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
方法确定从一个给定的距离库相继反射回来的两个脉冲之间的相移。用脉冲对处理方法得到多普勒速度信息。
9.解释距离折叠的成因？
答：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，这样就形成了‘距离折叠’。
10.解释速度折叠的成因？
答：粒子的经向速度超过了最大不模糊速度±Vmax之间的可分辨的速度范围，那么速度值就会混淆。从而产生速度折叠。
11.什么是谱宽？影响速度谱宽的气象因子有哪些？
答：谱宽表征着有效照射体内不同大小的多普勒速度偏离其平均值的程度。谱宽可以用做速度估计质量控制的工具：当谱宽增加，速度估计的可靠性就减小。对气象目标物而言，影响谱宽的主要因子有四个：(1)垂直方向上的风切变；(2)波束宽度引起的横向风效应；(3)大气湍流运动；(4)不同直径降水粒子产生下落末速度的不均匀分布
12.多普勒雷达测量大气垂直速度的原理是什么？
答：当多普勒雷达垂直指向天顶时，所测量的平均多普勒速度实际上是有效照射体内粒子的平均下落末速度和大气垂直速度之和。一般通
过w0~z关系法等方式近似估计某一直径粒子的下落末速度或所有粒子的平均下落末速度，从而根据实测的平均多普勒速度算出大气的垂直速度。
13.什么是V AD技术？均匀流场的风向风速如何测量？
答：V AD技术就是速度——方位显示方法、即让雷达天线以某一固定的仰角作方位扫描，并把探测到的降水粒子在某一距离和方位上的径向速度V R(β)记录并显示出来。
V AD曲线的非简谐振荡形式提供了水平风场更多的信息。对V AD 曲线作谐波分析，应用傅氏级数的零次，一次和二次谐波展开，可以得到水平辐合、水平风向和风速以及水平风场的形变等信息。
14.利用多普勒速度资料如何判别高低空的基本气流？
答：由低仰角的多普勒径向速度场的总体特征来识别，即正、负速度区对原点的对称性及通过原点的零径向速度线走向，基本气流方向从朝向中心吹向远离中心并和零径向速度线所在向径垂直。高仰角时、不同距离圈径向速度分量代表了不同高度上径向速度分量值。从基本垂直廓线形态特征．可以判断高空温度平流：风向随高度顺时针旋转（呈s型）时有暖平流；而风向随高度逆时针旋转（呈反s型）时则有冷平流。
15.利用多普勒雷达资料如何识别冷锋位置？
答：(1)开始有NE一SW走向然后折向NW一SE方向的零线，零线附近等值线密集，零线有明显折角。(2)冷锋位于等值线密集带靠近远离速度中心一侧，并向零线折角方向延伸。(3)折角位于测站以北，冷锋未过境，折角位于测站以南，冷锋已过境。(4)有NE—SW走向的雷达回波带与冷锋相配合。
16.中尺度气旋和反气旋的速度图像有何特征？辐合与辐散的速度图像有何特征？
答：按气旋流场，由于在垂直气旋中心方向上只有切向速度而无经向速度，因此零径向速度线穿过涡旋中心，在左面为指向雷达流场，呈负值；右面则为原理雷达流场，呈正值。由于反气旋情况与气旋流畅刚好相反，呈顺时针旋转。因此，在零径向速度线左侧为原理中心呈正值，右侧为指向中心呈负值。当气旋接近雷达时，零值线开始弯曲。
零径向速度和雷达扫描线垂直。当辐合流场离开雷达无穷远处，零径向速度线将式一条直线。但是，在有限距离处，零径向速度线朝雷达方向弯曲。在零径向速度线上面（即离开雷达较远的一侧），气流朝向雷达吹。在零径向速度线下面，气流是离开雷达吹的。
17.地物回波有何特点？利用多普勒雷达资料如何辨别地物回波？答：回波边缘特别清晰，位置固定不变，且回波和地物所在的地理位置一致。
辨别方法：（1）比较法：由于降水回波的变化较大，而地物回波图像比较固定；（2）用PPI探测来判断：由于地物回波的高度比较低，故抬高仰角后地物回波将逐渐消失，而降水回波仍旧存在；（3）用RHI 探测垂直剖面结构来判断：由于地物回波高度一般都较低，而降水回波的垂直高度则较大，个别对流云甚至可穿过对流层顶；（4）在A/R 显示器上，气象回波有速度脉动的特征，而地物回波是固定的。
18.零度层亮带形成的物理原因？
答：当冰晶下落通过溶化层时，它们的外表面开始溶化。在溶化层（0°层面）下面，这些包着水外衣的冰晶反射率因子非常高，产生增强的雷达信号，在PPI上象弧形结构，在雷达图像上被叫做“亮带”，亮带会造成降水率的过高估计。
19.CINRAD雷达产品的组成？
答：CINRAD雷达系统提供了较高灵敏度及较高分辨率的反射率因子、平均径向速度及谱宽三种数据。雷达产品分为：（1）基本产品是指由基数据直接形成的不同分辨率和数据显示级别的；（2）导出产品是指经过RPG中的气象算法处理后得到的产品。（3）在RPG中基数据经过算法处理可形成39个种类的分析产品以及相应的分析产品。
20.如何分析雷达回波强度图像？
答：（1）回波强度通常用雷达反射率因子Z值来度量，
，可知改量仅与云、雨滴谱分布有关，因此用不同波长雷达探测到的云、雨可以进行比较；（2）从回波形态特征、回波特殊结构和形态、回波移动特点可知回波强度。
21.影响对流风暴结构和类型的环境因子有哪些？
答：（1）环境的热力不稳定：对流有效位能CAPE指气块在给定环境中绝热上升时的正浮力所产生的能量的垂直积分，是风暴潜在强度的一个重要指标。CAPE数值的增大表示上升气流强度及对流发展的潜势增加。
（2）垂直风切变：垂直风切变是指水平风速（包括大小和方向）随高度的变化, 环境水平风向风速的垂直切变的大小往往和形成风暴的强弱密切相关。一般来说，在一定的热力不稳定条件下，垂直风切变的增强将导致风暴进一步加强和发展。
（3）水汽条件：风暴的发展要求低层有足够的水汽供应，但如果水汽含量过高则会阻碍上升气流的发展（如热带海洋地区）。
（4）触发机制：重点注意边界层辐合线，包括锋面、干线、雷暴出流边界（阵风锋）、海陆风锋面等。也要注意中尺度地形和重力波等。雷暴倾向于在边界层辐合线附近，特别是两条辐合线的相交处生成。
22.辉斑回波的形成原因？
答：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。
23.判断降雹潜势指标有哪几个？
答：（1）-20C等温线以上超过50dBZ的反射率因子；（2）BWER或WER区域大小；（3）VIL的大值区。
论述题
1.简述天气雷达的未来发展方向？
答：云雨雷达；脉冲多普勒天气雷达；双偏振天气雷达；实现对降水进行分类与识别；双波长天气雷达；推测被测粒子的大小；多参数天气雷达；提供云及降水物的尺寸、相态和类型等信息；双/多基地天气雷达；能测出诸如风场的三维矢量、降雨粒子的垂直速度等信息；机载天气雷达；雷达分辨力、精度和灵敏度好；相控阵天气雷达；优点很多，是天气雷达的发展方向
