双偏振相控阵雷达对比

S波段雷达与X波段雷达
X波段优势
1.X波段雷达更高的时空分辨率。 2.更好的多普勒敏感性，提供更精确的风 场反演估计。 3.体积小重量轻更加灵活，不需要建设大 型基建，可以在各种复杂地形下部署。 4.更精准的降雨量估计。 5.更好的对产生局地灾害的小尺度系统如 龙卷，下击暴流冰雹等的高精度观测。有 效弥补S波段雷达低纬度气象探测缺失的 缺点。
提高垂直剖面的时
间分辨率，提供更
加精确的无延迟的
垂直气象统结构 特征。
相控阵扫描雷达RHI方向超高时间分辨率图
--2017年8月3日00：40 ~ 1：00
对左图PPI图的130°方向的降雨云层做RHI剖面，由于RHI方向时间延迟只有约 0.3s,所以RHI图更能准确无延迟反映云层剖面结构
相控阵雷达PPI图
• X波段的衰减严重 (反射率因子达到50dBZ，降雨量达到 100mm/h以上时)，这是限制其更加有效应用的难题；但X 波段组网可以大大降低此衰减难题。
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双偏振雷达产品
• 差分反射率因子(ZDR)
1.接近零的ZDR值反映的是球状性更好的粒子。 2.正的ZDR反映扁平状粒子 3.负的ZDR反映垂直状粒子如冰晶等
• 相关系数(cc)
值约接近1，表明此区域粒子的形状和大小一 致性高。
值约低于1，则表明粒子的一致性逐渐降低。
• 比差分相位(KDP)
性越差。相控阵雷达独有的特点提供了更真实准确的图像数据。（组合反射率， 风场反演）
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相控阵扫描雷达RHI方向超高时间分辨率图
垂直方向反射率因子结构图 垂直方向比差分相位结构图
相控阵雷达在RHI 方向做17层 (0.9°~29.7°)，无 间隔RHI扫描，且 完成此17层扫描只 需要约0.3s,大大的
1.差分相位的导出产品。 2.只对降水粒子敏感。 3.不受部分波束被阻挡的影响。 4.不受波束充塞程度的影响。
注:S波段与X波段双偏振产品的 有效性是不同的
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S波段雷达与X波段雷达
• 比差分相位(KDP)
特点: (1)差分相位的导出产品。 (2)只对降水粒子敏感，不受其他诸
如冰雹等的影响。
(3)不受部分波束被阻挡的影响。 (4)不受波束充塞程度的影响。
1.精准的降雨估计。 2.更好的降水与其他粒 子的分类手段。
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S波段与X波段雷达KDP敏感性有效性对比
--2017年8月2日8:00
Z
Z
KDP
KDP
S波段双偏振机械雷达
X波段相控阵双偏振雷达
S波段与X波段雷达KDP敏感性有效性对比
--2017年8月2日8:05
Z
Z
KDP
KDP
S波段双偏振机械雷达
X波段面临的难题
X波段衰减不可忽视(反射率因子达到 50dBZ，降雨量达到100mm/h以上时)，这 是其面临的最大挑战。
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S波段雷达与X波段雷达
X波段衰减解决方法
1.衰减解决方法不是依靠增大发射功率。 2.X波段雷达组网可以有效的解决问题。 3.美国X波段实验项目已经验证，X波段相控 阵雷达通过组网可以有效的解决衰减带来的问 题，并指出雷达组网各雷达间距不大于30km, 最有25km.
相关系数
比差分相位
总结
• X波段雷达体积小重量轻的特点，可以灵活方便在各种地 形条件下部署，可以有效弥补S波段低纬度空域的覆盖。
• 更高的时空分辨率，多普勒分辨率以及相控阵的快速扫描 更有利于观测诸如中小尺度龙卷，中小尺度涡旋，微下击 暴流和冰雹等生消迅速的中小尺度气象系统，提供更加准 确真实的气象分析，有效的降低这些产生局地灾害的气象 系统,。
A 广州双偏振机械天气雷达
B 双偏振相控阵天气雷达
相控阵雷达与机械雷达体扫速度对比
相控阵天气雷达，360度，17层无间 隔仰角，100秒钟完成一个体扫
机械雷达VCP21扫描，14层仰角，6分 钟体扫
相控阵双偏振雷达
机械双偏振雷达
双偏振相控阵雷达7月11日一次过程(PPI)
反射率因子
速度
谱宽
差分反射率因子
X波段双偏振相控阵雷达
内容列表
• 公司概况 • 双极化天气雷达
➢ X波段双偏振相控阵雷达性能参数 ➢ 双极化雷达产品
• S波段雷达与X波段雷达
➢ 各波段特点以及优劣比较分析 ➢ 为何选择X波段以及特点
• 机械扫描与相控阵扫描雷达
➢ 机械扫描雷达特点与不足 ➢ 相控阵雷达特点与优势
• 小结
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X波段双偏振相控阵雷达
X波段双偏振相 控阵雷达
X波段双偏振相控阵雷达性能参数
雷达型号 体制
工作频率 发射峰值功率 发射脉冲宽度
天线增益 距离分辨率 垂直角度分辨率 水平角度分辨率 探测距离 脉冲重复频率 最大无模糊速度（单PRF）
单位
GHz w us dB m deg. deg. km KHz m/s
NRD-AXP64-03SE 一维电扫相控阵体制 9.3~9.5 128 1~60 36 30米 1.8 0.9 35 4 31.5
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机械扫描与相控阵扫描雷达
体扫速度
机械扫描(VCP21)
~6min
相控阵无间隔扫描
<1.5min,最快可达到30s
RHI 11层扫描时间延迟
~6min
~0.2s
CAPPI时间延迟
~6min
<1.5min
数据污染
由于机械扫描惯性，不同仰 具有电扫功能，各角度数据
角方向数据相互污染
无污染
只要有时间延迟，就不可能提供准确真实的气象图，时间延迟越大，真实准确
X波段相控阵双偏振雷达
S波段雷达与X波段雷达
多普勒敏感性 衰减程度 作用距离 空时分辨率 降雨估计准确性 典型天线尺寸 雷达基建选址
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S 低 小 460km 径向分辨率250最低 不准确或严重低估 ~8m 需大型基建，选址严格
X 高 严重 40km 径向分辨率30m 使用KDP更加准确 ~2m 不需大型基建，选址灵活
相控阵雷达RHI图
分辨率对比--2017年8月1日19：10分多单体
机械雷达距离径向分辨率为250m,水平 1°，垂直1°的分辨率。
相控阵雷达距离径向分辨率为30m,水 平0.9°，垂直1.8°的分辨率。更利于 小尺度气象系统的精细结构观测。
A 双偏振机械天气雷达
B 双偏振相控阵天气雷达
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分辨率对比--2017年8月1日19：10分多单体