雷达气象期末复习整理版
雷达气象
第一章
第一节
1 雷达的含义，雷达气象含义及其用处
Radar ：通过无线电技术对目标物进行探测和定位，确定目标位置和强度的技术。
气象雷达：是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达，常称为“千里眼、顺风耳”。
雷达气象：利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。
2 气象雷达的特点
气象雷达是雷达中的一个重要成员，探测的对象是覆盖整个地球的大气，不受季节、昼夜和天气条件的影响，能全天时、全天候工作，不受能见度，探测条件的影响。采用大功率发射机、高增益天线、高灵敏接收机，可增加雷达威力，探测数百公里外的目标。现代化的雷达机，与计算机技术结合，使其数据处理技术进一步提高，测定目标的精度更高。
3 我国雷达分布情况
根据天气现象：
? 沿海地区：暴雨台风多，S波段（5cm）为主
? 内陆地区：一般性降水，C波段（10cm）为主
电磁特性：暴雨，S波段穿透能力强，衰减小；一般性降水，S波段反射弱，C波段反射强4 我国天气雷达的应用
强对流天气的监测与预警：灾害性大风、冰雹和暴洪。天气尺度和次天气尺度降水系统的监测。
应用：人工影响天气、降水测量、风的测量、数据同化。
第二节
1 我国新一代雷达的组成部分----雷达的硬件系统
新一代天气雷达系统的三个部分：
（1）数据采集子系统（RDA）；
定义：用户所使用雷达数据的采集系统。
功能：产生和发射电磁波，接收目标物对这些电磁波的散射能量，并形成数字化的基数据。
主要结构：
①发射机
RDA是取得雷达数据的第一步——发射电磁波信号。RDA主要是由放大器来完成，产生高功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位相，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。
②天线(天线沿一定的仰角，围绕自身旋转360°，圆锥面扫描)
将发射机产生的脉冲信号以波束的形式发送到大气，并接收返回的能量，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。
雷达天线仰角的变化范围：0 ～90?。天线仰角的设置取决于天线的扫描方式、体扫模式和天气模式。
新一代多普勒雷达有3 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分钟）
扫描方式＃2 ：6 分钟完成9 个不同仰角上的扫描（9/6分钟）（我国）
扫描方式＃3 ：10分钟完成5 个不同仰角上的扫描（5/10分钟）
新一代多普勒雷达的天气模式：
(1)：降水模式，天线转动快，仰角多
使用VCP11 和VCP21 ，扫描方式为14/5和9/6。
(2)：晴空模式，天线转动慢，仰角少
③接收机
当天线接收到返回的电磁波时，把信号传送给接收机。由于接收到的电磁波能量很小，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。
④信号处理器
功能：
(1) 地物杂波消除：目标是否运动。
(2) 模拟信号向数字化的基本数据转换。
基数据：反射率因子R ，径向速度V ，谱宽W 。
(3) 退距离折叠和速度模糊。（距离折叠：雷达接收到位于其最大距离之外较强的回波；速度模糊：环境风场超过雷达的最大速度）
（2）产品生成子系统（RPG）---雷达软件系统或指令中心，控制RDA,PUP（雷达控制台UCP：RPG的操作界面）；
工作任务：
i 将雷达探测所得的原始基数据，采集下来，进行质量控制和预处理，形成原始数据文件。ii 生成雷达的物理量产品—导出产品；
iii 对基数据和产品数据进行存档，并将产品下发给用户。
（3）主用户处理器（PUP）；
功能：获取、存贮和显示雷达数据产品。预报员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监视器上。(浏览雷达图像，保存、生成、分析天气)
其次还包括：通讯线路、附属安装设备等。
第二章
第一节
1 散射的定义
当电磁波束在大气中传播，遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射现象。
粒子产生散射的原因：粒子在入射电磁波极化下作强迫的多极振荡，从而发出次波，这就是散射波。粒子对入射电磁波的散射，只改变电磁波的传播方向，没有使电磁形式的能量转化为别的形式的能量。但当入射电磁波在粒子介质内部传播时，有一部分电磁能会被吸收并转化为热能，这就是粒子对电磁波的吸收。粒子对入射电磁波的散射和吸收，其能量均取自于入射电磁波，故使原入射方向上的电磁波能量受到衰减。(散射波是全方位，是不均匀的）PS：能流密度：单位面积单位时间内接收或发射的能量。Si：入射电磁波能流密度；SS：散射电磁波能流密度
散射总功率：单位时间散射波的总能量。
2 散射的分类
粒子散射电磁波的能力，除和电磁波的波长等因素有关外，和粒子的大小、形状、以及粒子的电学特性有关。当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况主要取决于粒子直径d和入射波长λ的相对大小。
瑞利散射：d
瑞利散射的特征（当α=2πr/λ >0.13时，瑞利公式计算会产生误差，随着α增大，瑞利公式就不适用）
①粒子的散射能力与λ4成反比。波长越短，散射越强。
②粒子的散射能力与D6成正比。粒子半径越大，散射越强。
③粒子的前向散射和后向散射为最大，粒子无侧向散射。
散射截面为纺锤形。
米散射：d≈λ
（1）散射波是以粒子为中心的球面发散波；
（2）散射波是横波，且是椭圆偏振波；
（3）散射波和入射波同频率；
（4）散射波能流密度是各向异性的；大部分能量集中在θ=0°附近的向前方向上，α越大，向前散射的能量占全部散射能量的比重越大。
（5）散射波性质与入射波波长λ、散射粒子半径r、粒子周围环境的特性等有关。
3 散射截面（雷达截面）的定义
粒子总散射功率与入射波能流密度之比。与粒子性质、大小以及入射波波长等有关。
由于实际粒子不是理想的散射体，因此粒子后向散射截面不等于它的几何截面积，通常小于几何截面积。意义：从粒子的雷达截面大小了解它所造成的后向散射能力的大小。后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越强，在同样条件下，它所产生的回波信号也越强。
PS：后向散射能量：雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷达方向（θ＝π）的那一部分能量，这部分能量称为后向散射能量。
4 雷达反射率与反射率因子
雷达反射率η：单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和。反映单位体积内一群云、雨滴在天线处造成的回波功率的大小。
PS：回波功率不仅与单位体积内的云、雨粒子的数目有关，还与雷达本身的参数、粒子群离雷达的距离等因子有关。因此，对同一群云滴或雨滴，使用不同波长的雷达，或在不同距离上进行观测，回波功率也将不同。故不能简单地通过回波功率的比较来了解云、雨的不同情况。为使不同波长雷达所观测到的云、雨等情况可以直接比较，因此引进雷达反射率因子。反射率因子：
与反射率的关系：
Z：与入射波波长无关，取决于云、雨滴谱分布（不同半径粒子数目的大小），还与粒子的直径有关，与粒子直径D6成正比。少数大水滴将提供散射回波功率的绝大部分，对Z值贡献大，即大雨滴对观测到的回波功率起主要作用。
第二节
1 衰减
电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为电磁波的衰减。衰减是散射和吸收的总和，当电磁波投射到气体或云雨粒子上时，一部分能量被散射，一部分能量被吸收，转变为热能或其它形式的能量，从而使电磁波能量减弱。
2 衰减的影响和规律
衰减对气象雷达信号的不利影响：
一、由于衰减的存在，同一方向上远处降雨的后向散射的定量测量比近处难得多。——距离
二、如果传输过程的衰减太大，则强吸收区后面的降雨单元的回波有可能被完全衰减掉。——V 缺口（PS：溶化的冰粒产生更强的后向散射，这一现象会导致在零度等温线附近出现雷达所发现的“亮带”，对C 波段的雷达会出现“V”字型缺口。（层状云的零度层亮带））
吸收电磁波的大气气体主要是水汽和氧气。
第三节
1 大气折射
大气折射：电磁波在真空中以约速度3×108m/s直线传播，但在大气中在远距离传播时，且当大气中气象要素有异常的铅直分布时，电磁波会出现明显的曲线传播的现象，称为大气折射。
(1)盛夏的中午：大气温度直减率有可能低于干绝热直减率，从而发生负折射，探测范围明显减少。
(2)雨后晴朗的夜间：由于地面辐射，形成上干下湿的逆温层，发生超折射。
当实际大气偏离标准折射形式时，就会产生测高误差。
2 大气折射的形式
①标准大气折射
? 波束路径向下弯曲，这种折射称标准大气折射，亦称为
正常折射。
? 标准大气折射时可能使最大探测距离增大了16％。
②临界折射
当波束路径的曲率与地球表面的曲率相同时，即波束传播路径与地表面平行，电磁波将环绕地表面在一定高度上传播而不与地面接触，则称为临界折射。
③超折射★
? 当波束路径曲率大于地球表面曲率时，雷达波束在传播时将碰到地面，经地面反射后继续向前传播。然后再弯曲到地面，再经地面反射，重复多次，雷达波束在地面和某层大气之间，依靠地面的反射向前传播，与波导管中的微波传播相似，又称超折射。
? 超折射回波的影响：
