一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法技术方案

本发明专利技术涉及一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法，所述的测云雷达系统包括控制计算机、信号处理模块、一个收发模块、一个天线和加电控制模块，所述控制计算机、信号处理模块、收发模块和天线依次电性连接，所述控制计算机还与所述加电控制模块电连接，所述加电控制模块分别与信号处理模块和收发模块电连接。本发明专利技术采用单发单收单极化体制，低功率收发一体化设计，降低了系统成本，使整个系统的大面积组网成为可能。

A single polarization millimeter wave cloud radar system and meteorological measurement method

The invention relates to a single polarization millimeter wave cloud radar system and meteorological measurement method, the radar system includes a control computer, signal processing module, a receiving module, an antenna and a power control module, the control computer, signal processing module, transceiver and antenna are electrically connected, the control computer and the power control module is electrically connected to the power control module is connected with the signal processing module and a transceiver module electrically connected. The invention adopts single shot single receive single polarization system, low power transceiver integration design, reduces system cost, and makes the whole system large area networking possible.

【技术实现步骤摘要】
一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法
本专利技术涉及天气雷达测量领域，具体涉及一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法。
技术介绍
传统的激光测云仪成本较低，但存在云层穿透能力差，受降水、气溶胶粒子等衰减大的缺点，不能全天候工作；而传统的毫米波测云雷达对云具有较好的探测效果，但采用双极化、高发射功率设计，使得雷达体积大、造价高，不适用于大规模布网。
技术实现思路
本专利技术提供了一种单极化毫米波测云雷达系统及气象测量方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种单极化毫米波测云雷达系统，包括控制计算机、信号处理模块、收发模块、天线和加电控制模块，所述控制计算机、信号处理模块、收发模块和天线依次电性连接，所述控制计算机还与所述加电控制模块电连接，所述加电控制模块分别与信号处理模块和收发模块电连接；所述控制计算机，用于向所述加电控制模块发送各分系统加断电的控制指令，以及向所述信号处理模块发送雷达系统开始工作的控制指令；还用于接收所述信号处理模块发送的功率谱数据，经过反演生成二次数据产品；所述加电控制模块，用于在接收到控制计算机发送的加断电的控制指令时，对信号处理模块和收发模块进行加断电操作；所述信号处理模块，用于在接收到控制计算机发送的雷达系统开始工作的控制指令时，向所述收发模块发送波形控制命令；还用于接收所述收发模块返回的气象目标中频回波信号，经过处理生成功率谱数据，并输出至控制计算机；所述收发模块，用于在接收到信号处理模块发送的波形控制命令时，产生相应的工作波形和相应的射频功率信号，将所述射频功率信号输出至所述天线；还用于接收天线返回的气象目标射频回波信号，经过处理生成气象目标中频回波信号，并输出至所述信号处理模块；所述天线，用于将所述射频功率信号辐射至空间中，以及接收气象目标射频回波信号，并将所述气象目标射频回波信号输出至所述收发模块。本专利技术的有益效果是：在系统中采用一个极化天线和一个收发模块，通过一个收发模块同时实现发射和接收的功能，采用单发单收单极化体制，低功率收发一体化设计，降低了系统成本，使整个系统的大面积组网成为可能。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作如下改进。进一步的，还包括天线罩，所述天线罩固定安装罩设于所述天线上。进一步的，所述天线罩表面喷涂防水涂料。所述进一步的有益效果为：在天线上设置天线罩，且天线罩具有防水功能，使得经天线辐射出去的射频功率信号在通过天线罩时，不会因雨水附着而产生大的衰减，从而提高整个雷达系统在雨天的探测能力。进一步的，所述收发模块产生的射频功率信号为水平极化射频功率信号或者垂直极化射频功率信号。所述进一步的有益效果为：收发模块产生的射频功率信号也为一个方向，即水平极化方向或者是垂直极化方向，同时采用单通道的接收单元，实现了单极化体制，降低了整个系统的成本。