成，雷达就可以开始进行观测。
它通过发射电磁波并接收回波信号来感知大气中的物理参数。
这些回波信号会被转换为数字信号，并以一定的时间间隔存储下来。
之后，需要对原始数据进行预处理。
原始数据通常包括回波信号的强度、反射能力和速度等信息。
为了提取有用的气象信息，需要对这些数据进行去噪、滤波和校正等处理，以消除噪声和误差。
预处理后的数据将作为后续分析和绘图的基础。
最后，需要对预处理后的数据进行分析和绘图。
机载气象雷达工作原理
机载气象雷达工作原理机载气象雷达的工作原理如下：雷达的英文是Radar，实际上是“无线电探测和测距”（Radio Detecting And Ranging）的缩写。
现代机载雷达使用的是工作在X波段的频率。
这种波束经过特殊设计，既可以穿透中雨，又能探测背后的强降雨，符合飞行员对天气的确认和绕飞标准的要求。
水分子的反射率是雷达工作原理中的关键因素。
雷达反射回波的强度与水滴的大小、构成和数量有关。
冰晶反射的雷达能量极少，水（雨）是极佳的雷达波反射体。
例如，水滴的回波强度比同样大小的冰粒大五倍。
对于机载气象雷达而言，它只能探测含水（降雨）量的多少，然后根据反射率通过不同的颜色等级反馈到飞机的ND上进行显示。
雷暴由不同反射特征的三部分云体组成。
底部云体在冻结高度以下，由液态的降水（雨）组成，是整个雷暴反射率最强的部分。
中间部分的云体是在冻结高度（0°C）以上，直到温度降为﹣40°C的高度为止。
这部分的云体中包含冰晶和过冷水滴。
过冷水滴有中度的反射率，但这部分的反射能量会因冰晶的出现而损失。
因此，雷达在此高度以上的能探测到的东西很少。
气象雷达探测的这部分的顶部，也就是我们常说雷暴的“湿顶”或“雷达顶”。
机载气象雷达通过发射一定波长的电磁波，并监测其遇到障碍物后返回的信号，来探测天气情况。
在气象雷达系统中，发射机产生高频电磁波，通过收发转换开关传送给天线，再由天线将其辐射到空间中。
这些电磁波在传播过程中遇到雨水、云雾等气象目标后会发生反射，反射回波被接收机接收后处理生成相应的视频图像。
通过分析这些图像，可以判断出天气状况、风向、风速等信息。
气象雷达主要用于探测航路上的降水、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象条件，以保障飞行安全。
不同型号的气象雷达所包含的组件可能不同，他们在各型飞机上的配置也有多种形式。
较为先进的气象雷达将收发机、控制盒、驱动机构、天线以及波导管集成为一个天线收发机机构，省去了波导管的传输，减少了信号失真，降低了维护难度。
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Con1-2 雷达探测目标的原理
The radar dish or antenna transmits pulses of radio waves or microwaves which bounce off any object in their path. The object returns a tiny part of the wave‘s energy to the radar dish or antenna which is usually located at the same site as the transmitter. Obviously, we cannot send out another pulse until a time window has passed, in which we expect to see a return echo.
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Airborne Weather Radar(WXR) Con1：Radar principle
Outlines For Con1
0 1 2 3 4 雷达历史 雷达的定义和类型 雷达探测目标的原理 雷达基本组成 雷达方程
Airborne Weather Radar
雷达：无线电探测与测距 One of the most important surveillance sensors
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Con1-1 雷达的定义和类型
Airborne Weather Radar
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Con1-1 雷达的定义和类型
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Con1-3 雷达基本组成
Airborne Weather Radar
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Con1-4 雷达方程
假设：1，天线各向同性且均匀辐射（spherical spreading） 2，接收发射采用同一部天线 P 发射机功率 G 天线增益 R 探测距离 目标截面积
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Con1-2 雷达探测目标的原理
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Con1-2 雷达探测目标的原理
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Con1-2 雷达探测目标的原理
Airborne Weather Radar
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R = cTR/2 where R = range in meters c = the speed of the EM pulse TR = the round trip transit time
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Airborne Weather Radar
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Questions ?
1 What is radar? 2 Where did it come from? 3 What is it used for in ATC system? 4 Which university and which specialty? 5 When and where radar was born? 6 Who set up radar network along its coast?
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Con1-1 雷达的定义和类型
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Con1-1 雷达的定义和类型
• Radar is an electromagnetic（EM） system for the detection and location of reflecting objects such as aircraft, ships, spacecraft, vehicles, people and the natural environment.
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Con1-4 雷达方程--RCS
海鸥的形体与燕八哥相近，但海鸥的雷达反射截面却比燕八哥大200倍。 蜜蜂的体积小于麻雀，但它的雷达反射截面反而比麻雀大16倍。可见， 体积的大小并不是决定隐蔽能力的唯一因素，体形才是决定隐身的关键。 普通飞机无论何种姿态，都可以产生雷达回波，隐形飞机的则会长时间 无回波，偶尔产生强烈回波（即亮点）
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Con1-2 雷达探测目标的原理
发射脉冲
目标斜距的测量（测距）
回波
t 噪 Radar
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Con1-2 雷达探测目标的原理
目标角度的测量（测角）
目标
O
雷达天线波束扫描原理
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• The range of radars can exceed hundreds of miles and they can be placed on mobile platforms greatly increasing their effectivity.
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Con1-2 雷达探测目标的原理
雷达频段
WXR: 9300~9375Mhz
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Con1-2 雷达探测目标的原理
目标斜距的测量(测距)
2R=ctr
ct r R 2
式中, R为目标到雷达站的单程距离, 单位为m; tr为电磁波往返于 目标与雷达之间的时间间隔, 单位为s; c为光速，c=3×108m/s。 计算1us，1ms雷达探测距离，探测100NM所需时间。
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Con1-1 雷达的定义和类型
The simplest radar system transmits a pulse of high frequency energy and listens for the echo of that pulse. Given that EM energy travels at 3 108 m / s, the time it takes for a pulse to travel to a target and the echo to travel back will tell us the range.
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Con1-0 雷达历史 Why we need radar？
ATC function Provision of safe and expeditious sequencing of traffic; Provision of safe horizontal and vertical separation; Safe meaning: No collision
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PPI: Plan Position Indicator
Airborne Weather Radar
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PPI and clutters
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Con1-1 雷达的定义和类型
RADAR: RAdio Detection And Ranging
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Separation minima
Airborne Weather Radar
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Former controller
Airborne Weather Radar
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Current controller
Airborne Weather Radar
Airborne Weather Radar(WXR) --radar principle
中国民航大学 电子信息工程学院
Contents
Con1：Radar principle Con2: Introduction to WXR Con3：Ranging,Azimuth measurement,Doppler Con4：Real system
• Radar can perform its function at long or short distances and it can operate in darkness, haze, fog, rain, and snow. Its ability to measure distance with high accuracy and in all weather is one of its most important attributes.
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Con1-4 雷达方程
Ae天线有效接收面积 Smin最小检测信号功率
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Con1-4 雷达方程--RCS
RCS是一假想面积，是描述目标在一定入射功率下后向散射功率能 力的量，该量以面积单位来描述。面积越大，后向散射能力越强， 产生的回波功率也就越大。