由于超折射的存在会导致产生超折射回波，使原来雷达探测不到的目标物在荧光屏上显示出来，增加了雷达探测的极限距离－－有利的一面。
由于超折射的存在，会增加雷达的探测误差，特别是测高误差。
? 超折射形成的气象条件
有利于产生超折射的条件：逆温显著；水汽压随高度随高度迅速减少，大气折射指数m随高度迅速减小。常说“暖干盖”的大气层结。
①大陆上晴朗夜晚，由于地面辐射，近地面降温强烈而形成辐射逆温。尤其是地面潮湿，逆温使水汽不能向上输送，形成水汽压随高度急剧减少－辐射超折射
②当暖而干的较干空气移到冷水面时使低层空气冷却，温度有所增加。－－平流超折射。
③雷暴消散期，其底部下沉气流造成近地面层几百米高度处逆温，形成超折射－－雷暴超折射大气层中，形成超折射的气层通常只是近地面很薄的气层（1km ），适当提高仰角，雷达波能穿透超折射层，超折射回波大大减少。
④负折射
如果雷达波束不是向下弯曲，而向上弯曲，出现的折射现象称为负折射。这时K
负折射现象出现在：湿度随高度增加而增加，温度随高度的递减率比干绝热递减率大时。当冷空气移到暖水域上空时，就有可能形成这种超干绝热而产生负折射现象。负折射发生时正常能观测到的目标看不到了。
⑤零折射
对于均质大气，雷达波束沿直线传播，没有折射现象发生时，称为零折射或无折射。在一般情况下，大气不会出现这种情况。
3 雷达气象方程★★书P67
? 雷达回波：当雷达波束投射到云、降水粒子上时，云、降水粒子就会发生散射现象，其中向后方散射的一部分散射波重新返回到雷达天线处，并在雷达显示器上显示出的各种图像，称雷达回波。
? 雷达气象方程：根据所测定的回波强度去推断云、降水粒子的物理状况，将雷达的作用距离与发射机、接收机、天线、目标和环境的各种特性联系起来的方程。
a 单个目标的雷达方程：
（1）天线辐散强度在两半功率点间均匀分布：
? 假设：雷达波束的能量集中在以两个半功率点为界的狭窄波束照射体积中，做这样规定后的狭窄波束的横截面内，天线辐射强度处处相同，都等于最大辐射方向上的能流度值Si max。? 天线增益G
天气雷达具有高度方向性的定向辐射天线，它使大部分能量集中在一个很窄的范围内朝一定的方向发射出去。若定向辐射天线和一个方向均匀辐射天线所辐射的总功率相同，把定向天
线最大辐射方向的能流密度与各向均匀辐射天线的能流密度之比，称为天线增益。
普通雷达方程：适用于飞机、船舶、单个雨滴等任何一个单个目标物。
结论：雷达回波功率强弱取决于雷达参数（发射机功率Pt ，天线增益G，雷达机波长λ），目标距雷达站的距离R和目标物的雷达截面σ等。
（2）天线辐射强度不均匀分布的雷达方程
半功率点内天线辐射显然是不均匀的，而且半功率点外也有一部分辐射能量。引入天
线方向图函数f ( θ,ψ)。θ、φ是以天线最大辐射方向为基准的水平与垂直的角坐标。
由于雷达波束的电场强度在各个方向上分布不一样。
对一个单目标物，天线辐射不均匀时的雷达气象方程：
b云及降水粒子的雷达气象方程
假设：
1）雷达波的能量完全集中在以两半功率点为界的狭窄照射体内，并假设横截面内的天线辐射强度处处相等，并等于最大辐射方向的能流出度值，G为常数。
2）云及降水粒子的散射波是非相干波。
3）在波束有效照射体内，粒子的尺度谱处处相等。
波束有效照射深度和有效照射体积 P71
? 雷达波束所照射到的云及降水粒子都要产生回波，但并不是波束内所有降水粒子的回波都能同时到达天线。 ? 雷达发射的脉冲具有一定的宽度Γ，定向发射到空间占有一定的长度h，只有在波束距离R到R h/2范围内的那些粒子散射的回拨，才能在同一时刻到达天线。称h/2为波束有效照射深度。
? 在两个半功率点内，水平波瓣宽度θ1，距离雷达天线为R 处散射回天线的有效照射体积为
云及降水粒子的雷达气象方程
瑞利散射条件下的雷达气象方程
4 雷达气象方程的讨论★★P81
雷达气象方程：①雷达机各参数、②气象因子、③目标物和雷达机之间的距离，这三个方面的因子共同影响着雷达回波的强弱，或者相互促进，或者相互抑制。
（1）雷达机参数：
①发射功率：增加发射功率通常可以提高信噪比，从而增大最大探测距离。但最大探测距离还取决于脉冲重复频率，目标物最大高度，雷达架设高度，以及地球曲率等影响。
3cm 和5cm 的测雨雷达：几十～几百千瓦
10cm的测雨雷达：几个兆瓦。
雷达最大探测距离还与雷达机灵敏度以及电磁波在传播过程中衰减情况等有关。
②脉冲宽度和脉冲长度：当脉冲宽度Γ（雷达发射电磁波信号，一个信号所占用的时间）和脉冲长度h （信号空间所占距离）两者增加时，雷达脉冲在空间的体积增加，同一时间里被电磁波所照射到的降水粒子数量增多，所以回波接收功率增大，使一些弱的雨区等容易发现。缺点：1 ）雷达的距离分辨率变低。
2 ）雷达的盲区变大。
③波束宽度θ（雷达发射出的信号在圆锥空间里面最大的夹角）：水平波束宽度和垂直宽度愈大，天线发射的能量愈分散，入射能流密度将随距离增加而较快地减小，造成回波能量变弱，并引起误差。一般测雨雷达希望两者尽可能小些。
天线波束宽度：反映雷达探测的角度分辨率，会影响雷达的测量精度，一般在0.8°~ 3.0°之间。
多普勒天气雷达的波束宽度为1.0°
波束宽度与波长、天线尺寸、天线类型有关。
有旁瓣影响。
当气象目标离雷达较远时，由于雷达波束宽度的切向宽度增大，特别是由于地球曲率的影响使波束轴线离地面的高度越来越高，远距离的目标就很难充满雷达的有效照射体积。雷达波束越高，气象目标的距离愈远和尺度愈小，并且探测时天线的仰角愈大，波束愈不容易被气象目标所充满。
波束宽度也能引起雷达的测高误差。
④天线增益G：天线增益增加时，回波功率以平方的倍数增大，可提高雷达的探测能力。提高G，必须增大圆抛物面口径的几何面积，带来转动性能和抗风能力差的缺点。增大天线口径面积可以提高天线的增益和减小波束宽度，从而增大雷达的探测能力和探测的角分辨率。
⑤波长：雷达机最重要参数，云雨粒子对电磁波散射能力和衰减能力，都与波长有密切关系。S波段[10cm] ：反射率低、衰减小、天线大；
C 波段[5cm] ：折衷；
X波段[3cm] ：反射率高、衰减大、天线小。
在降水强度较小的地区，常采用3.2cm波长。在降水强度较大的地区，探测台风以及为了测定降水区内部结构，采用10cm的大功率雷达。
(2)气象因子
气象因子对回波功率的影响表现在：
1 ）目标物的后向散射特性。反映在因子上，包括粒子的大小，相态，形状，温度等对散射的影响。
(2）波束路径上各种粒子对雷达波的衰减作用。反映在因子冰雹等粒子在不同波长，不同温度时的衰减作用。
（3）距离因子的影响上，包括大气，云，雨，雪，雷达接收功率Pr 与距离R成反比，随距离的增加而减小，同样强度的降水出现在远距离处要比近距离处回波弱得多，且雷达只能显示Pr 大于某一定值的回波信号，在观测分析回波强弱以及移动情况时容易产生错觉。同一气象目标处在不同的距离时，回波亮度，尺度等也发生变化（对降水变化判断）。
距离影响回波的原因是：当实际存在的云、降水粒子的数密度及谱特征不变时，在远距离处由于波束发散宽度增加，使发射能量分散，入射能流密度随距离增大而减小，造成回波能量的减弱。
（4）影响雷达探测其它因素
ⅰ回波涨落现象
空气中降水粒子之间的距离比粒子本身的尺度大得多，可以认为彼此没有相互作用，是互相独立，无规则分布的粒子。但是各个粒子产生的回波有时相互加强，有时互相抵消，使得合成的回波呈现涨落现象。在平面和高度显示上，会使回波的边缘变得有些模糊。
2
来自粒子群的回波信号，虽然瞬时值随时间迅速脉动，但是对时间的平均值却是比较平稳的。在大量粒子彼此独立，并且在空间做无规则分布的情况下，只要测定的时间足够长，总的回波功率的时间平均值等于各个粒子的回波功率之和。
ⅱ衰减（见前）
ⅲ折射（见前）
第四节
1 多普勒效应与多普勒频率（雷达测速原理）
多普勒效应：相对运动体之间有电波传输时，其传输频率随瞬时相对距离的缩短和增大而相应增高和降低的现象。
多普勒频率：当目标物与雷达之间存在相对运动时，接收到回波信号的频率相对于原来发射的频率产生一个频率偏移，在物理学上称之为多普勒频率。
气象目标物的多普勒频移很小，但天气雷达还是能够测量到。这就要求雷达以一种非常稳定的方式发射脉冲，才能满足所需的精度。多普勒速度是径向速度，垂直于雷达波束的速度分量，即风场的切向速度，测量不到。
PS：
径向速度：物体（目标）在观察者视线方向的速度，或沿径向方向的速度。
多普勒频率与径向速度的关系：
若径向速度为0 ，则多普勒频率等于0；若径向速度不为0，多普勒频率与速
度成正比；多普勒频率与雷达的波长成反比。
通常规定：目标向着雷达运动，速度为正，远离雷达，速度为负。
2 多普勒两难
对于实际工作的雷达，波长是固定的，当选定了最大不模糊距离（或脉冲重复频率）后，就存在一个最大不模糊速度，对每个特定雷达而言，在确定的频率下，探测的最大距离和最大速度不能同时兼顾，称为“多普勒两难”。
* 临界多普勒速度：当脉冲重复频率PRF（一个脉冲和下一个脉冲之间的时间间隔的倒数）等于多普勒频率时，或者目标径向速度V＝λ×PRF/2时，就会因收发谱线相重叠产生测速模糊问题，V称为临界多普勒速度。例如：λ=10cm，PRF=1000/s得±Vrmax = ± 25m/s ，实际的多普勒速度超出了25m/s这个范围，雷达所测多普勒速度将出现巨大误差，这种现象称为速度模糊。
* 最大不模糊速度：雷达能够不模糊地测量的最大平均径向速度，称为最大不模糊速度Vmax，对应的脉冲对相移是180度。采用两个连续脉冲返回信号的相角差来估算多普勒频移。最大不模糊速度Vmax=λ(PRF)/4
* 距离折叠：一个脉冲传播并且在下一个脉冲发射前回到雷达的最大距离，这个距离定义为最大不模糊距离，也是雷达的最大探测距离Rmax=C/(2*PRF)。