2.简述脉冲多普勒天气雷达径向速度场分析技术。
答：对脉冲多普勒天气雷达径向速度场分析技术按其特征的零径向速度线；朝向雷达分量（负）、离开雷达分量（正）范围、分布及中心；强多普勒径向速度梯度带三个方面进行分析。
1）多普勒零径向速度线特征：
a零径向速度线是否与向径平行；b零径向速度线走向有无显著折角；c零径向速度线走向是否和距离圈平行。
2）朝向雷达分量（负）和远离雷达分量（正）范围、分布及中心特征：
a大片正区和负区是否和原点（测站）对称，范围是否大致相等；b 大片正区和负区是否与向径对称；c有无紧密相邻的成对强小尺度正、负中心存在；d有无多普勒径向速度等值线密集带存在。
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，它往往与强对流大气（快速移行冷锋、飑线、中尺度气旋）相联系；当他们成弧状排列时，可能存在强辐合带或飑线；当它们成近似圆形排列，则可能存在强中尺度气旋。
3.层状云降水与对流云降水的雷达回波特征。
答：层状云：（1）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的窄带（零度层亮带），成弧状或圆环状。（2）反射率因子空间梯度小，反射率因子一般大于15dBZ，小于35dBZ。
对流云：（1）PPI上由许多分散的回波单体所组成，排列成带状、条状，离散状或其它形状。回波单体结构紧密，边界清晰，棱角分明，回波强度强，持续时间变化大。单体尺度较小，从几公里到几十公里。（2）RHI上回波单体呈柱状、砧状、花菜状、纺锤状，一般发展得
比较高，多数在6—7km以上，但随地区、季节和大气系统不同差异很大，最高可达对流层顶高度。
（3）反射率因子空间梯度大，强中心的反射率因子一般大于35dBZ。
4.超级单体的雷达回波结构特征。
答：（1）在平面位置显示器PPI上，超级单体是一个单泡结构，形状呈圆形或椭圆形，典型的水平尺度是20～30km长，12～15km宽；（2）在风暴的右侧有一个持久的有界弱回波区（BWER），它的水平尺度约为5～12km。这个有界弱回波区经常呈圆锥状，延伸高度约为风暴宽度的一半到三分之一。有界弱回波区的存在表示风暴的强上升气流区，它在低层有时被称为入流缺口，这里的垂直速度可达25～40km；（3）最强的雷达回波出现在有界弱回波区的左侧，包括冰雹在内的强降水就发生在靠近有界弱回波区的一侧；
（4）在低层，有界弱回波区的右侧经常可以观测到一个钩状的附属物，即钩状回波，它是超级单体的一个特征性回波；
（5）在主要的回波强中心的下游，有一个伸展达60～150km甚至更远的毡状回波，以及一个长达100～300km的可见毡状云区。
5.论述冰雹云的回波特征及其形成原因。
答：（1）回波强度特别强。根据微波散射理论，由于云中冰雹的尺度较水滴来得大，加上其他原因，冰雹云的雷达回波强度总是大于同地区、同季节出现的普通积雨云的回波强度。超级单体风暴的雷达回波
强度是所有对流云回波中最强的。
（2）回波顶高度高。由于冰雹云中的上升气流强于普通雷暴，所以冰雹云雷达回波的高度也高。
（3）上升气流(下沉气流)特别强。云中的冰雹形成区，即含水量累积区内含有大量的过冷却水滴即冰雹，因而也是强回波区。在多普勒雷达上有明显特征：一组方向相反的密集等风速线。
（4）PPI上的形态特征
(1)“V”型缺口。由于云中大冰雹、大水滴等大粒子对雷达波的强衰减作用，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（冰雹）区的后半部形成所谓的“V”型缺口。
(2)钧状回波。它们通常是超级单体风暴回波型的一种识别标志，所以只要确认探测到了钩状回波，结合回波体的强度、高度和尺度，一般能够辨认出超级单体风暴，从而确认是冰雹云。
(3)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呗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。
（5）RHI上回波持征
(1)超级单体风暴中的穹窿、回波墙和悬挂回波。由于超级单体风暴中上升气流特别强，在其上升运动区出现了相对弱的回波区；在降雹区，由于雹块集中降落，形成了垂直方向的特别强回波区；在其前沿，小冰雹循环上升的区域构成了悬挂回波。
(2)强回波中心高。时间证明，用RHI上的回波型判别冰雹云，“强回波高度”是一个成功的标志。
(3)旁瓣回波。雷达天线向外发射电磁波，电磁波能量绝大部分集中在主瓣内，在雷达作垂直剖面观测时，RHI上的强雷暴回波顶上会出现一尖锐回波，即旁瓣回波。
(4)辉斑回波。在沿雷达回波中心作剖面的雷达反射率因子和平均径向速度图可以清晰看到辉斑。
6.叙述典型对流单体的生命史各阶段的特征。
答：根据积云中盛行的垂直速度的大小和方向，普通风暴单体的生命史通常包括三个阶段：1）塔状积云阶段；2）成熟阶段；3）消亡阶段。
塔状积云阶段：1）由上升气流所控制，上升速度一般随高度增加，上升速度一般为5～10m/s，个别达到25m/s。2）初始回波水平尺度为1km左右，垂直尺度略大于水平尺度。初始回波顶通常在-40C～-160C之间的高度上，回波底在00C高度附近。初始回波形成后，回波向上向下同时增长，但是不及地，回波强度最强在云体的中上部。3）在塔状积云的后期，降水能够激发下沉气流。
成熟阶段：1）风暴成熟阶段上升气流和下沉气流共存，成熟阶段开始于降水之时。也可认为雷达回波及地是对流单体成熟阶段的开始。2）云中上升气流达到最大。出现的冷性下沉气流在垂直和水平方向上扩展，与单体运动前方的低层暖湿空气交汇而形成飑锋，又称阵风锋。3）成熟阶段的对流单体云顶伸张到对流层顶附近时，不再向上
发展，而向该处的环境风下风方向扩展，出现水平伸展的云砧。
消亡阶段：1）下沉气流扩展到整个单体；2）降水发展到整个对流云体；3）雷达回波强中心下降到地面附近，回波强度减弱；
