雷达复习

雷达气象学

绪论&第一章雷达基本概念

1.常用的测雨雷达波段与波长

X波段——cm、C波段（反射强，内陆地区，一般性降水）——cm、S

波段（穿透能力强、衰减少，沿海地区，台风、暴雨）——cm

2.雷达主要由哪几部分组成

①雷达数据采集子系统（RDA）：

A.发射机：RDA是取得雷达数据的第一步——发射电磁波信号。RDA主要

是由放大器完成，产生高效率且非常稳定的电磁波信号。稳定

是非常重要的，产生的每个信号必须具有相同的初相位，以保

证回波信号中的多普勒信息能够被提取。一旦信号产生，就被

送到天线。

B.天线：将发射机产生的信号以波束的形式发射到大气并接受返回的能量，

确定目标物的强度，同时确定目标物的仰角、方位角和斜距进行定位。

天线仰角的设置取决于天线的扫描方式（共有三种）、体扫模式（

VCP）和工作模式（分为晴空和降水两种模式）。

使用三种扫描方式：

扫描方式#1：5分钟完成14个不同仰角上的扫描（14/5）

扫描方式#2：6分钟完成9个不同仰角上的扫描（9/6）（我国）

扫描方式#3：10分钟完成5个不同仰角上的扫描（5/10）体扫模式定义4个：

VCP11 --- VCP11规定5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。

VCP21 --- VCP21规定6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。

VCP31 --- VCP31规定10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。

VCP32 --- VCP32确定的10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。

不同之处在于VCP31使用长雷达脉冲而VCP32使用短脉冲。

工作模式：

工作模式A：降水模式使用VCP11或VCP21，相应的扫描方式分别

为14/5 和9/6。

工作模式B：晴空模式使用VCP31或VCP32，两者都使用扫描方式

5/10。

C.接收机：当天线接收返回（后向散射）能量时，它把信号传送给接收机。

由于接收到的回波能量很小，所以在以模拟信号的形式传送给

信号处理器之前必须由接收机进行放大。

D.信号处理器：完成三个重要的功能：地物杂波消除，模拟信号向数字化

的基本数据的转换，以及多普勒数据的退距离折叠。

②雷达产品生成子系统（RPG）：产品生成、产品分发、通过UCP (雷达控制台）

对整个雷达系统进行控制。

③主用户处理器（PUP）：主要功能是获取、存储和显示产品。预报员主要通过

这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的

形式显示在图形监视器上。

④宽/窄带通讯子系统（WNC）及附属安装设备

3.雷达的定位原理（距离、方位、仰角）

目标位置的确定——由于雷达收发共用天线，雷达的定位就是目标的定位

1、方位：极坐标360度，正北方位0度，顺时针旋转

2、仰角：地平为0度，向上为正

3、距离：以雷达为中心，径向延伸R=C*dT/2, C：光速；dT：电磁波从发射

到接收的时间

4.常用的雷达参数是哪些

1、波长λ：电磁波传播时，从一个周期的起点到下一个周期的起点之间的最短 距离。波长反映了波在空间上的周期性。

2、脉冲宽度：一个脉冲的持续时间

3、脉冲长度h=c ：一个脉冲在空间走过的长度

4、脉冲重复频率F （PRF ）：每秒钟发射脉冲的次数

5、脉冲重复周期T ：从一个脉冲前沿到下一个脉冲前沿所持续的时间，F 与T 互为倒数

6、平均功率P av 与发射功率P t

7、发射信号

8、回波信号

5.天气雷达常用的显示方式

PPI ：平面位置显示器，简称平显。天线固定某仰角，以正北方向为起始方位 顺时针作全方位360度圆锥扫描，显示目标的距离与方位。

RHI ：距离高度显示器，简称高显。天线固定某方位，做俯仰扫描，显示目标 的垂直剖面。

CAPPI ：等高平面位置显示器(PPI 所显示的是锥面回波，当天线的仰角不是0° 时，并受地球曲率的影响，雷达天线的波束在不同距离上的高度不同。 实际工作中需要等高面的回波显示-等高位置平面显示器（CAPPI ），用

体积扫描（不同仰角的一系列PPI 扫描）资料经计算机插值处理而合成。

6.分贝的定义与应用。

分贝的定义：0

log 10P P N P:比较值 P 0:基准值 表示电信号在传输过程中功率增加或减少的计算单位

第二章 气象目标对雷达电磁波的散射

1.为何引进散射函数ββ在三维空间的图像及在三个坐标面上的图像

散射函数β（方向函数）——反映单位面积上入射波转化成散射波的能力，为 了定量地描述散射能量分布的方向性。

2.推导瑞利散射时散射截面的表达式Qs 。 2224654i s i s s 2m 1m 3r 128d ),(S /dA S S /P Q +-=

==≡⎰⎰⎰λπΩϕθβπ

3.比较小粒子的散射截面、后向散射截面及几何截面的定义式、物理意义、大小 散射截面：()Ω=⎰d Q s π

ϕθβ4, 物理意义：反映粒子的总散射能力

大小：2

22465213128+-=m m r Q s λπ 后向散射截面（雷达截面）：()i

s S R S 2

4ππσ= 意义：以入射波能流密度S i 乘上雷达截面σ，得到一个散射粒子的总散射功率， 当散射粒子以这个功率作各向同性散射时，散射到天线处的功率密度正好等于 该粒子在天线处造成的实际的后向散射能流密度。

大小：2224652

1+-=m m D λπσ 几何截面：42

D S π=

4.瑞利散射与米散射的主要区别与联系

联系：均为球形粒子造成的散射。