距离折叠是雷达对雷达回波的一种辨认错误，当目标位于最大不模糊距离以外时，会发生距离折叠，雷达显示回波位置的方位角是正确的，但是距离是错误的。如果一个散射区在Rmax 之外，那么回波只有在下一个脉冲发射之后才能收到，因为实际来回距离在Rmax和2Rmax 之间，这种回波被称为第二区回波。最大不模糊距离是一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离。
第三章
第一节
1 雷达资料显示的方式
体积扫描VOL是雷达按不同的仰角全方位扫描方式。获取的数据可以用PPI、RHI、CR等方式显示。
PPI：平面位置显示
RHI：距离高度显示
VCS、RCS：任意垂直剖面显示（MICAPS系统交互操作）
CR：垂直最大回波显示
CAPPI：等高平面位置显示
2 基数据：反射率因子R，径向速度V，谱宽W；
第二节:
1 径向速度场的识别
* 径向速度：即多普勒速度，用正弦曲线图来说明雷达径向风速随方位角的变化。
规定：
（1）朝向雷达的径向速度为负，远离雷达的径向速度为正。
（2）向北的方位角为0°，向东为90°，向西为270°度。
* 零径向速度及其意义
等速度线：径向速度相同的点构成的线。
零速度线：由雷达径向速度为零的点组成的线。通常可根据零等速度线来反推实际风。
通过零径向速度确定风向和风速：假定在雷达探测范围内，同一高度层上的实际风向是均匀的。从雷达中心到零速度线上的任何一点，过该点的风向垂直于此半径，从负径向速度（入流）指向正径向速度（出流）。这种判断风向的方法只适用于风向均匀或风场连续变化的情况，对锋面等风向不连续面就不一定适用。因为在不连续面上的风向复杂，而且风速很小，有时显示出零速度色标（包含了绝对值较小的正负速度范围）。
意义：
1）该点处的真实风向与该点相对于雷达的径向互相垂直。风向是由邻近的负速度区，垂直于该等速度点吹向正速度区。
2）该点的真实风速为零，在那里的大气运动极小或处于静止状态。
3）若零等速线为直线，且横跨整个PUP显示屏，则表示雷达所探测到的各高度层上，实际风向是均匀一致的。
4）在探测采样较好的情况下，若某高度层出现最大入流或出流径向速度中心，这就是该高度层的实际风向。
5）假定在均匀风场中，则某一高度上的最大多普勒径向速度值即为此高度的实际风向。最大的多普勒速度一般出现在距零等速线＋－90?的位置。
识别：╮(╯_╰)╭我发现这个知识点还是看PPT比较好，所以详见
PS:径向速度场识别的方法总结（抄袭08届的资料）
（1）零径向速度线
1．是否与向径平行：若零径向速度线与向径平行，则表示风向不随高度增加而变化，反之，即它是一条曲线，则表示风向随高度增加要变化。
2．走向有无显著折角：若零径向速度线走向有折角，反映了水平流场中有不同方向气流存在。大气中可能存在锋面、辐合线、槽线等流场系统，则配合正、负中心分布和回波强度分布特征，又可区分属什么天气系统。
3．走向是否和距离圈平行：若它们两者平行，这时可能会出现在远离中心(正)和朝向中心(负)沿径向排列的情形。风向和向径平行，零径向速度线即为辐合线或辐散线。有时零径向速度线为闭合曲线，则表征不同高度上存在风向辐合，即存在风的垂直切变。
（2）正负速度区的分布特征
1．若大片正区和负区与原点对称，范围大致相等，说明不同高度上水平流场的基本气流是一致的；反之，则说明不同高度上水平流场中存在着不同方向气流，甚至有中小尺度系统存在。2．大片正区和负区是否与向径对称：这条规则在分析锋面和切变线位置时很有用。因为在锋面存在时，正负中心往往与向径对称排列。
3．有无紧密相邻的成对强小尺度正、负中心存在：当有成对沿向径排列的相距较近的(20～50km)强多普勒速度中心或有成对强多普勒速度中心位于某一向径两侧，二个中心间相距很近，这就要分析有强中小尺度天气系统甚至飑线存在的可能。
4．有无多普勒径向速度等值线密集带存在
通常在锋面和飑线附近存在径向速度等值线密集带。等值线愈密，锋面和飑线愈强，而且后者等值线更密。在分析时还要注意密集带走向是否与向径平行、是否与距离圈平行，这在确定锋面、飑线位置时很有用。
（3）强多普勒径向速度梯度带
径向速度切向梯度愈大，水平风速愈大，它往往与强对流天气，诸如快速移行冷锋、飑线、中尺度气旋相联系。当它们成弧状排列，可能存在强辐合带或飑线，又当它们成近似圆形排列，则可能存在强中尺度气旋。
第三节
1 雷达回波的类型
2 非降水回波：指还没有产生降水的云、雾、晴空大气、地物等目标物对电磁波的散射所产生的雷达回波，会干扰天气雷达正常的探测和判断。
* 地物回波：由山地及其各种建筑物等对电磁波的散射而产生的回波。
产生地物回波的目标物有两类：
(1) 地表：包括山脉，丘陵，岛屿，海岸线等。
(2) 地表上的人工建筑物。
地物回波的特点：边缘清晰，位置固定，强度少变。RHI上呈小柱状，高度低。地物回波的反射率因子值很低，通常在20dBz 以下，呈点状分布，离雷达站较近。当大气出现超折射现象时，地物回波明显增多。
地物回波对雷达探测的影响
1）地物阻挡作用：当雷达仰角较低时出现地物回波，将无法探测到地物远离雷达一侧的目标，形成探测盲区。一定仰角下，当气象回波从远处向测站移来，越过地物后，回波范围将增大，强度将增强，形成虚假的回波增强现象。
2）若地物回波离测站较近时，有可能降水回波和地物回波连成一片，将影响降水回波的强度，并且不易确定气象回波的边界。
为了减少地物对雷达探测的影响，尽量将雷达架设在较高地形上。探测时也要针对不同的地物遮挡查看适当的仰角图像。
* 海浪回波：海水及其浪花对电磁波的散射而产生的回波，它是沿海雷达探测到的特殊回波。* 晴空回波：云体稀薄或没有云的晴空大气，或在不可能被探测到的小粒子所组成的云区内探测到的回波。晴空回波形成的气象条件：由于晴空大气中折射指数不连续而形成的。可以由多种原因形成，产生回波也各不相同。晴空回波中的信息对某些天气，特别是强对流天气的警报有着至关重要的作用。
①热对流运动：对流天气内部与周围大气之间的气象要素有较大的差异，形成折射指数的不连续，这类晴空回波一般在PPI上为细胞状结构。
②当大气层结具有强逆温层时，阻挡了水汽向上的输送，使逆温层上、下方的湿度条件有一定差异，从而形成比较强的折射指数垂直梯度。
③当有较强的雷暴天气时，雷暴中的下沉冷出流与前方暖空气之间构成飑锋，飑锋两侧的温度和湿度梯度比较大，折射指数梯度相应较大，出现窄带回波，多位于雷暴回波前方约20～30km的地方。（阵风锋）
* 超折射回波：当大气呈超折射时，在雷达回波上出现平常探测不到的远距离地物回波，就是超折射回波。
PPI显示：超折射回波呈辐辏状排列的短线。当超折射回波强度较大时，这些短线的回波互相弥合成片状。有时超折射回波的分布与地形地物十分一致，显示出平时看不到的山脉和河流。超折射回波常出现在某些方位和距离上，这是由于在同样的天气背景下，那里的局地更有利于形成超折射的缘故。
RHI ：超折射回波与通常的地物回波相似，呈短而窄的柱状，两头尖，高度较低，只是数量更多些，排列更紧密些。根据这些特点，就可以在屏幕上区别降水回波和超折射回波。
* 旁瓣假回波：雷达沿主波瓣传输能量，主波瓣的典型宽度为 1 ?，此外还有一些能量沿偏离主波瓣中心线的旁瓣传输。一般情况下，旁瓣产生的回波太弱，以至于分辨不出来。但是当遇上散射能力极高的目标物（如积雨云中柱状的冰雹和暴雨）时就能够出现旁瓣回波。
* 三体散射：雷达发射的电磁波在强降水中心和地面之间经过多次散射后，返回雷达，而雷达将在强回波区的径向延长线上定出一个弱回波区。
第四节★★（我真心建议大家看PPT）
1 降水类回波的形成原因：形成降水回波的是大气中云、降水等气目标物，及各种水汽凝结物对电磁波的后向散射。
2 降水云分类：层状云；积状云或者对流云；积层混合云
3 层状云降水回波
特点：水平尺度较大、持续时间较长，强度较均匀，时间变化缓慢。
强度图特征：
PPI：呈均匀连续的大面积薄膜状，片状，丝缕状结构明显，强度弱，一般在20～30dBz，边缘不整齐，有时有强雨中心。（零度层亮环）
RHI ：云体厚度较小，回波高度约5-6km ，顶部和底部平坦，结构较均匀。
层状云降水回波速度图：层状云降水范围比较大，相应径向速度场分布范围也很大，速度等值线分布稀疏，切向梯度也不大。在零速度线两侧常分布范围较大数值不等的正负径向速度中心。
* 零度层亮带
层状云降水回波的主要特征，冰水混合层，反映层状云中有明显的冰水转化区，虚假的强降水区域。零度层以上降水粒子以冰晶为主，下降通过亮带后，粒子全部转化为水滴。说明层状云气流稳定，无明显对流活动。
PPI：当抬高仰角观测时，亮带表现为以测站为中心的环状或半环状。
RHI：出现在零度层高度以下，带中最强回波处的高度距零度层约200～300米，回波强度比带两侧的回波强10～15dBz 。高度3km左右。
在速度图上，零度层亮带和其它层状云降水回波表现是一样的。
4 积云降水回波强度特征
PPI：表现为几km到几十km不规则分散、孤立块状。回波通常由单个或多个对流单体形成的回波组成。回波呈块状，尺度小，结构密实，边缘清晰，强度较强（35dBz 以上），持续时间
变化大。强中心到外围的强度梯度较大，随不同的天气过程排列成带状、条状、离散状等。RHI：单体呈柱状结构，垂直伸展大于水平伸展，强对流单体顶部有云砧向下风方伸展或呈花菜状，（不及地）悬垂中空，云体随对流发展变厚。回波顶发展较高，一些发展强烈的单体可达10km，个别可达20km。
对流云降水回波的速度图像：
PPI：由于积云尺度较小，分布零散，其在速度图上表现较为零散，速度等值线分布密集，切向梯度比较大。
（1）每个对流单体都具有完整的垂直环流系统，包括高低空辐合辐散，上升气流等；（2）每一个对流单体的产生，发展和组织形式均与环境风切变有关，并在速度场上有明显的表现；