1、什么是调幅调制信号？ 调幅波是载波振幅按照调制信号的大小成线性变化的高频振荡，因此调幅波的振幅携带着原调制信号的信息，它的载波频率维持不变。 2、什么是调频 所谓调频，就是设法使载波的瞬时频率或瞬时相位在调制信号的控制下变化，而已调波的振幅保持不变。 3、什么是天线的方向性 天线的方向性，是指在距发射天线相同距离的球面上，不同方向所接收到的信号的能量不同。或者说，天线将其所发射的能量集中在某些方位，而其它方位较小甚至没有。 1、服务内话系统提供什么人员之间的内部通讯?(答案：D) A、机组与乘务员之间 B、机组与地面人员之间 C、乘务员与地面人员之间 D、乘务员、机组和地面人员之间 2、、HF通讯面板上的频率指示窗指示的频率范围为:(答案：B) A、2000到2900兆赫 B、2000到29000兆赫 C、1000到20000兆赫 D、1200到39000兆赫 3、451、飞行中出现单发时,TCAS应放在TA ONL Y方式,这是因为:(答案：D) A、决断咨询此时不工作了 B、可防止接收到超出飞机能力的RA信息 C、可防止与其他飞机联系告之对方本机有RA机动能力 D、B和C 4、对于TCAS警告,在飞机爬升过程中低于多少英尺无线电高度,所有RA和TA声音警告都被抑制?(答案：A) A、1100 B、1000 C、900 D、600 5、TCAS的警告受哪些情况的抑制?(答案：D) A、受近地警告系统的抑制 B、受风切变警告的抑制 C、在低高度不适宜做避让飞机的机动飞行时受抑制 D、以上都是 1、VHF收发机由_____组成。（答案：AB） A)发射电路B)接收电路C)功放电路D)反馈电路 2、甚高频系统的组成包括：（答案：ABC） A)收发组B)控制盒C)天线D)天线调节器 3、高频通信系统的组成包括：（答案：ABCD） A)高频收发机B)高频天线C)高频天线耦合器D)HF控制板
雷达气象复习 1 多普勒天气雷达可获取的基数据有反射率因子、平均径向速度和速度谱宽。 2天气雷达一般分为X 波段、 C 波段、 S 波段，波长分别是3厘米、5厘米、10厘米 3目前我国 CINRAD-SA降水模式中使用的体扫模式为VCP11、VCP21、VCP31。其中VCP11通常在强对流风暴出现的情况下使用，而VCP21在没有强对流单体有显著降水的情况下使用，晴空情况下使用VCP31 4目前我国 CINRAD-SA使用两种工作模式，即降水模式和晴空模式 5我国新一代天气雷达的降水估测只使用最低的4个仰角：0.5°，1.5°，2.4°，3.4°，分别使用在50km以外，35-50km，20-35km和0-20km的距离范围内。 6我国新一代天气雷达系统主要由雷达数据采集子系统（RDA）、雷达产品生成子系统（RPG）、主用户处理器（PUP）、通讯线路。 7当波源和观测者做相对运动时，观测者接受到的频率和波源的频率不同，其频率变化量和相对运动速度大小有关，这种现象就叫做多普勒效应。 8天气雷达的局限性：波束中心的高度随距离增加而增加、波束宽度随距离的增加而展宽、静锥区的存在。 9获取雷达接收到的降水回波信号是降水粒子对雷达所发射电磁波的散射产生的，因此电磁波在降水粒子上的散射是天气雷达探测降水的基础。 10当雷达波长λ确定后，球形粒子的散射情况主要取决于粒子直径d 。对于d<<λ的小球形粒子的散射，称为瑞利散射；d≈λ的大球形质点的散射称为米散射。11反射率因子在瑞利散射条件下的定义：单位体积中降水粒子直径6次方的总和 称为反射率因子，用Z表示，其常用单位为mm6/m3，即∑ = 单位体积6 i D Z 12后向散射截面的定义：设有一理想的散射体，其截面为σ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，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，则该理想散射体的截面σ就称为实际散射体的后向散射截面。 13单位体积中降水粒子后向散射截面的总和，称为气象目标的反射率，用η表示，常用单位是 cm2/m3 14电磁波能量沿传播路径减弱的现象，称为衰减。大气、云、降水粒子对雷达波的衰减是由于散射和吸收引起的，衰减的结果将使回波图象、定量测量情况与实际情况出现偏差。 15 距离折叠是指雷达对产生雷达回波的目标物位置的一种辨认错误。距离折叠现象常见于速度和谱宽产品，距离折叠现象只偶尔出现在反射率产品。
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
雷达气象学考试复习 1.说明和解释冰雹回波的主要特点（10分）。 答：冰雹云回波特征：回波强度特别强（地域、月份、>50dBZ ）；回波顶高高（>10km ）；上升（旋转）气流特别强(也有强下沉气流，)。 PPI 上，1、有“V ”字形缺口，衰减。2、钩状回波。3、TBSS or 辉斑回波。画图解释。 RHI 上：1、超级单体风暴中的穹窿（BWER ，∵上升气流）、回波墙和悬挂回波。2、强回波高度高。3、旁瓣回波。画图解释。4、辉斑回波。5、在回波强中心的下游，有一个伸展达60-150km 甚至更远的砧状回波。 速度图上可以看到正负速度中心分布在径线的两侧，有螺旋结构。有可能会出现速度模糊。 2.画出均匀西北风的VAD 图像 从VAD 图像上可以获得环境风速和风向的信息，西北风的风向对应7/4π(315°)如图所示，零速度线是从45°—225°方位的一条直线（可配图说明）。由此可绘出VAD 图像。 3.解释多普勒频移： 多普勒频移：由于相对运动造成的频率变化 设有一个运动目标相对于雷达的距离为r ，雷达波长为λ。 发射脉冲在雷达和目标之间的往返距离为2r ，用相位来度量为2π?2r/λ。若发射脉冲的初始相位为φ0，则散射波的相位为φ=φ0+4πr/λ。 目标物沿径向移动时，相位随时间的变化率（角频率） 44r d d r v d t d t ?ππλλ== 另一方面，角频率与频率的关系2D d f d t ? ωπ== 则多普勒频率与目标运动速度的关系fD=2vr/λ 4.天线方向图：在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分 布曲线图。天气雷达的天线具有很强的方向性，它所辐射的功率集中在波束所指
