襄陽(yáng)新一代天氣雷達(dá)(CINRAD/SA)回波強(qiáng)度修正分析

■聶成

（湖北襄陽(yáng)市氣象局 湖北襄陽(yáng)441021）

襄陽(yáng)新一代天氣雷達(dá)(CINRAD/SA)回波強(qiáng)度修正分析

■聶成

（湖北襄陽(yáng)市氣象局 湖北襄陽(yáng)441021）

新一代天氣雷達(dá)作為監(jiān)測(cè)中小尺度災(zāi)害性天氣的重要工具，在預(yù)報(bào)、預(yù)警中發(fā)揮著重要作用，所以天氣雷達(dá)定標(biāo)是很有必要的。本文對(duì)襄陽(yáng)新一代天氣雷達(dá)CINRAD/SA回波進(jìn)行分析，通過(guò)"太陽(yáng)法標(biāo)校"判斷接收支路是夠正常[1]，測(cè)量收發(fā)支路實(shí)際損耗，根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)寫入雷達(dá)適配參數(shù)中，對(duì)比周邊臺(tái)站雷達(dá)CAPPI回波圖，判斷修正參數(shù)后雷達(dá)回波情況。

CINRA/SC天氣雷達(dá)系統(tǒng)太陽(yáng)法標(biāo)校雷達(dá)回波

1　引言

襄陽(yáng)地理范圍為：北緯31°14′～32°37′，東經(jīng)110°45′～113°43′。襄陽(yáng)市屬北亞熱帶季風(fēng)型大陸氣候過(guò)渡區(qū)，年均降水量878.3毫米，年均氣溫15.1℃-16.9℃之間。襄陽(yáng)是農(nóng)業(yè)大市，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)較好，糧食、油料、茶葉、棉花、水果、畜牧、蔬菜、林特為主的8大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，板塊農(nóng)業(yè)面積900多萬(wàn)畝。由于氣候?qū)r(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響不容忽視，且氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成較大的損失不可忽略，因此在襄陽(yáng)建設(shè)新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)，提高對(duì)氣象災(zāi)害的監(jiān)測(cè)能力、預(yù)警能力和氣象服務(wù)水平，是十分有必要的。

2　新一代天氣雷達(dá)基礎(chǔ)參數(shù)CINRAD/SA

2.1發(fā)射機(jī)

頻率:2.7～3.0GHz

沖重復(fù)頻率:寬脈沖：318～452（4.57μS）

窄脈沖：318～1304（1.57μS）

峰值功率:750kW（平均功率）

平均功率:1125W(1000Hz，1.5μs)，1120W(446Hz，4.57μs)

饋線系統(tǒng)損耗:≤2.5dB（發(fā)射支路）≤2.0dB（接收支路）

2.2天線

反射體直徑：8.54m

增益：≥45dB

波束寬度：≤0.99°

第一旁瓣電平：≤一29dB

遠(yuǎn)區(qū)付瓣電平：≤一42dB

饋線損耗：≤2dB

表1　北京敏視達(dá)公司提供含算法

天線掃描范圍：水平方向0～360°，連續(xù)掃描，垂直方向0～ 89°

掃描方式：平面方位顯示(PPI)、距離高度顯示(RHI)、體積掃描(VOL)[2]。

3　雷達(dá)適配參數(shù)的修正

3.1SFU檢查全系統(tǒng)回波強(qiáng)度接收饋線損耗

用SFU檢查全系統(tǒng)回波強(qiáng)度，可以初步判斷接收通道的好壞。理論值如表1,表中為列出各值的具體算法。

實(shí)際值在 RDASOT→Sun Calibration→Settings，勾選 Ahead Time，選取5 minutes。

回到Sun Cal界面點(diǎn)擊Stat即可，在Curve界面找到弧線最大值，對(duì)比用通過(guò)SFU法測(cè)得的太陽(yáng)回波強(qiáng)度，如果偏差較小說(shuō)明接收通道較好，如果較大，則需修正相應(yīng)的參數(shù)。圖2為太陽(yáng)法測(cè)得的太陽(yáng)射電功率。

3.2發(fā)射支路

在發(fā)射機(jī)1DC1十字定向耦合器用信號(hào)源注入功率，控制波導(dǎo)開(kāi)關(guān)指向天線，在俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軟波導(dǎo)處接波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器用功率計(jì)測(cè)輸出，差值為發(fā)射支路損耗（軟波導(dǎo)到饋源罩之間的波導(dǎo)損耗記為0.1）。發(fā)射機(jī)支路=①+②+③+⑤+⑥+⑦+⑧，如圖1。

圖1

3.3接收支路

用短路器堵住俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)輸出，發(fā)射機(jī)1DC1十字定向耦合器用信號(hào)源注入功率，在無(wú)源限幅器處測(cè)輸出功率，此輸出功率與1DC1注入功率之差為發(fā)射支路和接收支路損耗之和，根據(jù)測(cè)得的發(fā)射支路損耗即可計(jì)算出接收支路損耗（同理加0.1）。將測(cè)得的發(fā)射支路損耗和接收支路損耗與適配參數(shù)比較，適當(dāng)修改使適配參數(shù)中的差損值符合實(shí)測(cè)值。接收支路=①+②+④+1.56，如圖1。

測(cè)試通道損耗：R59、R63、R66、R69，分別測(cè)量其衰減值并輸入適配參數(shù)內(nèi)，如圖2。Inject power=R34-R72-R59-R63-R66-R69。

圖2

圖3

圖4

圖5

4　對(duì)比周邊雷達(dá)的回波

CAPPI即等高平面位置顯示圖，指雷達(dá)以不同仰角進(jìn)行多次掃描，得到整個(gè)空間的回波情況，再利用計(jì)算機(jī)對(duì)回波情況進(jìn)行處理，計(jì)算出某一水平高度上的回波，將它在一個(gè)平面上顯示出來(lái)，就是CAPPI圖。CAPPI圖屬于雷達(dá)二次產(chǎn)品。所以本文選取的是分辨率為1km、高度為3km的CAPPI圖，襄陽(yáng)雷達(dá)與隨州雷達(dá)為周邊最近雷達(dá)，圖4為隨州雷達(dá)CAPPI回波圖，圖5為CAPPI襄陽(yáng)雷達(dá)回波圖。

可以看出在CAPPI圖上,同樣是3km的高度，襄陽(yáng)雷達(dá)和隨州雷達(dá)的回波強(qiáng)度較為接近，調(diào)整之前襄陽(yáng)雷達(dá)回波較隨州偏強(qiáng)一個(gè)色度。說(shuō)明通過(guò)太陽(yáng)法和實(shí)地測(cè)量雷達(dá)參數(shù)后，襄陽(yáng)雷達(dá)回波強(qiáng)度得到有效修正。

[1]張維全,李洋,姚欣.CINRAD/SC天氣雷達(dá)系統(tǒng)"太陽(yáng)法標(biāo)校"數(shù)據(jù)修正研究.氣象與環(huán)境學(xué)報(bào).2009(01):35-39.

[2]葛潤(rùn)生,朱小燕.新一代天氣雷達(dá)電磁輻射防護(hù) [J].氣象科技，2002（04）：233-236.

[3]柴秀梅,潘新民,湯志亞等.新一代天氣沒(méi)打回波強(qiáng)度異常分析與處理方法 [J].氣象, 2011.37(3):379-384.

P457[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-335-1