（3）部分强对流天气具有中气旋结构。
RHI ：呈柱状，砧状，纺缍状等，不同高度的速度可表明环境风切变。回波较强处，径向速度等值线比较密集，甚至出现正负速度紧挨着，说明该处有辐合或辐散场（…这个图像…总让我想到..色色的东西..我面壁去~）。
对流云回波分类：
（1）对流单体：一个雷暴云为对流单体。
（2）多单体对流云回波
（3）超级单体对流云
不同阶段对流云降水回波特征
积云阶段：与对流云的回波特征相同，不及地。
发展阶段：PPI回波呈块状，尺度较小，结构较密实，边缘较清晰。RHI 回波高度不很高，呈柱状，及地，降水的初期。
成熟阶段：PPI回波呈块状，块体增大，结构密实，边缘清晰，有时有云砧向下风方伸展，强度大。RHI 高度很高，云体大，强回波中心高度高。
消散阶段：PPI结构变得松散，边缘发散，回波体积开始减小。RHI 回波高度仍较高，强回波中心高度下降，后期出现零度层亮带。
5 积层混合云降水回波
积层混合云降水的天气特点：范围大，降水持续时间长，累积降水量大，往往造成大面积的强降水。当降水加强时，回波的结构由片状絮状向块絮状转化，零度层亮带变得不清楚。积层混合云降水回波往往与高空槽，切变线和地面静止锋相联系。这种降水回波在连阴雨中最常见。
PPI：表现为絮状回波，范围比较大，回波边缘呈现支离破碎状的紊乱状，没有明显边界。层状云回波中镶嵌着一个个密实团块的对流云，强度可达40dBz或以上，有时强回波团块整齐排列可形成一条短带。
RHI：表现在均匀的层状云高度上柱状回波起伏地镶嵌在其中。在对流云衰败阶段，柱状回波与层状云回波合在一起。
混合云降水回波的速度场：在速度场上，产生混合云有不同的天气形势，可S型，反S型，低层S型高层反S型，零速度线折角，风场的辐合辐散等不同的特征。在混合云中的对流云发展成熟时，速度场上有相应的对流云水平和垂直结构特征。
有零度层亮带的混合云回波：零度层亮带是对流性的积状云向稳定性层状云转化的标志。
第四节（老师原话是：不用背，但是会给图识别）
1强对流天气的雷达探测
* 冰雹
强度回波特征：
1、高悬的强回波
2、低层弱回波区或有界弱回波区
3、低层反射率因子强梯度和回波顶偏移
4、V型缺口、三体散射、旁瓣回波等特殊回波
径向速度特征：
1 、风暴顶辐散
2 、中气旋
* 飑线：如果多个对流单体呈线状分布，则称为多单体线风暴或线性多单体风暴。如果线性多单体风暴伴随雷暴大风，并且其强度超过35dBz部分的长宽超过5:1，长度至少在50km以上，则称为飑线。
飑线天气的雷达回波特征：
强度场：
1、线状排列的多个强回波中心；
2、呈弓形回波等；
3、晴空窄带回波：阵风锋－地面大风区
速度场：
1、速度模糊：最大正负速度区连接
2、风暴顶辐散
* 台风
第四章（虽然答疑时几乎没提到过这章，但是~我滴神——罗昊说啦~撒大网捞大鱼~我就搜刮这么多了~不准对我滴神说的话有意见！！！！！！！！！！）
1 雷达基本数据产品
? 基本产品：根据从RDA接收到的数字化基数据，直接形成的不同分辨率和数据显示级别的多普勒数据产品。 ? 产品分类：反射率因子（R）；平均径向速度（V）；谱宽产品（W）
2 雷达产品的物理量产品：由雷达以各种探测方式获取的R、径向速度V和W，经过一定的计算和客观处理，转化为气象上常用的有明显意义的物理量，进而把这些物理量的分布显示出来成图象和图形产品，是经RPG 中气象算法处理后得到的产品。
* 强度物理量产品
（1）回波顶高（ET：Echo Top）：对流的强弱一般和回波伸展高度有关，ET产品可用来分析估计探测范围内不同地区的对流发展与否，以及相对强弱情况。
回波顶高与降水的关系：回波顶高与降水成正相关，降水较强时，回波顶伸展的高度也比较高，回波顶高度降低，则预示降水的减弱。
（2）组合反射率产品CR
CR产品是应用体积扫描获取的回波强度数据，在以1km×1km （或2km ×2km ）为底面积，直到回波顶的垂直柱体中，对所有位于该柱体中的回波强度资料进行比较，挑选出最大的回波强度，从而得到最大回波强度的图像。
（3）VIL(垂直累积含水量)
定义：假定所有反射率因子强度都是由液态水滴引起的，定义某底面积垂直柱体中的总含水量为垂直累积含水量VIL。
VIL是反映降水云体中垂直液态含水总量的产品，是判断强降水及降水潜力，以及强对流天气造成的暴雨和冰雹等灾害性天气的有效工具。
（4）时段雨量累积
该产品在雨强产品的基础上，计算雷达探测范围和某指定区域内任意时段的雨量分布，并显示该时段内整个探测区域和某指定区域内的降水总量（单位：mm，表示降水区域面积上平均降水的厚度）。
1小时累积降水（OHP）：本产品以雨强产品中的雨强值作为本产品的原始数据，计算某一点24小时以内任一小时的累积。
3小时累积降水（THP）：THP是跟当前时间最近的一个整点为止的3个小时累积，每个整点更新一次。风暴总降水量（STP）
* 径向速度物理量产品
（1）垂直风廓线产品（VWP）：用来识别平均风的高度切变，及其随时间的变化。
（2）合成切变（CS）：合成切变是径向散度与方位涡度合成的显示产品，反映了流场中的不均匀性。该产品还可用来帮助识别速度在径向和方位上均有切变的天气现象，如阵风锋、低空切变线、中尺度旋转运动等低空风切变的现象。
3 多普勒雷达的识别产品
定义：指由雷达获取的回波强度、径向速度和谱宽资料，根据各类中小尺度灾害性天气结构模型，分析处理后得到的各类灾害性天气自动识别产品。（可叠加在其他产品上）包括以下几部分：阵风锋、下击暴流；中尺度气旋、龙卷涡旋；风暴、冰雹自动识别等；风暴自动识别、跟踪、预报和预报检验。
* 阵风锋识别产品
对流风暴中的下沉气流到达低空在地面形成冷雷暴堆，并向四周流出，其中有相当大的一部分流向风暴前方。这种流出气流具有中层环境空气的水平动量，在低空可引发强风，其前缘就是阵风锋。阵风锋是出现在强风暴周围的一种强风切变，常造成局地风害。在雷达探测的强度上表现为环绕强风暴回波的一条细长的弱回波带，称为“窄带回波”（Thin lines)，径向速度场中表现为强风切变。阵风锋过境时通常无降水，提供了风暴前的晴空信息，其对电磁波的散射机制尚无确定，可能是湍流对电磁波的散射。
* 下击暴流识别
中尺度气旋自动识别（M）龙卷涡旋自动识别（TVS）暴雨自动识别风暴自动识别、跟踪产品（STI） * 冰雹自动识别
长沙航空职业技术学院毕业设计（论文） 题目：某型机载气象雷达显示器常见故障检测与维修 学生姓名李海勇 系别航空装备维修工程系 专业飞机控制设备与仪表 班级机载0901班 学号200900141052 指导教师尹倩倩老师 职称讲师 二0一二年五月二十日 长沙航空职业技术学院
长沙航空职业技术学院 2012 届毕业生毕业设计（论文）任务书 学生姓名李海勇学号200900141052系别航空系班级机载0901 指导教师尹倩倩老师 设计（论文）题目：某型机载气象雷达显示器常见故障检测和维修1.总体设计提纲： （1）机载气象雷达系统的组成及其各部分的作用； （2）气象雷达的探测原理和显示器的显示原理； （3）气象雷达显示器的组成和工作原理； （4）举例分析了气象雷达显示器常见故障的检测和维护； （5）彩色显示器常用的检修方法。 2.阶段设计任务： 第一阶段：拆装某型飞机机载设备，查找相关实物及资料； 第二阶段：查找相关文献资料，写出初步设计论文大纲； 第三阶段：开始论文的落实，并将论文初稿交老师修改； 第四阶段：再次查找资料并进行论文的查错及补漏； 3、技术和量化要求： 机载气象雷达显示系统是机载重要的显示系统之一。雷达显示系统需要数据采集器/集中器，显示管理处理器，字符/图形发生器，显示单元等组件。所以要想做好气象雷达显示器常见故障的检修工作就必须了解或掌握气象雷达整个系统的工作原理，除了这些还得需要掌握显示器组成和各个部分工作的电路原理，掌握必要的故障检测方法。 4、参考文献和资料目录：[1] 空客飞机制造公司飞机维护手册 [2]民用航空电子系统 [3]彩色显示器常见故障及检修
波导开关和波导管导致的雷达故障分析 作者：万海焰杨祝平 进入夏季，雷雨频发，气象雷达作为飞机自备的气象导航设备，对于飞行员饶飞雷雨区、保障飞行安全的重要性不言而喻，其作为飞行员的眼睛的作用非常突出，本文从实际例子出发，简述波导开关和波导管导致的气象雷达故障，文章结尾提出维修建议，仅做参考。 一、故障现象： 机组空中反映右气象雷达故障，空中选择右侧雷达时无雷达图像，该机前一航班已反映该故障，并在北京更换右雷达收发机，且测试正常。 二、故障处理过程 地面在CMC上测试右侧气象雷达通过，但选择气象位测试右侧雷达却无雷达图像，判断波导电门故障，更换电门后测试雷达图像正常。这不禁让人疑惑，为什么CMC上测试能通过，而实际上右侧气象雷达失效，下面就雷达系统原理简要作一分析。同时此次飞机故障还发现了从波导开关出来的第一段公共波导管裂开损伤，已经穿透波导管，如下图所示，因无波导管备件，临时修复执飞两个航班正常，后因波导管在振动情况下裂开程度加大，导致了波导在波导管里传输时射频能量损失，出现波形失真，当损失足够大时，就会导致发射的雷达射频波能量很少，从而接收的雷达回波经过二次损失也会很弱，进而导致无雷达图像情况的出现，这也是在平时维护过程中应极力避免的，因为每次拆装波导开关都需要拆装该波导管。
