雷达复习

名词解释

方向性图：表示天线向外辐射电波能量方向性情况的图叫方向性图。波束宽度：为了定量地表示天线辐射能量的定向程度，可以用方向性图上主波瓣最大辐射方向两侧，辐射能量为最大辐射能量一半的两个矢量之间的夹角的大小来表示，该角叫波束宽度。

天线增益：定向天线最大辐射方向上的功率密度和天线各向均匀辐射能量时同一距离上功率密度的比值。

线极化波：当这两种分量的相位相同时(或相差180°)，则合成电场为线极化且始终在同一平面，称为线极化波。

雷达截面：假设散射粒子向四周作球面波形式的各向同性散射，并以符号σ表示总散射功率与入射波能流密度之比，即雷达截面

雷达反射率因子：单位体积中降水粒子直径6次方的总和。

分贝(dB) 晴空回波：雷达在大气中的无云区，或由不可能被探测到的很小粒子所组成的云区内探测到的回波称为晴空回波。

折射指数：真空中光速与空气中光速的比值。

等效地球半径：设想地球半径加大到某一数值Rm’时，使得Rm’为半径的球面上沿直线传播的超短波的最大探测距离和真实地球表回上沿折射曲线轨道传播的最大深测距离相同，则Rm’就称为等效地球半径。

等射束高度图：等射束高度图就是在一定折射条件下，测站四周出于地物阻挡，绘制出各个方向上、各种斜距下波束中心轴线能够到达的最低高度等值线图。

多普勒效应：由于波源和接收者之间存在着相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化。

多普勒两难：由于最大不模糊距离Rmax与脉冲从夫频率PRF成反比，而最大不模糊速度Vmax与脉冲重复频率成正比，因此不存在一个单一的脉冲重复频率PRF能够同时使Rmax与Vmax都比较大。这通常称为“多普勒两难”。

最大不模糊速度：多普勒天气雷达能够测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移的上限是1800（π），与1800脉冲对相移所对应的目标物径向速度值称为最大不模糊速度。

距离折叠：指雷达确定的目标物方位是正确的,但距离是错误(模糊)的。当目标物位于雷达的最大不模糊距离（Rmax）之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，我们形象地称之为‘距离折叠’。

气象回波：大气中云、降水中的各种水汽凝结物对电磁波的后向散射和大气中温、压、湿等气象要素剧烈变化而引起的回波。

非气象回波：地物、飞机等非气象目标物对电磁波的反射以及由于雷达的性能而引起的虚假回波。

虚假回波：当旁瓣、尾瓣发射的电磁波在近距离遇到强降水，或因主瓣存在一定宽度所产生的回波。

零度层亮带：强度PPI图上回波呈片状分布，结构较均匀，强度梯度较小。有时出现强度特别大成弧状或圆环状的窄带，称为零度层亮带。WER：低层上升气流较强，降水质点被携带上升，加上风暴顶的辐

散和环境风的影响，形成了低层无回波或回波很弱的回波区。BWER：强上升气流在反射率核处形成了一个空洞称为有界弱回波区（BWER）.

辉斑回波：雷达探测冰雹云时，由于冰雹（强回波中心）和地面的多次反射使电磁波传播距离变长，产生异常回波信号，回波返回所用的额外时间被雷达显示成更远处的回波，表现为从冰雹云中沿回波中心径向方向延伸出去的尖峰，称为“冰雹尖峰”回波，也称辉斑回波、三体散射回波。

穹窿：倾斜上升气流把云滴迅速带到-400C高度后，才能增大到雷达波能探测的尺度。因此上升气流区下方就成为缺少雷达回波的“穹窿”结构。

“V”型缺口：由于云中大冰雹、大水滴等大粒子对雷达波的强度衰减作用，雷达探测时电磁波不能穿透主要的大粒子（冰雹区），在大粒子区的后半部分形成的“V”型缺口。

简答题

1.新一代天气雷达与常规雷达相比有何优势？

答：常规天气雷达是一种模拟信号雷达、将云雨降水质点散射回的信号在模拟显示器上显示，给出降水及其云体的空间位置和范围。而新一代天气雷达不仅提供降水分布和定量估测，还提供了降水区内风场信息。在完成多部雷达联合组网实时定量探测的基础上，可利用雷达测雨的观测资料，结合卫星观测，进行更大范围的降水预报。

2.天气雷达测距和测角的基本原理？

答：雷达根据从开始发射无线电波到接收到目标物回波的时间间隔，来测定目标与雷达之间的距离。

雷达测量目标的方位角和仰角是依靠雷达天线的定向作用去完成的。定向天线的特点是它辐射的电磁波能量只集中在某一个方向上，此时，其他的方向上没有或只有很少的发射能量。

3.PPI、RHI和CAPPI有何不同？

答：平面位置显示器是天气雷达应用得最多显示器，简称平显，也叫PPI。当天线仰角为０°，天线围绕铅直轴转动时，平面位置显水器表示的是波束扫描平面上的降水分析。距离高度显示器简称高显或RHI。在高显中，横坐标表示云、雨目标的斜距，纵坐标是云雨目标的高度。平面位置显示器只是在仰角为０时得到降水目标的平面分布，仰角大于０时得到的是一个远处高近处低的漏斗面上的云雨分布。为了解不同高度上的云和降水分布，了解降水发生发展的三度空间情况，人们使用了“等高平面位置显示器”，简称CAPPI。等高平面位置显示器能够显示不同高度平面上的云雨分布。

4.粒子群的总回波功率能否是单个粒子的回波功率之和？为什么？答：不能，因为粒子群内部各粒子之间的无规则运动，使粒子群造成的瞬时回波功率会现出脉动性。那么，对于处在某一固定距离上具有一定滴谱分布的云、雨，就不能测得确定的回波功率瞬时值与它相对应，即粒子群造成的回波，所以不能简单地看作各个粒子单独产生的回波的叠加。

5.有了雷达反射率，为什么还要引入雷达反射率因子？

答：反射率因子Z值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，常用来表示气象目标的强度。由于反射率因子Z只取决于气象目标本身而与雷达参数和距离无关，所以不同参数的雷达所测得的Z值可以相互比较。

6.标准大气折射时电磁波传播有何特征？

答：电磁波的路径微微向下弯曲，其曲率半径为25000km，约4倍于地球的半径。其曲率比地球曲率小，标准大气折射时可能最大探测距离增大了16%。

7.什么是大气超折射？它对雷达探测有何影响？

答：电磁波在真空中是以约2*108m/s的速度传播的，但在大气中传播时，特别是在远渡重洋且大气中气象要素有异常的潜质分布时，电磁波会出现明显的曲线传播现象。这种光波或电磁波在大气中曲线传播的现象称之为大气折射。

大气某些区域，如海陆交界处、海陆锋、锋面两侧气象要素的水平变化不能忽视，折射指数梯度可相差达到30N单位以上，水平均一的假设对高精度探测就不适用了。由于大气水平分布不均匀，N单位梯度的存在会导致雷达水平探测定位存在误差。

8.什么是脉冲对处理技术？该技术能不能得到多普勒速度谱？答：利用相继两个返回脉冲对之间的位相变化，这种脉冲对位相变化可以比较容易并且比较准确地被测量，叫做“脉冲对处理”。用这种