进一步的，所述收发模块包括发射单元和单通道的接收单元，所述发射单元为低峰值功率、高占空比的发射单元。所述进一步的有益效果为：收发模块中的发射单元采用低峰值功率、高占空比，以及接收单元采用单通道，降低系统成本。为了解决本专利技术的技术问题，还提供了一种采用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方法，包括：S1，信号处理模块接收到控制计算机发送的雷达系统开始工作的控制指令时，向收发模块发送波形控制命令；S2，收发模块根据波形控制命令，产生相应的工作波形和相应的射频功率信号，并将产生的射频功率信号经过天线辐射至空间中；S3，收发模块经天线接收返回的气象目标射频回波信号，并经过处理生成气象目标中频回波信号，输出至信号处理模块；S4，信号处理模块对所述气象目标中频回波信号进行处理生成对应的功率谱数据，并将功率谱数据输出至控制计算机；S5，控制计算机对功率谱数据进行反演生成二次数据产品。本专利技术的有益效果为：在系统中采用一个极化天线和一个收发模块，通过一个收发模块同时实现发射和接收的功能，采用单发单收单极化体制，低功率收发一体化设计，降低了系统成本，使整个系统的大面积组网成为可能。在上述技术方案的基础上，还可以作如下改进。进一步的，还包括：在所述天线上固定安装罩设有天线罩。进一步的，所述天线罩表面喷涂防水涂料。进一步的，所述收发模块产生的射频功率信号为水平极化射频功率信号或者垂直极化射频功率信号。进一步的，所述二次数据产品包括回波强度、径向速度、速度谱宽、云底高、云顶高、云厚和云中水含量。附图说明图1为实施例1的一种单极化毫米波测云雷达系统连接框图；图2为实施例2的一种采用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。参见图1，为实施例1的一种单极化毫米波测云雷达系统，包括控制计算机、信号处理模块、收发模块、天线和加电控制模块，所述控制计算机、信号处理模块、收发模块和天线依次电性连接，所述控制计算机还与所述加电控制模块电连接，所述加电控制模块分别与信号处理模块和收发模块电连接；所述控制计算机，用于向所述加电控制模块发送各分系统加断电的控制指令，以及向所述信号处理模块发送雷达系统开始工作的控制指令；还用于接收所述信号处理模块发送的功率谱数据，经过反演生成二次数据产品；所述加电控制模块，用于在接收到控制计算机发送的加断电的控制指令时，对信号处理模块和收发模块进行加断电操作；所述信号处理模块，用于在接收到控制计算机发送的雷达系统开始工作的控制指令时，向所述收发模块发送波形控制命令；还用于接收所述收发模块返回的气象目标中频回波信号，经过处理生成功率谱数据，并输出至控制计算机；所述收发模块，用于在接收到信号处理模块发送的波形控制命令时，产生相应的工作波形和相应的射频功率信号，将所述射频功率信号输出至所述天线；还用于接收天线返回的气象目标射频回波信号，经过处理生成气象目标中频回波信号，并输出至所述信号处理模块；所述天线，用于将所述射频功率信号辐射至空间中，以及接收气象目标射频回波信号，并将所述气象目标射频回波信号输出至所述收发模块。应理解为，本实施例的整个测云雷达系统中只设计了一个天线，以及设计了一个集成一体化的收发模块，可以同时实现发射功能和接收功能，本实施例采用单发单收单极化的体制，相比于双极化测云雷达，降低了整个系统的成本，使整个系统的大面积组网成为可能。本实施例中还包括固定安装罩设于天线上的天线罩，且天线罩表面喷涂防水涂料，能够防水，使得经天线辐射出去的射频功率信号在通过天线罩时，不会因雨水附着而产生大的衰减，从而提高整个雷达系统在雨天的探测能力。其中，收发模块产生的射频功率信号为水平极化射频功率信号或者垂直极化射频功率信号。本实施设计一个极化方向的天线，对应的发射一个极化方向的射频功率信号，相比于双极化方向的天线，降低了整个系统的成本，使得整个系统的大面积组网成为可能。所述收发模块包括发射单元和单通道的接收单元，所述发射单元为低峰值功率、高占空比的发射单元，由于雷达系统的主要成本在发射极上，本实施例采用低峰值功率、高占空比的发射单元，以及采用单通道的接收单元，降低了整个雷达系统的成本，使得该雷达系统的大面积组网称为可能。参见图2，为实施例2的一种采用单极化毫米波测云雷达系统进行气象测量的方法，包括：S1，信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单极化毫米波测云雷达系统，其特征在于，包括控制计算机、信号处理模块、一个收发模块、一个天线和加电控制模块，所述控制计算机、信号处理模块、收发模块和天线依次电性连接，所述控制计算机还与所述加电控制模块电连接，所述加电控制模块分别与信号处理模块和收发模块电连接；所述控制计算机，用于向所述加电控制模块发送各分系统加断电的控制指令，以及向所述信号处理模块发送雷达系统开始工作的控制指令；还用于接收所述信号处理模块发送的功率谱数据，经过反演生成二次数据产品；所述加电控制模块，用于在接收到控制计算机发送的加断电的控制指令时，对信号处理模块和收发模块进行加断电操作；所述信号处理模块，用于在接收到控制计算机发送的雷达系统开始工作的控制指令时，向所述收发模块发送波形控制命令；还用于接收所述收发模块返回的气象目标中频回波信号，经过处理生成功率谱数据，并输出至控制计算机；所述收发模块，用于在接收到信号处理模块发送的波形控制命令时，产生相应的工作波形和相应的射频功率信号，将所述射频功率信号输出至所述天线；还用于接收天线返回的气象目标射频回波信号，经过处理生成气象目标中频回波信号，并输出至所述信号处理模块；所述天线，用于将所述射频功率信号辐射至空间中，以及接收返回的气象目标射频回波信号，并将所述气象目标射频回波信号输出至所述收发模块。...