三、故障原理分析 747-400飞机的雷达系统是一个相对独立的系统，其输入信号有惯性基准组件IRU、大气数据计算机ADC、无线电高度表RA、EGPWS 和TCAS等,其中，左和中IRU给左雷达收发机提供稳定信号，右和中IRU给右雷达收发机提供天线稳定信号；ADC提供空速、地速和偏流角以计算风切变；RA提供高度信号以自动启动前位风切变；EGPWS、TCAS和WXR三者的警告有相互级别不同的抑制作用。 747-400飞机的雷达系统由雷达收发机、雷达控制面板、EFIS控制面板“WXR”开关、波导管、波导开关、雷达罩、天线和天线驱动组件组成。 因为本次故障现象中，左侧气象雷达使用正常，这就排除了两部雷达收发机收发回路公共部分故障的可能性了，即波导管公共部分（波导开关出来至天线部分）、天线和天线驱动组件均无故障。故障的可能性集中在雷达收发机、控制面板、波导开关和下图的从波导开关至右侧雷达收发机之间的雷达反馈波导”R/T FEEDER W A VEGUIDE”,通过串件或地面CMC测试都可以排除雷达收发机、控制面板的故障可能性。下面重点分析下波导电门。
气象资料及其表示方法 选择最大信息的预报因子 气候稳定性检验 气候趋势分析 一元线性回归 多元线性回归 逐步回归 气象变量场时空结构分离 复习题： 1、 气象统计预报是利用 统计学 方法对气象（气候）样本进行 分析来估计和推测 总体 的规律性。 2、 突变可分为： 均值突变、变率突变、趋势突变 。 3、 气候统计诊断分析与天气统计诊断分析的不同点是研究对象不同， 一个是（气候特征），一个是（天气特征）。相同点是数据资料都 必须是（长时间）的观测数据。 4、 （）需要对结论进行一系列的推断，分析结论的可信程度以及 是否为因果关系。 A 统计分析； B 统计诊断； 5、 采用统计诊断的方法研究天气、气候现象，可以用于哪些方面 （ ）＜多选＞。 A 了解区域性或者全球性天气、 气候现象的时空分布特征、 变化规律 及异常程度； B 探索气候变量及其与其它物理因素之间的联系； 学习内容： Chapter 1- Chapter 2- Chapter 3- Chapter 4- Chapter 5- Chapter 6- Chapter 7- Chapter-8-
C 对数值模拟结果与实际变化状况之间的差异进行统计诊断，为改进模式提 供线索和指导； 6、对天气、气候现象进行统计诊断分析，一般分为四步。首先，（）；其次，（）；再次，（）；最后，（）。 A科学综合和诊断；B选择诊断方法；C资料预处理；D收集资料； 7、气候统计预测，一般分为四步。首先，（）；其次，（）；再次，（）；最后，（）。 A建立统计模型；B统计检验；C预测结论；D收集资料； 8、统计预测模型在利用大量（）观测资料对气候系统内部或与其它变量之间关系的变化规律及特征分析基础上建立的，用于对（）状态进行估计。在这一预测过程中，假设气候变化的成因和物理机制至少在（）期间与（） 期间一致；气候系统保持稳定。 A过去；B未来；C预测；D观测； 9、气候统计预测过程主要由以下4 个要素构成：1、（），例如： 夏季降水量，8 月份高温日数、暴雨日数；2、（），通常为从某些统计上显著相关的预报因子群提取的有效信息；3、（），根据 数据性质、预测对象和预测因子特点，选择合适的统计预测模型；4、 （），对未来气候变化状态时间、空间、数量、性质等方面的预测。 A预测技术；B预测依据；C预测结果；D预测对象； 10、气象统计研究对象可以划分为（）、多要素气象资料。例如：1950-2016 年南京7 月份高温日数，属于（）气象资料；例如某气象站7 月份日降水量与08时相对湿度，属于（）气象资料。
雷达信号处理技术与系统设计 第一章绪论 1.1 论文的背景及其意义 近年来，随着电子器件技术与计算机技术的迅速发展，各种雷达信号处理技术的理论与应用研究成为一大热门领域。 雷达信号的动目标检测(MAD)是利用动目标、地杂波、箔条和气象干扰在频谱上的差别，抑制来自建筑物、山、树、海和雨之类的固定或低速杂波信号。区分运动目标和杂波的基础是它们在运动速度上的差别，运动速度不同会引起回波信号频率产生的多普勒频移不相等，这就可以从频率上区分不同速度目标的回波。固定杂波的中心频率位于零频，很容易设计滤波器将其消除。但对于运动杂波，由于其多普勒频移未知，不能像消除固定杂波那样很容易地设计滤波器，其抑制就变得困难了从本质上来讲，雷达信号的检测问题就是对某一坐标位置上目标信号“有”或“无”的判断问题。最初，这一任务由雷达操作员根据雷达屏幕上的目标回波信号进行人工判断来完成。后来，出现了自动检测技术，一开始为固定或半固定门限检测，这种体制下当干扰和杂波功率水平增加几分贝，虚警概率将急剧增加，以至于显示器画面饱和或数据处理过载，这时即使信噪比很大，也不能作出正确的判断。为克服这些问题进而发展了自适应恒虚警(Constant FalseAlarm Rate，CFAR)检测。CFAR 检测使得雷达在多变的背景信号中能够维持虚警概率的相对稳定，这种虚警概率的稳定性对于大多数的雷达，如搜索警戒雷达、跟踪雷达、火控雷达等。
第二章 雷达信号数字脉冲压缩技术 2.1 引言 雷达脉冲压缩器的设计实际上就是匹配滤波器的设计。根据脉冲压缩系统实 现时的器件不同，通常脉冲压缩的实现方法分为两类，一类是用模拟器件实现的 模拟方式，另一类是数字方式实现的，主要采用数字器件实现。 脉冲压缩处理时必须解决降低距离旁瓣的问题，否则强信号脉冲压缩的旁瓣 会掩盖或干扰附近的弱信号的反射回波。这种情况在实际工作中是不允许的。采 用加权的方法可以降低旁瓣，理论设计旁瓣可以达到小于-40dB 的量级。但用模拟技术实现时实际结果与理论值相差很大，而用数字技术实现时实际输出的距离旁瓣与理论值非常接近。数字脉压以其许多独特的优点正在或已经替代模拟器件进行脉冲压缩处理。 2.2 数字脉压实现方法 用数字技术实现脉冲压缩可采用时域方法或频域方法。至于采用哪种方法。 要根据具体情况而定，一般而言，对于大时宽带宽积信号，用频域脉压较好；对 于小时宽带宽积信号，用时域脉压较好。 2.2.1 时域卷积法实现数字脉压 时域脉冲压缩的过程是通过对接收信号)(t s 与匹配滤波器脉冲响应)(t h 求卷积的方法实现的。根据匹配滤波理论，)()(0*t t s t h -=，即匹配滤波器是输入信号的共轭镜像，并有响应的时移0t 。 用数字方法实现时，输入信号为)(n s ，起匹配滤波器为)(n h ，即匹配滤波器的输出为输入离散信号)(n s 与其匹配滤波器)(n h 的卷积
（个人总结，仅供参考！） 一、判断 1、光机扫描用机械转动光学扫描部件来完成单元或多元列阵探测器目标的二维扫描。（对）(不确定) 2、热红外遥感不能在夜晚进行。（错） 3、辐射纠正是清除辐射量失真的处理过程，大气纠正是清除大气影响的处理过程。（对） 5、专题制图仪TM（Thematic Mapper）是NOAA气象卫星上携带的传感器。（错） 6、可见光波段的波长范围是0.38-0.76cm。(错，应是um) 7、利用人工发射源，获取地物反射波的遥感方式叫做被动遥感。（错） 9、太阳辐射能量主要集中在0.3-3um，最大值为0.47um。（错）(不确定) 10、在军事遥感中，利用可见光波段可以识别绿色植物伪装。（错）(不确定) 11、空间分辨率是指一个影像上能详细区分的最小单元的大小，常用的表现形式有：像元、像解率和视场角。（对） 12、直方图均衡化是一种把原图像的直方图变换为各灰度值频率固定的直方图的变换。（错） 16、微波辐射计是主动传感器，微波高度计是被动传感器。（错） 17、气象卫星遥感数据只能应用于气象领域。（错） 18、黑体辐射的总能量与其绝对温度的4次方成正比，峰值波长则与绝对温度成反比，随着温度的降低，最大辐射波长向长波方向移动。（对） 19、所有的物体都是黑体。(错) 20、所有的几何分辨率与像素分辨率是一致的。（错） 21、冬天的影像有利于土壤分析。（对） 22、所有的微波传感器都是主动式传感器。（错） 二、填空 1、维恩位移定律表明绝对黑体的__波长λ__乘以__绝对温度T__是常数2897.8。当绝对黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向___短波____方向移动。 2、电磁波谱按频率由高到低排列主要由γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。 3、按照传感器的工作频段分类，遥感可以分为紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感。 4、绝对黑体辐射通量密度是_发射物质的温度_和__辐射波长或频率_的函数。 5、散射现象的实质是电磁波在传输中遇到大气微粒而产生的一种衍射现象，按散射粒子与波长的关系，可以分为三种散射：_瑞利散射_、_米散射_和_无选择性散射_。 6、SAR的中文名称是__合成孔径雷达__，它属于__主动___(主动/被动)遥感技术。 7、遥感技术系统一般由遥感平台系统、遥感仪器系统、数据接收与处理系统和分析解译系统组成。 8、彩色三要素指的是__明度__、__色调__和___饱和度___，其中色调反映的是物体对电磁辐射、反射的主波长，明度反映的是物体对电磁辐射的总能量。 9、航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率）。 10、遥感数据获取手段迅猛发展，遥感平台有地球同步轨道卫星（35000Km），太阳同步卫星（600-1000Km）、太空飞船（200-300Km）、航天飞机（240-350Km）。 三、简答 2、什么叫发射率？按发射率与波长的关系可将地物分成哪几种类型？ 发射率：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。
