双线偏振雷达双通道一致性及测试方法研究-高原气象.PDF

第３３卷　第５期 高　原　气　象 Ｖｏｌ．３３　Ｎｏ．５ 　　 　　　　　　　　　　 ２０１４年１０月 ＰＬＡＴＥＡＵＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ　　　　　　　　　　　　　　　 Ｏｃｔｏｂｅｒ，２０１４ 孟庆春，沈永海，苏德斌．双线偏振雷达双通道一致性及测试方法研究［Ｊ］．高原气象，２０１４，３３（５）：１４４０ １４４７，ｄｏｉ：１０． ７５２２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５３４．２０１３．０００６４． 双线偏振雷达双通道一致性及测试方法研究 孟庆春，　沈永海，　苏德斌 （北京市气象局大气探测技术保障中心，北京　１０００８９） 摘要：从偏振天气雷达通道一致性的重要性出发，分析了雷达系统本身特性（天线、接收机、旋转铰链 和馈线）对双通道一致性的影响。结合目前国内外偏振雷达所能达到的指标，提出了双通道一致性的 测试内容和方法，并给出性能指标要求。根据上述方法，获得了北京市气象局Ｃ波段双线偏振天气雷 达天线和双通道的测试结果，对如何提高双线偏振雷达的性能及评估性能好坏具有一定的参考意义。 关键词：双线偏振雷达；双通道一致性；测试方法 文章编号：１００００５３４（２０１４）０５１４４００８　　中图分类号：Ｐ４０６ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．７５２２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５３４．２０１３．０００６４ 否则系统本身的误差将叠加在回波信号上；另外还 １　引言 要求两个通道有足够大的隔离度，否则一个通道的 　　双线偏振天气雷达是近３０年来发展起来的新 发射和回波信号会进入到另一个通道，从而引起测 型天气雷达，其探测原理和应用技术 日益成 量误差［１７］。由于气象目标本身相对于水平和垂直 ［１－３］ ［４－６］ 两种线偏振波的差值不大，要将其区分开要求雷达 熟 。由于其具有识别云和降水粒子相态 及 能以较高精度遥测降雨量的能力［７－８］，所以得到较 系统两个通道一致性好，其系统误差要足够小，这 快发展。双线偏振雷达能同时或交替发射水平和垂 对雷达设计制造提出了更高要求。要达到两个通道 直两种线偏振电磁波，不仅能得到目标对两种不同 特性完全相同的理想指标是不可能的，但在保证偏 偏振电磁波的后向散射信号强度和相位的变化信 振雷达一定的数据精度前提下，其相关部件所能允 息，还能得到目标相对两种不同偏振电磁波后向散 许的最大误差及这些误差的测试方法，正是本文主 射回波的差异信息（差分反射率 Ｚ、差传输相移 要讨论的内容。由于这个问题未得到很好解决，缺 ｄｒ 和相关系数 等参量），这些信息反映了云和 乏统一的测试标准和方法，对如何评价一部双线偏 Φ ρ ｄｐ ｈｖ 降水粒子的大小和相态等。偏振雷达是目前较先 振天气雷达的好坏带来了困难。 进、性能优越且用途广泛的天气雷达，在云雾物理 　　本文结合北京市气象局新改造的Ｃ波段双线 研究和天气灾害防治工作中有广泛用途。２０００年 偏振天气雷达，分析雷达主要部件对双通道一致性 美国开始考虑将布网的ＷＳＲ－８８Ｄ天气雷达升级 的影响及原因，提出允许的最大误差指标及测试方 ［９］ 法。通过这些数据，可对双线偏振雷达通道一致性 为具有偏振功能的雷达 ，标志着偏振探测技术的 成熟；近几年国内也开展了双线偏振雷达天线辐射 的性能进行评估。