民航多普勒天气雷达应用现状的技术分析与研究.ppt
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1、民航多普勒天气雷达应用现状的技术分析与研究,中南空管局设备维修中心 吴翘 林光 林辉,摘要,从技术角度出发,以满足民航使用需求为目标,全方位分析和研究民航目前的多普勒天气雷达应用现状及优缺点,找出改进的要素和改善的空间,提出有依据的性能提高方案,力求阐明有民航特色的技术性能要点和运行模式,简要设计出吻合民航应用实际需求,突出民航特点的雷达新模型。,主要内容,一、主流应用机型的种类、布局及主要 特点分析 二、实测结果对比分析 三、业务需求和应用现状的分析研究 四、以民航业务需求为导向的天气雷达 性能改善方案,一、主流应用机型的种类、 布局及主要特点分析,种类、布局 天线单元 发射机单元 接收机及
2、信号处理单元 应用软件,主流应用机型的种类、布局,METEOR系列 北京、上海、广州、汕头 714CD系列 长沙、重庆、沈阳、杭州、郑州 ADWR系列 深圳、桂林、武汉、哈尔滨、长春、乌鲁木齐、昆明 TDR系列 海口、三亚 以A、B、C、D作为代号进行对比分析,天线单元,A系列 圆形正馈抛物面,旁瓣抑制能力一般; 广州、北京采用直径8.5米、增益50dBi、波束宽度0.5度、液态润滑油润滑,适合长时间高速转动; 其它均采用4.5米或以下天线,增益43dBi、波束宽度1度、固态润滑脂润滑适合长时间低速转动。 B系列、C系列 圆形正馈抛物面,旁瓣抑制能力一般,直径4.5米,增益43dBi、波束宽度
3、1度、固态润滑脂润滑适合长时间低速转动。 D系列 椭圆形偏馈抛物面,较好的杂波抑制能力,直径4.5米,增益43dBi、波束宽度1度、固态润滑脂润滑适合长时间低速转动。,发射机-调制器,A系列 固态调制器、刚性开关(IGBT)、中压调制、脉冲升压变压器、脉宽固定。 B系列、 C系列 固态调制器、软性开关(人工线PFN)、中压调制、脉冲升压变压器、脉宽固定。 D系列 三相六脉波整流、高压调制、脉宽连续可选,用户可根据需要配制最佳工作状态,这样更有利于对天气过程的探测。,发射机-速调管,A系列、D系列 CPII公司的VKC8387电磁式速调管及VYW8387聚焦线圈,寿命5万小时 B系列 KC408
4、2型永磁式速调管、无聚焦线圈,寿命5千小时 C系列 KC4085A型电磁式速调管及KC4085型聚焦线圈,寿命5千小时,接收机及信号处理器,A系列 有模拟、有数字接收机性能比较全面、稳定,弱信号处理细节较好 B系列 RVP8、RVP9,性能比较全面、稳定,弱信号处理细节较好 C系列 自主开发的数字接收机及信号处理器,前期产品质量不够成熟,各方面性能相对不够完善 D系列 模拟接收机,RVP6,早期产品,性能稍差,立体扫描强度三维还原图,应用软件,A系列 Ravis和Rainbow系列设备维护和预报用户软件,功能齐全、性能较好。 B系列 实时显示、采集、显示、二次产品四个软件,功能有所欠缺。 C系
5、列 数据采集和二次产品软件,功能欠缺,性能较差。 D系列 SCAMP和IRIS/OPEN设备维护和预报用户软件,较早期产品,功能齐全、性能稍差。,二、实测结果对比分析,收发损耗 发射脉冲包络波形 接收机最小可测信号(MDS) 应用软件,收发损耗,一般收发通路上的损耗差别不大 射频段用到的电缆、射频切换开关等损耗差别较大 主要在于传输电缆长短、使用材料的差别引起。 C系列雷达使用超过1米的软性同轴电缆,损耗最大。 D系列雷达使用短距离刚性 波导,损耗最小。,发射脉冲包络波形-1s波形,A系列,B系列,C系列,D系列,发射脉冲包络,A、B、C均为刚更换新速调管后的测量结果(比更换前的波形好些),D
6、的速调管使用超过8年,由此看出D系列雷达的波形最好,脉冲顶部最为平坦,顶部沉降最小。 使用电磁式速调管发射机的波形好于永磁式。 使用固态刚性调制器的波形好于固态软性调制器。 使用高压调制技术的波形好于中压调制。,最小可测信号(MDS),各雷达之间MDS值差别不大,基本都在-110dBm左右(连续波模式注入测试信号)。 但在脉冲调制模式下测量MDS值时,差别就相当大了,高性能接收机及信号处理器两种情况下的MDS差别不大,而低性能的差别达20 dBm以上,在终端显示时脉冲回波的完整性较差。 综合两种测量模式的结果,可以看出, B系列性能最好。,应用软件,转速 各雷达均标称天线转速可达6转/分钟,但
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