雷达气象期末复习整理版 雷达气象 第一章 第一节 1 雷达的含义，雷达气象含义及其用处 Radar ：通过无线电技术对目标物进行探测和定位，确定目标位置和强度的技术。 气象雷达：是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达，常称为“千里眼、顺风耳”。 雷达气象：利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。 2 气象雷达的特点 气象雷达是雷达中的一个重要成员，探测的对象是覆盖整个地球的大气，不受季节、昼夜和天气条件的影响，能全天时、全天候工作，不受能见度，探测条件的影响。采用大功率发射机、高增益天线、高灵敏接收机，可增加雷达威力，探测数百公里外的目标。现代化的雷达机，与计算机技术结合，使其数据处理技术进一步提高，测定目标的精度更高。 3 我国雷达分布情况 根据天气现象： ? 沿海地区：暴雨台风多，S波段（5cm）为主 ? 内陆地区：一般性降水，C波段（10cm）为主 电磁特性：暴雨，S波段穿透能力强，衰减小；一般性降水，S波段反射弱，C波段反射强4 我国天气雷达的应用 强对流天气的监测与预警：灾害性大风、冰雹和暴洪。天气尺度和次天气尺度降水系统的监测。 应用：人工影响天气、降水测量、风的测量、数据同化。 第二节 1 我国新一代雷达的组成部分----雷达的硬件系统 新一代天气雷达系统的三个部分： （1）数据采集子系统（RDA）； 定义：用户所使用雷达数据的采集系统。 功能：产生和发射电磁波，接收目标物对这些电磁波的散射能量，并形成数字化的基数据。
多普勒天气雷达常见故障分析与维修 发表时间：2018-10-23T15:34:09.080Z 来源：《科技研究》2018年8期作者：汪鸿滨 [导读] 并提出相应的维修维护措施，以确保多普勒天气雷达始终可以保持正常运行状态。 （甘肃省天水市气象局甘肃天水 741000） 摘要：本文主要根据甘肃省天水市气象局多普勒天气雷达运用实际，对多普勒天气雷达运行中常见故障进行分析，并提出相应的维修维护措施，以确保多普勒天气雷达始终可以保持正常运行状态。 关键词：多普勒天气雷达；常见故障；分析；维修维护 引言 多普勒天气雷达是综合气象观测系统的重要构成部分。随着科学技术的不断发展，多普勒天气雷达已经在我国大多数区域广泛运用，多普勒天气雷达的使用大幅度提升了气象要素以及各类天气现象探测业务的准确性，为中短期临近天气预报、灾害性天气的监测预测等气象业务的开展提供了更为有价值的资料依据，在气候监测以及气象预报中占据着举足轻重的地位。但是，在多普勒天气雷达实际运行过程中，有时候也会发生一些故障问题，在很大程度上影响了探测业务的顺利开展。基于此，本文针对多普勒天气雷达运行的常见故障以及维修维护措施进行分析，以进一步提升地方气象探测业务水平。 1.多普勒天气雷达组成以及运行原理 多普勒天气雷达属于一种高性能的数字化雷达，它主要由天线、天线罩、发射机、接收机、信号处理器、伺服系统、波导管以及显示器等部分组成。多普勒天气雷达采取全相干体质，共有七种型号，其中S波段有三种型号，分别为SA、SB、SC；C波段有四种型号，分别为 CINRAD-CB、CC、CJ 和 CD。 多普勒天气雷达运行原理：主要利用电磁波探测同目标物之间的距离和特性的无线电设备，散射是雷达探测大气的基础，天气雷达主要是在检测大气中散射波对目标物的性质进行测定。散射是电磁波照射到折射指数不均匀的物质上造成波传播方向发生变化的现象，其实质就是电磁波激发物质内部振动发射的次波不能被完全抵消。雷达在接收到散射电磁波的振幅、频率、相位等的信息后，可以很容易的获取到相关的天气系统。 2.雷达天线故障分析与维修 雷达天线在运行中时常会发生一些故障，所以需要注意日常维修维护。（1）雷达长时间运行，天线罩内部的机械部件会出现锈蚀，使得雷达运行出现故障。所以需要确保空气处于干燥状态且要求通风良好，防止机械部件出现锈蚀问题；（2）应对天线转轴部位实行年检，时常对油脂进行更新，及时查看磨损状态。对于俯仰箱内的轴承以及方位主轴等关键部件应该着重进行维修维护。在对油脂进行更新的时候应该注意，更新之前，应该提前利用汽油对残余油脂进行清洗，避免磨损之后的金属杂质被又一次带入轴承。此外，流环上的绝缘层特别容易因天线的转动时间长而出现磨损铜屑，进而致使出现短路，产生打火被烧毁。最科学合理的防御方法是采取酒精对汇流环以及弹簧触片进行清洗，在进行清洗时防止弹簧触片变形。在重新装设时重新对其压力进行调整，导致弹簧触片受力比较均匀，呈良好的接触状态。（3）为了避免发生故障时无法及时对相关部件维修更换，对气象探测业务造成不利影响，气象站应提前准备好方位电机的碳刷等配件。 3.发射机系统故障分析与维修 雷达发射系统故障通常有以下几个方面。（1）发射机无法正常运行，调制脉冲故障、调制脉冲过流。故障分析及维修方式：出现处理故障后，及时对雷达作系统故障复位，则故障得到排除，系统也能够正常运行，这表明监控系统所检测到为虚故障，也即是是因为对雷达系统内的部分检测点所设定的开关量比较灵敏，若检测值与设定值不一致，常常会形成虚报故障，但是系统的元件并没有损坏，因此，雷达监控系统一旦检测到有故障时，通常应先采取故障复位的措施进行处理，假如无法恢复正常，则需要对故障问题认真检查处理。（2）雷达系统作出“准加高压”的提示之后，而加高压时候雷达电源空气开关跳闸。故障分析及维修方式：通过分析发现，调制机柜内部的禁止脉冲信号出现接头接触不良的情况，导致脉宽调制器没有脉冲信号输进，致使调脉冲取样信号以及输出电压在短时间内均产生极大变化，导致调制脉冲波特别不稳，波形起伏较大，烧毁调制器IGBT模块，由此形成一反馈脉冲电流烧坏驱动板的驱动模块EXB841，还有二极管，系统中的控保电路为了避免器件发生损坏，将电源切断。针对上述故障，维修人员应该及时更换受损器件；对于输入禁止脉冲信号的接头需要利用酒精进行清洗之后旋紧，确保良好接触；采用示波器对EXB841进行更换之后需要调整好调制器触发脉冲。 为了减少发生发生系统故障的发生频率，需要定期将高频柜打开，清理灰尘、杂质，确保绝缘度；查看各监测仪数据显示是否正常，查看全部的插件是否插接良好，各类电缆接头位置是否旋紧，特别是高压点应该保持紧固，查看是否存在打火的状况，一旦发现故障问题应及时进行维修处理；此外，需要确保机房的干燥性，避免金属器件受潮氧化生锈而受损引发故障。 4.接收系统故障分析与维修 监测子系统没有故障提醒，但是终端没有回波显示。故障分析与维修：没有故障提示，表明系统内所设定的监测点的器件运行正常，在查看的时候暂且不考虑，需要先检查没有设置监测点的器件。通过对故障表现形式分析能够判断故障可能发生在没有设定监测点的回波通道上。对接收机的回波通道进行分析能够找出故障发生原因。接收机的前置放大器采取的IFD,但接收机前段模拟部分总增益只有43DB,所以测试接收机信号时，均无法像采取模拟接收机那样，直接检测接收机，需要在终端以及信号处理器观察以及检测。通过小功率计检测可知MSTC前能够接受到回波信号，在这之后则没有信号输出，由此可以判断MSTC微波组合有所损坏。因此，需要及时更换受损的MSTC微波组合，之后在终端上选择MSTC微波组合的控制状态。 5.伺服系统故障分析与维修 伺服系统经常会发生天线动态错误报警，导致雷达强制待机的故障问题。一般发生此类故障的原因比较多。因此，工作人员需要采取由难到易的方法展开检测。首先需要对雷达碳刷以及滑环进行清洗，若故障仍然没有得到有效排除，可采取 RDASOT 软件对不同方位以及仰角的连续转动情况进行检测；若有错误信息存在，但是方位准确，仰角发生抖动以及角码闪烁的时候则表明仰角有问题，需要继续对电
1 多普勒天气雷达主要由几个部分构成？每个部分的主要功能是什么？ 答：主要由雷达数据采集子系统（RDA ），雷达产品生成子系统（RPG ），主用户终端子系统（PUP ）三部分构成。RDA 的主要功能是：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基本数据。RPG 的主要功能是：由宽带通讯线路从RDA 接收数字化的基本数据，对其进行处理和生成各种产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户，是控制整个雷达系统的指令中心。PUP 的主要功能是：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监视器上。 2 多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？ 答：一、对龙卷、冰雹、雷雨大风、暴洪等多种强对流天气进行监测和预警；二、利用单部或多部雷达实现对某个区域或者全国的降水监测；三、进行较大范围的降水定量估测； 四、获取降水和降水云体的风场信息，得到垂直风廓线；五、改善高分辨率数值预报模式的初值场。 3 我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？ 答：主要有以下三个体扫模式：VCP11——规定5分钟内对14个具体仰角的扫描，主要对强对流天气进行监测；VCP21——规定6分钟内对9个具体仰角的扫描，主要对降水天气进行监测；VCP31——规定10分钟内对5个具体仰角的扫描（使用长脉冲），主要对无降水的天气进行监测。 4 天气雷达有哪些固有的局限性？ 答：一、波束中心的高度随距离的增加而增加；二、波束宽度随距离的增加而展宽；三、静锥区的存在。 5 给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。 答： P t 为雷达发射功率(峰值功率)； G 为天线增益；h 为脉冲长度； 、 ：天线在水平方向和垂直方向的波束宽度； r 为降水目标到雷达的距离； ：波长； m ：复折射指数； Z 雷达反射率因子。 6 给出反射率因子在瑞利散射条件下的理论表达式，并说明其意义。 答：∑= 单位体积6i D z ，反射率因子指在单位体积内所有粒子的直径的六次方的总和，与波长无 关。 7 给出后向散射截面的定义式及其物理意义。 答： 定义：设有一个理想的散射体，其截面面积为?，它能全部接收射到其 上的电磁波能量，并全部均匀的向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，Z R C Z m m r h G p p t r ?=?+-=2 2222223212ln 1024λθ?πθ?λi S s R S 24πσ=