2 雷达系统组成： 触发信号产生器，发射机，天线转换开关 ,天线，接收机，显示器 脉冲重复频率 PRF ： 每秒钟产生的脉冲数目，脉冲间隔决定了探测距离； 脉冲重复周期 PRT ： 两个相邻脉冲之间的时间间隔， PRT ＝ 1/PRF ； 脉冲宽度 τ ： 脉冲发射占有时间的宽度，单位微秒 波长 λ：电磁波在一个周期内在空间占有的长度； 脉冲发射功率 P ： 发射机发出的探测脉冲的峰值功率； 平均功率 Pa: 发射机在一个脉冲重复周期里的平均功率。 天线方向图： 在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。 波束宽度 : 在天线方向图上，两个半功率点方向的夹角。波束宽度越小，定向角度的分辨率 越高，探测精度越高。 天线增益： 辐射总功率相同时， 定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天 线的能流密度之比。 灵敏度： 雷达检测弱信号的能力。用最小可辨功率 Pmin 表示，就是回波信号刚刚能从噪声 信号中分辨出来时的回波功率。 平面位置显示器 PPI ：雷达天线以一定仰角扫描一周时， 测站周围目标物的回波。 以极坐标 形式显示。 距离高度显示器 RHI ： 显示雷达天线正对某方位以不同的仰角扫描时目标物的垂直剖面图 散射现象： 当电磁波传播遇到空气介质和云、 降水粒子时， 入射的电磁波会从这些质点向四 面八方传播相同频率的电磁波，称为散射现象。 散射过程： 入射电磁波使粒子极化， 正负电荷中心产生偏移而构成电偶极子或多极子， 并在 电磁波激发下作受迫振动，向外界辐射电磁波，就是散射波。 单个球形粒子的散射 定义无量纲尺度参数： α =2πr/ λ 当α <<1 时： Rayleigh 散射，也称分子散射。如空气分子对可见光的散射。 当 0.1<α <50： Mie 散射。如大气中的云滴对可见光的散射。 当α >50：几何光学：折射。如大雨滴对可见光的折射、反射，彩虹等光现象。 瑞利散射： 方向函数的具体形式：当雷达波是平面偏振波时，瑞利散射在球坐标中的 当入射雷达波长一定，散射粒子的大小和相态一定(即 r 、m 为常数)，则: , C cos 2 cos 2 sin 2 米散射： 单个球形粒子的散射 Rayleigh 散射与 Mie 散射不同点： Rayleigh ：前后向散射相等，侧向散射为零。 Mie ：散射前向大于后向散射， α越大向前散射所占比越大，侧向散射不为零。 关系： Mie 散射包含 Rayleigh 散射， Rayleigh 散射是 Mie 散射的特殊。 后向散射： θ = 180o ，只有后向散射能量才能被雷达天线接收。 雷达截面： 粒子向四周作球面波形式的各向 同性散射，并以符号 表示总散射功率与入射 波能流密度之比，即雷达截面 Ss ( )4 R 或 4 ( ) 方向函数为： 46 , 16 4 r m 2 1 m 2 2 2 cos 2 cos 2 sin 2 S i
1．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对台风、暴雨等大范围降水天气的监测距离应不小于（400km）。 对雹云、中气旋等小尺度强对流现象的有效监测和识别距离应大于（150km）。 2．新一代雷达速度埸中，辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线（一致）。 3．新一代天气雷达观测采用的是时。计时方法采用24小时制，计时精度为秒。4．在距离雷达一定距离的一个小区域内，通过对该区域内沿雷达径向速度特征的分析，可以确定该区域内的气流（）、（）和（旋转）等特征。 5．天气雷达是用来探测大气中降水区的（位置）、大小、强度及变化的 6．多普勒天气雷达使用低脉冲重复频率PRF测（反射率因子）,用高脉冲重复频率PRF 测（速度）。 7．在强回波离雷达（较近）时，有可能产生旁瓣造成虚假回波. 8．降水粒子的后向散射截面是随粒子尺度增大而（）。 9．Ze的物理意义是（所有粒子直径的６次方之和）。 10．在雷莱散射时，散射截面Qs比后向散射截面 （小）。 11．大水滴的后向散射截面总比小水滴的后向散射截面（大很多）。 12．在50km以外，我国新一带天气雷达的降水估测使用的仰角是0.5度。 13．对于靠近雷达的强对流回波，应尽量用（抬高）仰角。 14．反射率因子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。 15．单位体积中云雨粒子后向散射截面的总和，称为气象目标的（反射率）。 16．多普勒天气雷达的应用领域主要在于对灾害性天气的监测和预警。还可以进行较大范围的降水定量估测，获取降水和降水运体的风场结构，改善高分辨率数值天气预报模式的（初值场）。 17．新一代天气雷达回波顶高产品中的回波顶高度（小于云顶高度）。 18．雷达探测到的任意目标的空间位置可根据仰角）、（方位角）、（斜距）求得。 19．在大气基本满足水平均匀并且雷达周围有降水的条件下，通过分析某一个仰角扫过的圆锥面内径向速度的分布，可以大致判断雷达上空大尺度的（风向、风速）随高度变化的情况。从某一仰角扫描径向速度的分布也可以判断（速度不连续面）。
雷达原理复习要点 第一章（重点） 1、雷达的基本概念 雷达概念(Radar)： radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。无线电探测和测距，无线电定位。 雷达的任务： 利用目标对电磁波的反射来发觉目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获得目标信息。 从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获得这些信息？ 斜距R : 雷达到目标的直线距离OP 方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。 仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或凹凸角。 2、目标距离的测量 测量原理 式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波来回于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒) 距离测量辨别率 两个目标在距离方向上的最小可区分距离 ρr=cτ2 最大不模糊距离 3、目标角度的测量 方位辨别率取决于哪些因素
