相控阵风廓线雷达PDF电子书下载

1 相控阵风廓线雷达概述 1

1.1风廓线雷达 2

1.1.1风廓线雷达的归属与分类 2

1.1.2基本探测原理 3

1.1.3基本工作方式 4

1.1.4回波信号机制 6

1.1.5 工作波长的选择 7

1.1.6回波信号特点 9

1.1.7探测资料特点 10

1.1.8风廓线雷达探测优势和应用前景 11

1.2相控阵风廓线雷达 12

1.2.1相控阵雷达系统组成 12

1.2.2相控阵雷达的性能特点 17

1.2.3相控阵风廓线雷达组成特点 18

1.2.4风廓线雷达大多采用相控阵体制的原因 21

1.2.5风廓线雷达与天气雷达 22

2大气湍流简介 24

2.1 大气湍流现象 25

2.1.1雷诺数与大气湍流现象 25

2.1.2大气湍流的成因、分类和基本特性 26

2.2描述湍流的统计特征量 27

2.2.1 平均值 28

2.2.2雷诺平均法 28

2.2.3泰勒冻结湍流假设 29

2.2.4方差 30

2.2.5相关函数 31

2.2.6结构函数 33

2.2.7频域分析 34

2.3.1湍流尺度分区 35

2.3 柯尔莫哥洛夫局地均匀各向同性湍流 35

2.3.2最小湍流尺度随高度的变化 37

2.3.3柯尔莫哥洛夫局地均匀各向同性湍流假设 38

2.3.4湍流惯性副区的结构特征与谱特征 40

3大气湍流散射理论 42

3.1 大气折射率 44

3.1.1 中性大气折射率 44

3.1.2折射率结构常数 45

3.1.3折射率结构函数Dn（r）与相关函数Bn（r） 46

3.1.4折射率结构常数C2n及其廓线的估算 47

3.1.5折射率结构常数C2n廓线的观测 47

3.2 湍流大气电磁波散射理论 50

3.2.1湍流大气电磁波传播方程 50

3.2.3有效散射截面积 51

3.2.2散射波平均能流密度 51

3.2.4散射波与湍流尺度 52

3.2.5湍流散射的雷达反射率 54

3.2.6雷达方程 55

3.3 菲涅耳镜面反射与汤姆森热散射 55

3.3.1菲涅耳镜面反射 55

3.3.2汤姆森热散射 61

4信号处理与数据处理 63

4.1 信号处理 64

4.1.1信号处理的目的与要求 64

4.1.2接收信号流程 66

4.1.3信号处理步骤与基础数据计算 68

4.1.4相干积分 72

4.1.5小波变换在风廓线雷达信号处理中的应用 77

4.2 数据处理 80

4.2.1水平风的合成 81

4.2.2质量控制 88

4.2.3基本数据产品与主要数据产品显示 89

4.3数据分辨率与有效数据获取率 91

4.3.1数据分辨率 91

4.3.2有效数据获取率 94

5风廓线雷达探测应用 104

5.1 主要应用领域 105

5.2在数值天气预报中的应用 107

5.2.1风廓线雷达与无线电探空仪测风原理的比较 108

5.2.2风廓线雷达与无线电探空仪水平风测量的比较 110

5.2.3风廓线雷达资料在数值预报模式中的应用价值与效果 110

5.3 大气湍流及边界层的观测与研究 113

5.3.1测定边界层高度 114

5.3.2估算湍流能量耗散率ε 115

5.4 降水的观测与研究 116

5.5 风廓线雷达探测实例 119

5.5.1风切变的识别与位置高度的确定 119

5.5.2锋区的确定 119

5.5.3急流的观测 119

5.5.4确定对流层顶高 120

5.5.5大气波动的观测 120

5.5.6风廓线雷达用于大尺度的研究 121

6相控阵天线原理与特性 123

6.1 相控阵天线的原理与特性 124

6.1.1线阵天线原理与特性 125

6.1.2平面相控阵天线的基本原理与特性 134

6.2 相控阵风廓线雷达天线副瓣性能 137

6.2.1相控阵风廓线雷达对天线副瓣的要求 137

6.2.2降低副瓣的方法 138

6.2.4幅度加权的方法 139

6.2.3幅度加权与照射函数 139

6.2.5天线单元幅度（相位）误差以及对副瓣的影响 141

6.3 波束控制与馈线系统 142

6.3.1波束指向控制 142

6.3.2天线馈线幅度（相位）误差的补偿 143

6.3.3馈线网络 143

6.3.4移相器 145

7相控阵风廓线雷达发射系统 151

7.1 发射系统组成方案 152

7.1.1基本功能与组成 152

7.1.2发射方案（功率合成方式） 153

7.2发射系统关键技术参数 158

7.2.1频率稳定度 159

7.2.2馈线系统的反射损耗 161

7.3.1固态发射机 163

7.3 固态发射机与T/R组件 163

7.3.2 T/R组件 165

8相控阵风廓线雷达接收系统 167

8.1 相控阵风廓线雷达接收系统 168

8.1.1基本原理与特点 168

8.1.2接收方案 170

8.2接收系统关键技术参数 172

8.2.1噪声系数 173

8.2.2接收机灵敏度（最小可测信号功率） 183

8.2.3动态范围 185

附录1 风廓线雷达技术性能参考指标 187

附录2 中国无线电频率分配表 191

附录3 国产风廓线雷达系统 193

参考文献 195