概率论与数理统计期末复习资料 一 填空 1．设A ，B 为两个随机事件，若A 发生必然导致B 发生，且P (A )=0.6，则P (AB ) =______． 2．设随机事件A 与B 相互独立，且P (A )=0.7，P (A -B )=0.3，则P (B ) = ______． 3．己知10件产品中有2件次品，从该产品中任意取3件，则恰好取到一件次品的概率等于______． 4．已知某地区的人群吸烟的概率是0.2，不吸烟的概率是0.8，若吸烟使人患某种疾病的概率为0.008，不吸烟使人患该种疾病的概率是0.001，则该人群患这种疾病的概率等于______． 5．设连续型随机变量X 的概率密度为? ??≤≤=,,0; 10,1)(其他x x f 则当10≤≤x 时，X 的分布函数F (x )= ______． 6．设随机变量X ～N (1，32 )，则P{-2≤ X ≤4}=______．(附：)1(Φ=0.8413) 7．设二维随机变量(X ，Y )的分布律为 则P {X <1,Y 2≤}=______． 8．设随机变量X 的期望E (X )=2，方差D (X )=4，随机变量Y 的期望E (Y )=4，方差D (Y )=9，又E (XY )=10，则X ，Y 的相关系数ρ= ______． 9．设随机变量X 服从二项分布)3 1,3(B ，则E (X 2 )= ______． 10．中心极限定理证明了在很一般条件下，无论随机变量Xi 服从什么分布，当n →∞时，∑=n i i X 1 的极限分布是 _________________ 11．设总体X ～N (1，4)，x 1，x 2，…，x 10为来自该总体的样本，∑== 10 110 1 i i x x ，则)(x D = ______.· 12．设总体X ～N (0，1)，x 1，x 2，…，x 5为来自该总体的样本，则 ∑=5 1 2i i x 服从自由度为______ 的2χ分布． 15．对假设检验问题H 0：μ=μ0，H 1：μ≠μ0，若给定显著水平0.05，则该检验犯第一类错误的概率为______． 16．设A ，B 为两个随机事件，且A 与B 相互独立，P （A ）=0.3，P （B ）=0.4，则P （A B ）=__________. 17．盒中有4个棋子，其中2个白子，2个黑子，今有1人随机地从盒中取出2个棋子，则这2个棋子颜色相同的 概率为_________. 18．设随机变量X 的概率密度?? ???≤≤=,,0; 10 ,A )(2其他x x x f 则常数A=_________.
飞行中 雷达使用 应当避免进入已知的颠簸并伴有积雨云区域。良好的雷达天线俯仰角度设置对于准确地判断和评估积雨云的垂直分布时非常关键的。通常增益应该在AUTO 位。不过，使用人工增益可帮助机组评估整体天气情况，特别时在大雨中，气象雷达图像已经饱和，使用人工增益是非常有效的，降低增益有助于机组识别降雨量最大的区域，通常这些区域与活动的积雨云团有关。使用人工增益后，应将其恢复至自动（AUTO）。以恢复最佳的雷达灵敏度。回波较弱不是机组低估积雨云的理由，因为只有积雨云的潮湿部分才能被探测到。必须尽早做出规避积雨云的决断，理想情况是在上风处20海里位置做水平避让。 气象雷达有两个主要功能： ? 气象探测功能 ? 地图功能 气象探测是主要的功能，雷达可以探测到降水的水滴。回波强度取决于水滴的大小、成分和数量（例如相同大小的水滴反射的回波强度是冰粒的五倍）。因此气象雷达不能探测到微小的水滴（比如云或雾）或者没有水滴（比如晴空颠簸）的气象情况。 地图成像模式是辅助功能，在此模式下，雷达比较发射信号和接收信号之间的差异。差异较大的容易绘图成像（比如山区或城市），差异较小的不易绘图成像（比如平静的海面或平坦的陆地）。飞行机组使用下面控制方法操纵雷达。
天线仰角雷达天线和地平线之间的夹角就是天线仰角，与飞机的俯仰和坡度角无关。使用惯性基准系统（IRS）数据使天线稳定。 为了帮助避开危险气象条件，考虑到飞行阶段和ND的范围，合理设定天线仰角很重要。通常回波显示在ND的顶部即表示天线仰角适当。如果扫描范围过大，当雷达波扫描雷暴云泡的上部时，可能无法探测或低估雷暴云泡。这是由于在高高度，云泡中可能有冰，因此反射较弱。在飞行中选择自动能确保合适的仰角管理。 注意：在巡航中，MULTISCAN提供前方天气的大范围扫描，也就是显示位于和低于飞行轨迹的天气云团。在前方天气不明朗或显示出乎意料的天气时，为了判明情况，机组可以暂时使用人工天线俯仰调节以确认天气是否与飞行轨迹有潜在冲突。 增益 当MULTISCAN选择器设置到AUTO时，必须使用人工增益选择（+8）。 可以人工调谐增益以探测在ND上显示红色的云团的最强部分。如果缓慢地降低 增益，红色区域（3级回波）缓慢变成黄色区域（2级的回波），同时黄色区域变 成绿色区域（1级）。云团最后转为黄色的部分是最强区域。 然后，增益必须重新设置到+8。 模式 操作模式有WX，WX+T，TURB，MAP。 WX+T或TURB模式是用来探测湿颠簸区域，TURB模式探测在40海里内的湿颠 簸，并且不受增益的影响。TURB模式被用于区分颠簸和强降水。 GCS
气象统计预报习题 一、名词解释 S x ，描述样本中资料与平均值差异的平均状况，反映变量围绕平均值的平均变化程度（离散程度）. 样本：总体中的一部分资料组成样本。 j 的自相关系数记为r （j ）。自相关系数也是总体相关系数ρ（j ）的渐进无偏估计。 作为研究对象。 ，也是通常所说的异常。其公式为： X t 和 Y t （t=1,2,…,n ），分别为两个时间序列，则对时间间隔j 的落后交叉协方差为： 二、简答题 1。 ● 距平序列相关系数： n t ,,2,1 =n t ,,2,1 =
1. 相关分析中，变量 x 变量 y 处于平等的地位；回归分析中，变量 y 称为因变量，处在被解释的地位，x 称为自变量，用于预测因变量的变化。 2. 相关分析中所涉及的变量 x 和 y 都是随机变量；回归分析中，因变量 y 是随机变量，自变量 x 可以是随机变量，也可以是非随机的确定变量。 3. 相关分析主要是描述两个变量之间线性关系的密切程度；回归分析不仅可以揭示变量 x 对变量 y 的影响大小，还可以由回归方程进行预测和控制。 1）根据分析目的，确定X 的具体形态(距平或者标准化距平)； 2）由X 求协方差矩阵 ； 3）求A 的全部特征值 、特征向量 ，h =1~H （通常使用Jacobi 法）； 4）将特征值作非升序排列（通常使用沉浮法），并对特征向量序数作相应变动； 5）根据 ,h =1~H 和X 总方差，求出全部 、 , h =1~H ； 6）由X 及主要 求其时间系数 、h =1~H ，主要的数量由分析目的及分析对象定； 7）输出主要计算结果。 在气象统计预报中，选择因子往往需要计算很多相关系数，逐个检验很麻烦。实际上， 在样本量固定情况下，可以计算统一的判别标准相关系数， 若 ，则通过显著性的t 检验。 的计算过程如下：由 ，样本容量固定时，通过检验的t 值应 该至少等于 ，故有 式中， 三、解答题 1． 应用实例［3.4］赤道东太平洋地区1982～1990年春季海温已在应用实例［3.3］中给 出。西风漂流区（40°～20°N ，180°～145°W ）1982～1992年11年春季海温（℃）分别为17.0，16.1，17.4，17.7，16.8，16.2，16.9，17.5，17.1，17.1和16.7。在总体方差σ2 未知的情况下，检验来自两个总体的样本均值有无显著差异。赤道东太 平洋地区春季海温的9年样本均值x =27.6℃,样本方差21s ==3.1℃;西风漂流区春季海 温的11年样本均值＝17.0℃，样本方差22s ＝2.3℃。 解：（1）提出原假设21:μμ=o H 。 （2）计算统计量，将特征量代入（ 3.2.5），即3.1411 /3.29/1.30.176.27//222121≈+-=+-=N s N s y x t （3）确定显著性水平α＝0.05，自由度υ＝9+11-2＝18，查分布表αt ＝2.10，由于αt t >， 拒绝原假设，认为在α＝0.05显著性水平上，赤道东太平洋地区的海温均值与西风漂流区海温均值有显著性差异。 T =A XX h λh V h λh ρh P h V h Z r αr r α> r ααt αr αr