4、雷达的基本组成 雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么 同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。 放射机：产生大功率射频脉冲。 收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与放射机和接收机连通之间的切换。天线：将放射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。 接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。 显示器：显示目标回波，指示目标位置。 天线限制(伺服)装置：限制天线波束在空间扫描。 电源 其次章 1、雷达放射机的任务 为雷达供应一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去2、雷达放射机的主要质量指标 工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度 3、雷达放射机的分类 单级振荡式、主振放大式 4、单级振荡式和主振放大式放射机产生信号的原理，以与各自的优缺点 单级振荡式： 脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。 优点：简洁、廉价、高效； 缺点：难以产生困难调制，频率稳定性差，脉冲间不相干； 主振放大式：
多普勒天气雷达复习提要 一、多普勒天气雷达探测基本原理 （一）多普勒天气雷达主要参数 天气雷达发射脉冲形式的电磁波，当电磁脉冲遇到降水物质（雨滴、雪花和冰雹等）时，大部分能量继续前进，而少部分能量被降水物质向四面八方散射，其中向后散射的能量回到雷达天线，被雷达所接收。根据雷达接收的降水系统回波特征可以判别降水系统的特性（降水强弱、有无冰雹、龙卷和大风等）。多普勒天气雷达除了测量雷达的回波强度外，还测量降水目标物沿雷达径向的运动速度和速度脉动程度。 1 、波长：是雷达发射的电磁波波长。天气雷达的波长通常为10 公分、5 公分、3 公分 三种，分别称为S 波段、C 波段、X 波段。 2 、脉冲重复频率PRF 天气雷达间歇地发射脉冲形式的电磁波，每秒钟发射脉冲的个数称为脉冲重复频率 （PRF ）。两个相继脉冲之间的时间间隔称为脉冲重复周期（PRT ）,他等于脉冲重复频率的 倒数。 3、脉冲持续时间和脉冲长度 天气雷达脉冲持续时间一般为一到几个微米左右。假设某部天气雷达的相继脉冲之间的间隔为1000 微秒，其脉冲持续时间为2 微秒左右，则剩余的998 微秒是雷达接收来自目标物回波的时间。发射脉冲的持续时间确定了脉冲在空间的长度。例如CINRAD-SA 型多普雷天气雷达的窄脉冲持续时间为1.57 微秒，脉冲在空间的长度约为500m 。 4、波束宽度 雷达发射的能量主要集中在主瓣内（图2.8a），其中主瓣内两个半功率点（及该处功率为 最大的一半）之间角度大小称为波束宽度。在垂直方向的波束宽度用B表示，在水平方向的
波束宽度用0表示。我国多普勒天气雷达的波束宽度大多为 1 °左右。 5、有效照射深度和有效照射体积 雷达发出的脉冲具有一定的持续时间T,在空间的电磁波列就有一定的长度h= T。位于 波束宽度和波束长度范围内的所有粒子都可以同时被雷达波束所照射。但是其中所有粒子产 生的回波并不是都能同时回到雷达天线。 在径向方向上，粒子的回波信号能同时返回雷达天线的空间长度为h/2，称为雷达的有 效照射深度。在波束宽度B和0的范围内，粒子产生的回波能同时到达雷达天线的空间体积，称为有效照射体积。 （二）粒子对电磁波的散射 1、用后向散射截面表示降水粒子后向散射能力。图 2.1所示，随着粒子直径的增大后向散射截面迅速增大。 2、瑞利散射：当降水粒子直径远小于脉冲电磁波的波长（确切的说，降水粒子的6倍不超过入射电磁波的波长）时，满足此条件的粒子散射称为瑞利散射。 对于S波段雷达，几乎全部的雨滴和霰及部分小冰雹的散射可以作为瑞利散射处理，而大冰雹就不能作为瑞利散射处理。 对于C波段雷达，只有雨滴的散射可以作为瑞利散射处理。 对于不满足瑞到散射条件的粒子散射，后向散射截面不存在简单的解析式。 （三）雷达气象方程与反射率因子 可以推得雷达平均回波功率可用下式表达: 兀3P t G2日申h 2 k
《雷达干涉测量》复习题 一、名词解释 垂直极化：无线电波的极化，以大地作为标准面，极化面与大地法线面平行的极化波，其电场方向与大地垂直。（电波电场强度方向垂直于地面） 水平极化：无线电波的极化。以大地为标准面，极化面与大地法线方向垂直的极化波，其电场方向与大地平行。（电波电场强度方向平行于地面） 沿轨干涉：采用双天线模式，在同一轨道上，飞机一前一后获取数据。（基线的方向与飞行方向相一致，长度范围通常为2～20 m。） 交轨干涉：同一个平台上同时装载两个天线，其中一个负责发射并接收雷达波束，另一个只负责接收。（基线的方向与飞行方向正交，但其可选择的余地很小，时间基线为0） 重复轨道干涉：平台上搭载一根天线，在尽可能短的时间间隔内，在大致相同的轨道上，两次获取同一地区的数据。（基线的方向与飞行方向正交，但其可选择的余地很大，时间基线不为0） SAR图像：由合成孔径雷达系统获取的连续条带扫描影像（单视复影像），每个像素的复数数据可提取相应的振幅和相位信息，反映了地面目标对电磁波反射强弱的分布。 振幅图：由目标物的反射特性而产生的关于雷达参数与目标物参数之间的函数图像。 相位图：由雷达天线与目标物之间不足整周部分的相位而形成的图像。 斑点噪声：雷达的分辨率不足于使得一个分辨单元对应于一个微散射体，因而在一个分辨单元内实际包含有许多的微散射体。雷达图像上每个像素的信号实际上是这些电磁波与微散射体相互之间加强或减弱作用的集成，在影像中以斑点的形式表现出来。 雷达阴影：在雷达影像上出现的由于雷达与目标之间的障碍物而产生的无回波区，即无信号的区域。（地表上未被雷达波照射的区域，由于没有信号被接收，该区域表现为黑色。）相干系数：相干性是用来衡量两幅SAR相干性好坏的重要指标。（两个电磁波如果他们的相位之间存在一定的关系，那么它们就是相干的。） 垂直基线：空间基线在垂直于视线方向的分量 平地效应：即使是平地也会产生距离差，从而产生相位差。这种高度不变的平地在干涉图中所表现出来的干涉条纹随距离向和方位向的变化而呈周期性变化的现象称为平地效应。最小闭合路径：离散二维相位影像中，选择一个2×2像素的缠绕相位为节点，把这四个像元按照一定的顺序连接起来，就构成了闭合路径，也就是影像的最小闭合路径。
