多普勒氣象雷達接收分系統(tǒng)概述

楊立鵬

摘 要：多普勒天氣雷達，是一種主動遙感的探測工具，在測量云、降雨和各種強對流天氣發(fā)生發(fā)展內(nèi)在因素方面有重要的應用，其工作原理即以多普勒效應為基礎(chǔ)，可以測定散射體相對于雷達的速度，在一定條件下反演出大氣風場、氣流垂直速度的分布以及湍流情況等。這對警戒強對流天氣等具有重要意義。

關(guān)鍵詞：多普勒；雷達；接收分系統(tǒng)；頻率源

一、概述

雷達接收分系統(tǒng)將來自天線饋線分系統(tǒng)的射頻回波信號進行低噪聲放大、高低增益通道雙混頻、雙中放輸出2路中頻信號，提供給信號處理/監(jiān)控分系統(tǒng)，并為保證雷達系統(tǒng)具有全相參特性，提供高頻率穩(wěn)定度的各種信號源。

二、功能與特點

接收分系統(tǒng)的主要功能有：

（1）射頻回波信號的低噪聲放大和下變頻，將1路回波經(jīng)過雙通道后輸出高低增益不同的2路中頻信號；（2）產(chǎn)生和形成雷達系統(tǒng)所需要的各種高頻率穩(wěn)定度的信號源；（3）產(chǎn)生激勵信號提供給發(fā)射分系統(tǒng)，檢測發(fā)射機的發(fā)射功率和反射功率；（4）產(chǎn)生校準信號對高低增益通道進行實時增益測算，產(chǎn)生測試信號用于對接收分系統(tǒng)核信號處理/監(jiān)控分系統(tǒng)的幅度、頻率特性進行校正和標定，提供BITE信號，實現(xiàn)對雷達接收分系統(tǒng)的檢測；（5）通過已知噪聲源，實現(xiàn)對接收分系統(tǒng)噪聲系數(shù)的標定。相噪通道實現(xiàn)對接收分系統(tǒng)相位噪聲的標定。

接收分系統(tǒng)在設(shè)計上有如下特點：（1）低噪聲，高靈敏度；（2）大動態(tài)范圍；（3）高穩(wěn)定、高純度頻譜信號源；（4）模塊化設(shè)計易于維修。

三、主要技術(shù)指標

四、系統(tǒng)組成

雷達接收分系統(tǒng)主要由以下插件組成：前置放大器、射頻通道、頻率源、激勵標定源、接收監(jiān)控以及接收電源，其組成框圖如下：

上圖還給出了接收分系統(tǒng)中各分機之間信號連接關(guān)系及各種信號特性。T/R開關(guān)和PIN開關(guān)對接收機起保護作用，在發(fā)射機工作時，他們將大功率的主播脈沖衰減掉，保證泄露的主波功率不超過接收機限幅低噪聲放大器所能承受的范圍。在發(fā)射機不工作的情況下，回波經(jīng)T/R開關(guān)，PIN開關(guān)和串入式波導噪聲源送入射頻接收機，在射頻接收機里進行二次下變頻，將回波載頻降到60MHZ。中頻數(shù)字接收機對60MHZ的回波信號進行中頻直接采樣，然后對采樣后的信號進行數(shù)字下變頻，得到蒸餃的數(shù)字零中頻信號，再通過數(shù)字匹配濾波后送給信號處理系統(tǒng)。頻率源是一個直接合成源，它的作用是產(chǎn)生接收機和雷達系統(tǒng)所需的各種頻率本振信號、時鐘信號等；測試和激勵信號產(chǎn)生部分是產(chǎn)生接收機的標定信號及發(fā)射機所需的發(fā)射激勵信號。

五、總結(jié)

多普勒雷達是目前世界上最先進的雷達系統(tǒng)，有“超級千里眼”之稱。本論文簡單的介紹了本人對多普勒雷達的淺顯認知與理解，不足之處望各界專業(yè)人士加以指正。

參考文獻：

[1]俞小鼎，姚秀萍，熊廷南.多普勒天氣雷達原理與業(yè)務應用[M].北京：氣象出版社，2006，13.