目录实习一求500hPa高度场气候场、距平场和均方差场 -------------------------------- 3 1、资料介绍 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2．要求-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 3、实习结果 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1）、FORTRAN源程序 ---------------------------------------------------------------------------------- 3 (2)、grads文件 --------------------------------------------------------------- 5 （3）、实习结果 ------------------------------------------------------------------------------------- 5 实习二计算给定数据资料的简单相关系数和自相关系数---------------------------- 7 1、资料介绍 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 2、要求-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 3、实习结果 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 （1）、Fortran源程序 ------------------------------------------------------------------------------ 7 （2）、程序运行结果：---------------------------------------------------------------------------- 9 实习三分析中国夏季降水线性趋势的分布特征---------------------------------------- 9 1.资料介绍及要求： --------------------------------------------------------------------------------------- 9 2.实习结果 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 （1）.matlab程序------------------------------------------------------------------------------------- 9 （2）.程序运行结果 -------------------------------------------------------------------------------- 10 实习四求给定数据的一元线性回归方程------------------------------------------------ 10 1、资料介绍及要求 --------------------------------------------------------------------------------------- 10
A320系列飞机气象雷达系统介绍及机组操作建议 概述：机载气象雷达系统（WXR）用于在飞行中实时地探测飞机前方航路上的危险气象区域，以选择安全的航路，保障飞行的舒适和安全。机载气象雷达系统可以探测飞机前方的降水、湍流情况，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。本文主要针对我公司A320系列飞机机载气象雷达系统的组成、工作原理、显示特点及我公司A320系列飞机气象雷达的种类和机组操作建议进行了介绍。 一、机载气象雷达系统的组成 机载气象雷达系统的基本组成由：雷达收发机、雷达天线、显示器、控制面板和波导系统等，如图1-1所示：
雷达收发机：用来产生发射射频脉冲信号和接收并处理射频回波信号，提供气象、湍流和地形等显示数据，探测风切变事件并向机组发送警告和告诫信息。 雷达天线：用来产生高3.6°、宽3.4°的波束并接收回波信号。天线的稳定性受惯性基准组件（IRU）的俯仰和横滚数据控制。 显示器：对于A319/A320/A321飞机来说，气象雷达数据都显示在ND上。 控制面板：用于选择气象雷达的工作方式，控制天线的俯仰角度和稳定性，对接收机灵敏度进行控制。 波导系统：波导管作为收发机和天线之间射频信号桥梁通道。 二、气象雷达对目标的探测 机载气象雷达主要用来探测飞机前方航路上的气象目标和其他目标的存在以及分布状况，并
将所探测目标的轮廓、雷雨区的强度、方位和距离等显示在显示器上。它是利用电磁波经天线辐射后遇到障碍物被反射回来的原理，目标的导电系数越高，反射面越大，则回波越强。要清楚气象雷达如何工作的关键在于了解雷雨的反射率。一般来说，雷雨的反射率被划分成三个部分：雷雨的下三分之一由于温度在冰点之上，所以全部由小雨滴组成，这部分是雷雨中对雷达波能量反射最强的部分。中间部分由过度冷却的水和冰晶组成，由于冰晶是不良的雷达波反射体，所以这部分的反射率开始减小了。雷雨的上部完全由冰晶组成，所以在雷达上几乎不可见。另外，正在形成的雷雨在其上部可能会形成拱形的紊流波，如图2-1所示：
美国气象部门实际使用气象雷达的历史 第一部分 新一代气象雷达出现之前时期 摘要 文章叙述美国军事和民用气象部门使用风暴监视雷达的历史。全文分两部分，本文是第一部分。有关雷达在气象学方面的研究已有很长历史而且很有成效。然而已有过详细介绍。所以本文和第二部分通过介绍最初两台多普勒气象雷达，重点论述实用雷达气象学自从第二次世界大战中形成以来的发展历史。本文介绍新一代气象雷达出现之前这一时期的历史。本文附录介绍全文涉及到的大多数雷达的主要技术特性，这都是作者曾掌握的。 1.前言 本文和第二部分叙述美国气象部门实际使用风暴监视雷达的历史。这是根据几位曾在不同时期参加或领导过实用气象雷达计划的人员的经验编写的。 使用雷达来进行气象观测是在二次大战时期对雷达技术进行广泛研究结果而发展的。对这些早期发展的历史以及雷达气象学研究方面的历史，希兹费尔特(Hitsfeld 1986)、阿特拉斯(Atlas 1990)、罗格(Rogers)与史密斯(Smith 1996)等人已进行详细论述。比尔格(Bilger)等人(1962)和比尔格(1981)总结了当时称作美国气象局所进行的气象雷达计划的历史和状况。本文对这些资料进行了修改和补充。本文还讨论了由目前气象业务部门所进行的蜒究工作。从这些研究线索已找到实用雷达气象学的实际使用途径或者已经给它带来了很大效益。这里我们主要集中在风暴探测雷达的应用历史，以便于实际应用，例如对强风暴的识别。 由于文章长度所限，除广泛使用着的单多普勒晴空风测量技术外，我们不讨论云层探测雷达，风廓线和大多数其它的应用。气象雷达在商业上的应用不在本文讨论范围内，乔金森(Jorgensen)和吉尔茨(Gerdes 1951年)举了一个很好的例子。 最初，各种雷达系统由于密级问题，限制了它们在军事气象部门的应用。后来由于它们价格太高和结构复杂，又限制了它们在政府部门、军事和民用气象部门中的实际应用。不过后来，由于有了气象雷达系统的远程显示系统，
X波段双偏振多普勒天气雷达故障分析 XX 摘要：通过X波段双偏振多普勒天气雷达接收机故障的分析，提出相应的故障排除方法。 关键词：多普勒双偏振天气雷达、接收机故障、故障排除方法 1 引言 多普勒双偏振天气雷达用来测量一定范围内的气象目标，并根据回波信号来分析目标的强度以及平均径向速度，警戒强对流恶劣天气，从而预测天气。多普勒双偏振天气雷达由天馈分系统、发射分系统、接收分系统、终端处理等分系统组成。系统本身非常复杂，因此可能出现的故障点比较多，维修的难度也比较大。本文给出了接收机故障排除的详细过程，进而为雷达技术人员保障雷达提供一个参考。 2 工作原理 2.1接收机组成及其功能 如图1，接收机由接收通道、频率源、激励源、监控单元等组成。 接收机的主要功能是为发射分系统提供射频激励信号，同时对回波信号进行两次下变频，得到60MHz中频信号，数字中频接收机先对中频60MHz进行高速采样，采样后的数字信号经数字正交相干检波后得到I/Q信号，送到信号处理分系统。接收分系统中的监控单元对接收分系统进行功率检测、故障采集。 图1接收机原理框图 2.2频率源原理
频率源综合运用了PLL锁相倍频、直接合成、PDRO等多种成熟技术。同时各路信号耦合一部分，送给监控单元用来检测故障。 高稳定度的100MHz晶振信号作为基准源。如图2，晶体振荡器产生高稳定、高纯频谱的100 MHz信号送往基准单元，经过倍频、分频和滤波选频等综合处理，产生多种频率的信号源，包括DDS时钟信号（300MHz）、中频数字接收机时钟信号、基准时钟信号以及监控时钟信号（96MHz）和二本振信号。 一本振信号的产生过程：晶振100MHz进入PDRO倍频得到8100MHz。 二本振信号的产生过程：100MHz经过12次倍频、滤波放大、滤波，最后得到1200MHz。 时钟信号的产生过程：100MHz经过分频、滤波得到80MHz信号，再经过6 图2 频率源原理框图 3、故障分析 3.1故障现象 雷达接收分系统中的二本振故障灯报警，雷达无回波显示，并且激励信号比较小。 3.2故障分析 首先根据雷达接收分系统中的二本振故障灯报警，可以初步判断二本振信号可能出现问题，再根据雷达无回波且终端软件显示的激励功率异常，进一步分析频率源中的二本振信号出现故障，导致激励信号较小，发射功率不够，而且接收也无法进行下变频，所以终端看不到地物回波图，我们通过频谱分析仪来检测二本振信号的输出，从而排除接收机的故障。 3.2故障处理 3.2.1测试仪表功能设置 频谱分析仪Agilent E4440A是一种高性能频谱分析仪，其测试频段10KHz～20GHz。频谱分析仪在使用之前，需要对其进行简答的设置，其具体步骤如下： (1)中心频点（frequency）的设置；