前言 1) 按遥感方式划分，天气雷达属于主动遥感设备或有源遥感设备。 2) 我国目前已经布网了160多部新一代多普勒天气雷达。按波长划分，已布网的新一代多普勒天气雷达有S 波段和C 波段两种类型，S 波段雷达部署在大江大河流域及沿海地区，C 波段雷达部署在东北、西北、西南等内陆地区。 3) 天气雷达起源于军事雷达，最早出现天气雷达是模拟天气雷达。 4) 天气雷达最常用的扫描方式有PPI 扫描、RHI 扫描和VOL 体扫描。 5) S 波段天气雷达波长在10cm 左右；C 波段天气雷达波长在5CM 左右；X 波段天气雷达波长在3cm 左右 第1章散射 1) 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有大气介质、云和降水粒子。 2) 粒子在入射电磁波的极化作用下，做强迫的多极震荡而产生次波就是散射波。 3) 什么是瑞利散射及瑞利散射的特点？ 当 α <0.13时，发生瑞利散射 当 α >0.13时，发生米散射 当θ = 0º 或 180º 时.表明粒子的前向和后向散射为最大; 当θ = 90º 或 270º 时.表明粒子没有侧向散射。 若θ = 0º 或 180º，则表明其在 Y-O-Z 平面内各向同性散射。 4) 什么是米散射及米散射的特点？ 散射波的能流密度是各向异性的，大部分散射能量集中在θ = 0º 附近的向前方向上，且α 值越大，向前散射的能量占全部散射能量的比重越大； 2r D ππαλλ ==其中λ 为雷达波长， r 为粒子半径， D 为粒子直径
5) 雷达截面也称作后向散射截面，它的大小反映了粒子的后向散射能力的大小，雷达截面越大，粒子的后向散射能力越强。 6) 什么是雷达反射率η？ 单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和称为雷达反射率。 7) 相关研究表明，对于小冰球粒子，其雷达截面要比同体积小水球的小很多；对于大冰球粒子，其雷达截面要比同体积大水球的大很多； 8) 晴空回波产生的原因是什么？ 湍流大气（折射指数不均匀）对雷达波的散射作用；大气对雷达波的镜式反射（大气中折射指数的垂直梯度很大）。 9)雷达反射率因子Z 及与雷达反射率的差异？ A.雷达反射率与波长有关 B.雷达反射率因子与波长无关，大小只取决于云雨滴谱的情况 第2章衰减 1) 造成雷达电磁波衰减的物理原因是散射和吸收。 2) 造成雷达电磁波衰减的主要物质有大气、云和降水。 3) 水汽和氧气对电磁波的衰减作用主要是吸收 4) 云滴对雷达波的衰减随雷达波长得增加而减小。 5) 雨对雷达波的衰减一般与降水强度成近似的正比关系 第三章 雷达气象方程 1) 什么是天线增益G ？ 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，用符号G 表示。 2) 天线增益的物理意义 由方向性天线把辐射能量集中到某个方向上,使这个方向上的辐射能流密度增加为各向同性天线的 G 倍。 3) 有效照射深度由雷达脉冲宽度决定，其值为脉冲宽度的一半。 4) 有效照射体积除了与有效照射深度有关外，还取决于雷达波束的几何形状。 5) 充塞系数除了与云和降水有关外，还取决于目标物距雷达的距离和雷达波束宽度有关。 6) 解释雷达气象方程 60()(1.29) Z n D D dD ∞ =⎰
第一章绪论 1、雷达的任务：测量目标的距离、方位、仰角、速度、形状、表面粗糙度、介电特性。 雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置。 当目标尺寸小于雷达分辨单元时，则可将其视为“点”目标，可对目标的距离和空间位置角度定位。目标不是一个点，可视为由多个散射点组成的，从而获得目标的尺寸和形状。采用不同的极化可以测定目标的对称性。 β任一目标P所在的位置在球坐标系中可用三个目标确定：目标斜距R，方位角α，仰角 在圆柱坐标系中表示为：水平距离D，方位角α，高度H 目标斜距的测量：测距的精度和分辨力力与发射信号的带宽有关，脉冲越窄，性能越好。目标角位置的测量：天线尺寸增加，波束变窄，测角精度和角分辨力会提高。 相对速度的测量:观测时间越长，速度测量精度越高。 目标尺寸和形状：比较目标对不同极化波的散射场，就可以提供目标形状不对称性的量度。 2、雷达的基本组成：发射机、天线、接收机、信号处理机、终端设备 3、雷达的工作频率：220MHZ-35GHZ。L波段代表以22cm为中心，1-2GHZ;S波段代表10cm，2-4GHZ；C波段代表5cm，4-8GHZ；X波段代表3cm，8-12GHZ；Ku代表2.2cm，12-18GHZ；Ka代表8mm，18-27GHZ。 第二章雷达发射机 1、雷达发射机的认为是为雷达系统提供一种满足特定要求的大功率发射信号，经过馈线和收发开关并由天线辐射到空间。 雷达发射机可分为脉冲调制发射机：单级振荡发射机、主振放大式发射机；连续波发射机。 2、单级振荡式发射机组成：大功率射频振荡器、脉冲调制器、电源 触发脉冲 脉冲调制器大功率射频振荡器收发开关 电源高压电源接收机 主要优点：结构简单，比较轻便，效率较高，成本低；缺点：频率稳定性差，难以产生复杂的波形，脉冲信号之间的相位不相等 3、主振放大式发射机：射频放大链、脉冲调制器、固态频率源、高压电源。射频放大链是发射机的核心，主要有前级放大器、中间射频功率放大器、输出射频功率放大器 射频输入前级放大器中间射频放大器输出射级放大器射频输出固态频率源脉冲调制器脉冲调制器 高压电源高压电源电源 脉冲调制器：软性开关调制器、刚性开关调制器、浮动板调制器 4、现代雷达对发射机的主要要求：发射全相参信号；具有很高的频域稳定度；能够产生复杂信号波形；适用于宽带的频率捷变雷达；全固态有源相控阵发射机
雷达原理复习要点 第一章（重点） 1、雷达的基本概念 雷达概念(Radar)： radar 的音译，RadioDetectionandRanging 的缩写。无线 电探测和测距，无线电定位。 雷达的任务： 利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。 从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么 方式获取这些信息？ 斜距R:雷达到目标的直线距离OP 方位α:目标斜距R 在水平面上的投影OB 与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。 仰角β：斜距R 与它在水平面上的投影OB 在铅垂面上 的夹角，有时也称为倾角或高低角。 2、目标距离的测量 测量原理 为目标到雷达的单程距离，为电 最大不模糊距离、目标角度的测量同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。 发射机：产生大功率射频脉冲。 收发转换开关:收发共用一副天线必需，完成天线与发 射机和接收机连通之间的切换。 天线：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。 接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显 示或其它雷达信号处理。 显示器：显示目标回波，指示目标位置。 天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。 电源
