【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于相控阵雷达，尤其涉及一种相控阵天气雷达及其扫描模式的设计方法。
技术介绍
1、相控阵雷达技术主要用于军事和航天等领域，近年来随着半导体等技术的发展，相控阵技术逐步应用到气象领域，相控阵天气雷达与多普勒天气雷达相比，能快速获取探测数据，运行更加稳定可靠。
2、目前，应用在相控阵天气雷达上的扫描模式普遍比较单一。例如，刘黎平等在《x波段一维扫描有源相控阵天气雷达测试定标方法》（应用气象学报，2015,26(2),129-140）中指出，为了满足不同时空分辨率的探测需求，x波段有源相控阵天气雷达（xpar）设计了3种波形的体扫模式，具体包括：
3、（1）使用俯仰发射波位宽度和俯仰接收波束宽度均为1°、40层覆盖40°的精细测量模式；
4、（2）俯仰发射波位宽度20°、俯仰接收波束宽度1°、14层覆盖0-20°的警戒搜索模式；（3）俯仰发射波位宽度4°、俯仰接收波束宽度1°、40层覆盖40°的精细测量模式。
5、程元慧等在《广州相控阵天气雷达组网方案设计及其观测试验》（气象，2020年06期）中指出，双偏振x波段相控阵天气雷达（简称apar雷达）的体扫模式为：俯仰发射波位宽度1.8°，俯仰接收波束宽度1.8°，17层覆盖30°范围。
6、综上来说，目前相控阵天气雷达的体扫模式主要分为窄发窄收模式（即俯仰发射和俯仰接收均为窄波束）、宽发窄收模式（即俯仰发射为宽波束、俯仰接收为窄波束）。无论是窄发窄收模式还是宽发窄收模式都存在其优势和缺点，例如窄发窄收模式的优势是雷达
7、因此，如何设计一种相控阵天气雷达的体扫模式，既能兼顾窄发窄收模式和宽发窄收模式的优点，又能弱化其缺点，对相控阵天气雷达的实际工作具有非常大的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种相控阵天气雷达及其扫描模式的设计方法，以解决传统窄发窄收模式存在体扫时间长、俯仰覆盖范围小的问题，以及传统宽发窄收模式存在探测能力相对较弱、副瓣抑制能力较差的问题。
2、本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，包括以下步骤：
3、确定俯仰覆盖范围；
4、根据所述俯仰覆盖范围、探测距离以及体扫时间确定俯仰发射波位的数量；
5、根据所述俯仰覆盖范围和所述俯仰发射波位的数量确定每个俯仰发射波位的波束宽度；
6、确定俯仰发射波位的次序；
7、确定每个所述俯仰发射波位中的接收波束数量，即完成所述雷达扫描模式的设计。
8、进一步地，所述俯仰覆盖范围的具体确定过程为：
9、获取雷达设计的最大探测距离和最大探测高度；
10、确定目标处于最大探测高度时能完整探测目标的最小探测距离；
11、根据所述最大探测高度以及所述最小探测距离计算出俯仰角度，具体公式为：
12、 θ＝arctan(hmax/dmin)；
13、其中， θ表示俯仰角度，hmax表示设计的最大探测高度，dmin表示目标处于最大探测高度时能完整探测目标的最小探测距离；
14、根据所述俯仰角度确定俯仰覆盖范围。
15、进一步地，当探测距离不超过60km，体扫时间不超过60s，俯仰覆盖范围为0°~60°时，所述俯仰发射波位的数量为8。
16、进一步地，所述俯仰发射波位的波束宽度从低层仰角至高层仰角逐渐展宽，且所述俯仰覆盖范围等于所有俯仰发射波位的波束宽度之和。
17、进一步地，当所述俯仰覆盖范围为0°~60°、所述俯仰发射波位的数量为8时，从低层仰角至高层仰角，8个所述俯仰发射波位的波束宽度依次为1.5°、1.5°、1.5°、3°、6°、7.5°、15°、24°。
18、进一步地，所述俯仰发射波位的次序为从低层仰角至高层仰角，由窄波束逐步扩展至宽波束，即渐进式展宽原则。
19、进一步地，每个所述俯仰发射波位中的接收波束数量等于该俯仰发射波位的波束宽度/接收波束步进。
20、进一步地，所述接收波束步进为1.5°。
21、进一步地，所述设计方法还包括：
22、根据发射波位增益和发射波位幅度加权值计算出定标差；
23、根据所述定标差对雷达扫描模式的定标参数进行调整。
24、基于同一构思，本专利技术还提供一种相控阵天气雷达，所述相控阵天气雷达采用如上所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法进行扫描模式的设计。
25、有益效果
26、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
27、本专利技术提供一种相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，即设计一种宽窄波束混合扫描模式，兼顾窄发窄收模式和宽发窄收模式的优点，弱化其缺点；具体来说，在俯仰方向上，低层采用窄波束、高层采用宽波束，既能发挥窄发窄收模式的探测能力强、副瓣抑制能力好的优点，又能发挥宽发窄收模式的体扫时间短、俯仰覆盖范围大的优点。
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1.一种相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述俯仰覆盖范围的具体确定过程为：
3.根据权利要求1所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，当探测距离不超过60km，体扫时间不超过60s，俯仰覆盖范围为0°~60°时，所述俯仰发射波位的数量为8。
4.根据权利要求1所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述俯仰发射波位的波束宽度从低层仰角至高层仰角逐渐展宽，且所述俯仰覆盖范围等于所有俯仰发射波位的波束宽度之和。
5.根据权利要求4所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，当所述俯仰覆盖范围为0°~60°、所述俯仰发射波位的数量为8时，从低层仰角至高层仰角，8个所述俯仰发射波位的波束宽度依次为1.5°、1.5°、1.5°、3°、6°、7.5°、15°、24°。
6.根据权利要求1所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述俯仰发射波位的次序为从低层仰角至高层仰角，由窄波束
7.根据权利要求1所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，每个所述俯仰发射波位中的接收波束数量等于该俯仰发射波位的波束宽度/接收波束步进。
8.根据权利要求7所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述接收波束步进为1.5°。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：
10.一种相控阵天气雷达，其特征在于：所述相控阵天气雷达采用如权利要求1~9中任一项所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法进行扫描模式的设计。
...【技术特征摘要】
1.一种相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述俯仰覆盖范围的具体确定过程为：
3.根据权利要求1所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，当探测距离不超过60km，体扫时间不超过60s，俯仰覆盖范围为0°~60°时，所述俯仰发射波位的数量为8。
4.根据权利要求1所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，所述俯仰发射波位的波束宽度从低层仰角至高层仰角逐渐展宽，且所述俯仰覆盖范围等于所有俯仰发射波位的波束宽度之和。
5.根据权利要求4所述的相控阵天气雷达扫描模式的设计方法，其特征在于，当所述俯仰覆盖范围为0°~60°、所述俯仰发射波位的数量为8时，从低层仰角至高层仰角，8个所述俯仰发射波位的波束宽...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文，甄廷忠，邹阳，王将，胡恒林，吴茜，魏万益，
申请(专利权)人：浙江宜通华盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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