气象雷达原理与系统教案201303-网络教学平台.PDF

域。任何工作频率的雷达，其基本原理是相同的，但具体的实现却差别 很大。实际上，大多数雷达的工作频率是微波频率，但也有值得注意的例 外。 提醒：工作频率是雷达用于何种用途的重要考虑要素，引出并列举雷 达用途与分类。 1.4 雷达用途及分类（7 分钟） 雷达已应用于军事的各个方面。这些技术成果也同时在民用雷达方面 发挥着日益增长的作用。 为了满足多种用途不同的要求，已研制出了各类雷达。 （1）按角跟踪方式分，有单脉 雷达、圆锥扫描雷达、隐蔽锥扫雷 达等。 （2 ）按测量目标的参量分，有测高雷达、两坐标雷达、三坐标雷达、 测速雷达、目标识别雷达等。 （3 ）按信号处理方式分，有各种分集雷达 （频率分集，极化分集等 等）、相参或非相参积累雷达、动目标显示雷达、合成孔径雷达等。 （4 ）按天线扫描方法分，有机械扫描雷达、相控阵雷达、频扫雷达 等。 （5 ）按照雷达信号的形式分，有脉 雷达、连续波雷达、脉 压缩 雷达 1.5 雷达发展与应用（8 分钟） 20 世纪 70 年代以来，雷达的性能日益提高而应用范围也持续拓宽， 举例如下： （1）由于VHLSI 和VLSI 的迅猛发展，数字技术和计算机的应用更 为广泛深入，x 信号处理技术得到了很大发展。 （2 ）动目标检测 （MTD ）和脉 多普勒 （PD ）等雷达的信号处理机 更为精致、灵活，性能明显提高。 （3 ）自动检测和跟踪系统得到完善，提高了工作的自动化程度。 （4 ）更多地采用复杂的大时宽带宽脉压信号，以满足距离分辨力和 电子反对抗的需要。 （5 ）高可靠性的固态功率源更为成熟，可以组成普通固态发射机或 分布于相控阵雷达的阵元上组成有源阵。 （6 ）许多场合可用平面阵列天线代替抛物面天线，阵列天线的基本 优点是可以快速和灵活地实现波束扫描和波束形状变化，因而有很好的应 用前景。 归纳：雷达技术发展的脉络与动因。 1.6 气象目标特征及测量要求（10 分钟） 引入：气象雷达是雷达家族中的重要一员。 气象目标对雷达电磁波的散射，是雷达探测大气的基础。大气中引起 雷达波散射的主要物质是大气介质，云、降水粒子等。其中大气介质的散 射包括大气气体分子的散射，以及大气介质折射指数分布不均匀引起的散 射与反射。云、降水粒子的散射情况随相态、几何形状不同而异。表示气 象目标散射特性的物理量有雷达截面，即后向散射截面，雷达反射率以及 雷达反射率因子。雷达回波功率是由有效照射体积内所有气象目标产生 的。 气象雷达和其他用途雷达的主要区别在于目标属性的不同。气象目标 2 分布在空间中，占据大量雷达观察的空间分辨单元，且为了估计降 量、 降 类型、空气流动、湍流及风切变等参数，必须对接收信号的特征进行 定量的测量。另外，由于许多的雷达分辨单元都含有有用的信息，因此气 象雷达要求有高数据率的记录系统和为实时显示提供有效的方法。多数雷 达是为了从杂波背景中分辨出相对来说少量的目标，而气象雷达则主要是 对气象回波（在军用雷达系统中，气象回波被视为杂波）本身的属性作出 精确地估测。这就给雷达系统设计者提出了挑战性的问题。 1.7 气象雷达的分类（10 分钟） 注意：简述，有待后续深入 1. 天气雷达 2. 高空气象探测雷达 3. 激光气象雷达 4. 其它气象雷达 1.8 象雷达发展的历史回顾（10 分钟） 我国的业务用天气雷达建设是从20 世纪60 年代开始的，起初，由于 关键技术没过关，先后从英国引进了几部 3 Cm 雷达在我国沿海和个别重 要城市使用，如马可尼-51 型，坦卡-41 型等。1964 年开始又从我国部队 引入军用843 型10 Cm 雷达用于对台风的监测，取得初步成功，后又由厂 家进行了改装，并在业务中得到正式使用。70 年代到 80 年代，性能更优 越的711、713、714 等型天气雷达逐渐成为气象观测业务的主力。90 年代 以后，初步具有多普勒功能的天气雷达也在我国研制成功，并在业务中试 用。 拓展：雷达厂家、具体型号 1.9 象雷达发展的现状（10 分钟） 多普勒天气雷达已成为对灾害性天气监测、预测的重要手段之一，世 界上一些发达国家已普遍使用这一技术。我国从 1998 年开始由国务院正 式批准利用国债资金在全国建立新