级联电路的噪声系数 两级电路级联时接收机总噪声系数 噪声系数、噪声温度的计算。 噪声系数： 式中,Si 为输入额定信号功率;Ni 为输入额定噪声功率(Ni=kT0Bn);So 为输出额定信号功率;No 为输出额定噪 声功率。 噪声温度 N A =kT A B n 3、匹配滤波 高斯白噪声背景下，使输出信噪比达到最大化的最优 滤波器是匹配滤波器 4、自动增益控制方式 自动增益控制 跟踪雷达中获得归一化角误差信号。 瞬时自动增益控制 防止等幅波干扰、宽脉冲干扰和低频调幅波干扰等引 起的中频放大器过载。 近程增益控制 防止近程杂波干扰引起的中频放大器过载。 第四章 1、雷达终端显示器的的任务 3第五章（重点） 1、雷达方程 S min 虚警 信噪比对 M 倍。 ：M 个等幅脉冲 M-M1/2。 (RCS) 3、解决距离模糊的方法有哪些 4、自动距离跟踪 电移动指标自动地跟踪目标回波并连续地给出目标距离 数据。 整个自动测距系统应包括对目标的搜索,捕获和自动跟踪 三个互相联系的部分。 第七章 1、测角的物理基础 电波直线传播、天线的方向性 通
第一章 1. 简述单个球形粒子对雷达波散射的分类. 2. 何谓Rayleigh 散射?简述其散射能流密度的特点. 定义：当雷达波长一定后，散射粒子的散射取决于粒子直径与入射波长之比，d<<λ称为瑞利散射； 特征：散射能流密度正比于1/λ4 ，即雷达波长越短，散射越强。雷达波一定时，在满足瑞利散射时，粒子半径越大，散射越强。 3. 简述Mie 散射理论的应用范围. 1用瑞利散射公式计算会产生误差，随着α增大，瑞利散射公式就不适用； 2）米氏建立了包括“大”、“小”球形粒子在内的普遍的球形粒子散射理论，并导出了散射函数的表示式； 3） “大球”时,必须用米散射公式去处理才比较符合实际。 4. 简述雷达截面的意义及其在瑞利散射下的表达式. 5. 写出雷达反射率的定义及其表达式. 雷达反射率：瑞利散射条件下的雷达反射率： 6. 写出瑞利散射条件下的雷达反射率因子及其表达的物理意义. 的绝大部分。 第二章 1. 何谓衰减因子？简述其物理意义。 (1)假设没有考虑大气、云、降水等衰减时的平均回波率为1，则考虑大气、云、降水等衰减时的平均回波率的数值大小称为衰减因子K ，K<1；(2)物理意义：平均回波功率为1时的衰减后平均回波功率。 2. 何谓衰减系数？简述其物理意义并说明与衰减因子的关系。 物理意义：由于衰减作用,单位接收功率在大气中往返单位距离时所衰减掉的能量。衰减系数的量纲:1/长度 物理意义：要决定衰减因子K ，先要决定衰减系数k L 。k L 是大气、云、降水等不同因子造成的总衰减系数。 3. 简述衰减因子的分贝表示法。 5. 简述云对雷达电磁波衰减的主要特点。 ①由液滴组成的云的衰减随波长增加而迅速减小；②液态云的衰减还随温度减小而增加；③对于10cm 波长的雷达波，云的衰减很小，可忽略；④冰云的衰减要比液态云的衰减小2～3个量级。 *6. 简述雨对雷达电磁波衰减的主要特点。 1)单位降水强度的衰减系数K ’值除了与温度有关，还与波长有关；2）除波长λ=3.2cm 外，每一相同波长处不同谱型的K ’值很接近，没有因滴谱形式不同而出现很大差异；3）雨的衰减系数ktr 一般和降水强度I 近于成正比关系；4）λ=10cm 时，雨的衰减小到可以忽略，但K ’值随波长变小而很快增大，因此毫米波雷达一般不能用来测雨，而只用于测云；5）由于雨滴谱分布和降水强度经常是随空间变化的，故在雷达波束所经过的路径上每一段的衰减情况往往不相同。 *7. 简述雨的衰减系数和降水强度的关系。 ①雨的衰减系数与降水强度I 单位时间内降落到地面单位面积上的降水量 第三章 2. 写出充塞系数为1,满足瑞利散射条件的雷达气象方程简化形式,并讨论其影响因子。 其中Z 为雷达反射率因子，与气象目标物的粒子大小与数密度（气象目标物的谱分布）有关；C 由雷达参数和目标物散射特性共同决定，雷达出厂时已设定；R 为距离因子；k 为衰减因子。⑴雷达参数：①发射功率P t ；②波长λ(振荡频率f)；③脉冲宽度τ(脉冲长度h)；④
雷达气象学 绪论&第一章雷达基本概念 1.常用的测雨雷达波段与波长？ X波段——3.2 cm、C波段（反射强，内陆地区，一般性降水）——5.7 cm、S 波段（穿透能力强、衰减少，沿海地区，台风、暴雨）——10.7 cm 2.雷达主要由哪几部分组成？ ①雷达数据采集子系统（RDA）： A.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 是由放大器完成，产生高效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相位，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。 B.天线：将发射机产生的信号以波束的形式发射到大气并接受返回的能量， 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。 天线仰角的设置取决于天线的扫描方式（共有三种）、体扫模式（ VCP）和工作模式（分为晴空和降水两种模式）。 使用三种扫描方式： 扫描方式#1：5分钟完成14个不同仰角上的扫描（14/5） 扫描方式#2：6分钟完成9个不同仰角上的扫描（9/6）（我国） 扫描方式#3：10分钟完成5个不同仰角上的扫描（5/10）体扫模式定义4个： VCP11 --- VCP11规定5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。 VCP21 --- VCP21规定6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。 VCP31 --- VCP31规定10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。 VCP32 --- VCP32确定的10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。 不同之处在于VCP31使用长雷达脉冲而VCP32使用短脉冲。 工作模式： 工作模式A：降水模式使用VCP11或VCP21，相应的扫描方式分别 为14/5 和9/6。 工作模式B：晴空模式使用VCP31或VCP32，两者都使用扫描方式 5/10。 C.接收机：当天线接收返回（后向散射）能量时，它把信号传送给接收机。 由于接收到的回波能量很小，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。 D.信号处理器：完成三个重要的功能：地物杂波消除，模拟信号向数字化 的基本数据的转换，以及多普勒数据的退距离折叠。 ②雷达产品生成子系统（RPG）：产品生成、产品分发、通过UCP (雷达控制台） 对整个雷达系统进行控制。 ③主用户处理器（PUP）：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