【技术特征摘要】
1.一种单极化毫米波测云雷达系统，其特征在于，包括控制计算机、信号处理模块、一个收发模块、一个天线和加电控制模块，所述控制计算机、信号处理模块、收发模块和天线依次电性连接，所述控制计算机还与所述加电控制模块电连接，所述加电控制模块分别与信号处理模块和收发模块电连接；所述控制计算机，用于向所述加电控制模块发送各分系统加断电的控制指令，以及向所述信号处理模块发送雷达系统开始工作的控制指令；还用于接收所述信号处理模块发送的功率谱数据，经过反演生成二次数据产品；所述加电控制模块，用于在接收到控制计算机发送的加断电的控制指令时，对信号处理模块和收发模块进行加断电操作；所述信号处理模块，用于在接收到控制计算机发送的雷达系统开始工作的控制指令时，向所述收发模块发送波形控制命令；还用于接收所述收发模块返回的气象目标中频回波信号，经过处理生成功率谱数据，并输出至控制计算机；所述收发模块，用于在接收到信号处理模块发送的波形控制命令时，产生相应的工作波形和相应的射频功率信号，将所述射频功率信号输出至所述天线；还用于接收天线返回的气象目标射频回波信号，经过处理生成气象目标中频回波信号，并输出至所述信号处理模块；所述天线，用于将所述射频功率信号辐射至空间中，以及接收返回的气象目标射频回波信号，并将所述气象目标射频回波信号输出至所述收发模块。2.如权利要求1所述的单极化毫米波测云雷达系统，其特征在于，还包括天线罩，所述天线罩固定安装罩设于所述天线上。3.如权利要求2所述的单极化毫米波测云雷达系统，其特征在于，所述天线罩表面喷涂防水涂料。4.如权利要求2所述的单极化毫米波测云雷达系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亭亭，张鹏，董帅，冯凯，魏艳强，王志锐，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11