相控阵天气雷达工作原理
天气雷达是大气监测的重要手段，近五十多年来天气雷达技术得到快速发展，天气雷达经历了常规模拟雷达、数字化雷达和多普勒雷达的三个发展阶段，进一步发展为双偏振雷达和相控阵雷达。相控阵天气雷达与常规多普勒天气雷达的探测目标基本原理是一样的，都是采用天线向空间发射信号，发射出去的信号遇到目标后再反射到雷达，雷达接收到目标回波从而检测目标。随着科技的发展，雷达的核心部件更新速度也比较快，发射机技术体制从磁控管、速调管发展到全固态、相控阵技术，而相控阵天气雷达与常规多普勒雷达工作原理的区别主要体现在实现过程上。
相控阵天气雷达与传统天气雷达有不同之处，传统天气雷达的天线是抛物面形状的，而相控阵天气雷达的天线是阵列天线，由阵面上许多规则排列的发射和接收单元构成。另外，传统天气雷达的扫描方式通常是机械扫描，而对于相控阵天气雷达而言，一维相控阵天气雷达则是在垂直方向进行电扫描，水平方向进行机械扫描，二维相控阵天气雷达在水平和垂直方向都采用电扫描。相控阵天气雷达的电子扫描，是通过改变阵面上发射单元电流的相位，从而形成不同方向的发射波束。
这里分别从发射模式和接收模式两部分，描述基于相控阵技术的数字阵列天气雷达工作原理。对于发射模式而言，首先，信号处理机产生发射波束需要的幅度和相位值；然后，数字阵列模块（Digital Array Module，DAM）接收信号处理机发送的的幅度和相位值，当产生波束时，DAM预先设置幅度和相位值；接着，信号经过上变频和放大处理；最后，信号通过天线单元发射出去，在空间进行波束合成。对于接收模式而言，首先，天线各个单元接收到信号后，需要进行混频、数字下变频（Digital Down Converter，DDC）；然后，模拟信号最终转化为I/Q信号，被送到波束控制系统，接着完成数字波束合成；最后，通过DAM的数字I/Q信号，经过后端处理可以得到反射率、平均径向速度以及速度谱宽产品。上述讨论的是单偏振相控阵天气雷达，对于双偏振相控阵天气雷达而言，最后得到的产品除了反射率、平均径向速度以及速度谱宽外，还会有差分反射率、差分相位、差分相移率以及相关系数等双偏振产品。
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