第一章 作业 1。简述“雷达”一词的来源，其最初的作用是什么？现代雷达的任务是什么？ 教材参考：P1 雷达（Radar ）源于Radio Detection and Ranging 的缩写。 最初作用为无线电探测和测距或无线电定位。即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。 现代雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位、和仰角，而且包括测量目标的速度，以及从目标回波中获得目标的尺寸和形状、目标的对称性、目标的表面粗糙度以及介电特性等信息。 2。简述雷达工作的基本原理。 教材参考：P2 雷达基本组成框图： 1、由雷达发射机产生的电磁能，经收发开关后传输给天线，再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。 2、电磁能在大气中以光速(3×108 m/s)传播，如果目标恰位于定向天线的波束内，则它将截取部分电磁能。 3、目标将被截取的电磁能向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，就经传输线和收发开关反馈给接收机。 4、接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。 3。简述雷达目标斜距、角位置、相对速度测量的基本原理。 教材参考：P2-3 (1) 目标斜距的测量：雷达发射机经天线向空间发射高频脉冲，如果在电磁波传播的途径上有目标存在，那么雷达 就可以接收到由目标反射回来的回波。由于已知电磁波传播速度，目标斜距的测量可以通过测量回波脉冲与发射脉冲的时间间隔了实现。R=CTr/2，R 为目标的距离，c 为电磁波传播速度，tr 为回波脉冲与发射脉冲之间的时间间隔。 (2) 目标角位置的测量：目标角位置指方位角或仰角，角位置都是利用天线的方向性来实现的。雷达天线将电磁能 量汇集在窄波束内，当天线波束轴对准目标时，回波信号最强。根据接收回波最强时的天线波束指向，就可确定目标的方向，这就是角坐标测量的基本原理。 (3) 相对速度的测量：当目标与雷达站之间存在相对速度时，接收到回波信号的载频相对于发射信号的载频产生一 个频移（称为多卜勒频移），当目标向着雷达站运动时V r ＞0，反之V r ＜0。雷达只要能够测量出回波信号的多卜勒频移f d ，就可以确定目标与雷达站之间的相对速度。 λr d v f 2= ，fd 为多卜勒频移，Vr 为雷达与目标之间的径向速度，λ为载波波长。 4. 某雷达发射机峰值功率为800KW ，矩形脉冲宽度为3微妙，脉冲重复频率为1000Hz ，求该发射机的平均功率和工作比。 解：重复周期：ms T r 110001==，平均功率：W P av 24001000 3 1085=⨯⨯= 工作比： 003.01000 3 == D 5、雷达中心频率f 0=3000MHz ，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000微妙，回波信号频率为3000.01MHz ，目标运动方向与目标所在的方向的夹角为60度，求目标距离、径向速度和线速度。
雷达气象期末复习整理版雷达气象 第一章 第一节 1 雷达(de)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(de)技术. 气象雷达：是用于探测气象要素和各种天气现象(de)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(de)学科,是大气物理学、大气探测和天气学共同研究(de)一个分支.雷达气象学在突发性、灾害性天气(de)监测、预报和警报中具有极为重要(de)作用. 2 气象雷达(de)特点 气象雷达是雷达中(de)一个重要成员,探测(de)对象是覆盖整个地球(de)大气,不受季节、昼夜和天气条件(de)影响,能全天时、全天候工作,不受能见度,探测条件(de)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(de)目标.现代化(de)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(de)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(de)应用 强对流天气(de)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(de)监测. 应用：人工影响天气、降水测量、风(de)测量、数据同化. 第二节 1 我国新一代雷达(de)组成部分----雷达(de)硬件系统 新一代天气雷达系统(de)三个部分： （1）数据采集子系统（RDA）； 定义：用户所使用雷达数据(de)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(de)散射能量,并形成数字化(de)基数据. 主要结构： ①发射机 RDA是取得雷达数据(de)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(de)电磁波信号.稳定是非常重要(de),产生(de)每个信号必须具有相同(de)初位相,以保证回波信号中(de)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(de)仰角,围绕自身旋转360°,圆锥面扫描) 将发射机产生(de)脉冲信号以波束(de)形式发送到大气,并接收返回(de)能量,确定目标物(de)强度,同时确定目标物(de)仰角、方位角和斜距,进行定位.