c波段调频连续波天气雷达探测系统及观测试验

对降水云更高时、空分辨率观测资料的需求推动了天气雷达技术的发展,调频连续波雷达(fmcw)系统采用收发分置双天线体制,采用数字直接移相(dds)技术和快速傅里叶变换(fft)信号处理技术,获取高度分辨率达到15、30m,探测周期2—3s的回波功率谱分布和谱参数,具有脉冲多普勒雷达无法比拟的探测优势。c波段fmcw(c-fmcw)雷达最小可测信号功率达到-170dbm,微弱信号的定量标校是技术难点。采用标准信号源输出单频信号,经过数字直接移相扩展为与雷达系统相同扫频范围信号,得到最小输入功率可达-169.77dbm的定标曲线,由定量标校后的谱分布计算得到回波强度谱密度分布。该雷达于2013年6月起在安徽定远开始观测,利用8月24日降水过程探测数据,与距离该地48km的蚌埠和83km的合肥sa扫描雷达观测数据,分别进行对流云与层状云的观测比对分析。对于均匀分布的层状降水云,c-fmcw雷达与sa雷达探测结果基本接近,c-fmcw雷达与蚌埠sa雷达的平均均方根误差为1.75db,与合肥sa雷达的平均均方根误差为2.02db,c-fmcw雷达与两部sa雷达探测的回波强度差异小于1db。对观测试验谱参数及回波强度谱密度分布进行了初步分析,c-fmcw雷达在研究降水云体的相态分区、晴空大气边界层回波等方面有较好的应用前景,有助于加深对强降水云中垂直运动的强烈变化的探测和认识。