Основы радиолокации

Типы метеорологических радиолокаторов

Метеорологические радиолокаторы в общем можно разделить на стационарные радиолокационные устройства и мобильные радиолокационные устройства, учитывая при этом некоторую небольшую разницу между мобильными и транспортируемыми (переносными). Мобильными системами являются только те из них, которые функционируют в движении, например, метеорадары, устанавливаемые на самолетах или космических спутниках. Даже транспортируемые радиолокаторы, такие как, например, используемые в США радары для наблюдения за торнадо (Рисунок 1), не являются мобильными, поскольку при функционировании они не двигаются.

Как правило, метеорологические радиолокаторы являются узкоспециализированными радиолокаторами, предназначенными для решения четко определенных задач. Они работают в частотном диапазоне от 2,7 до 100 ГГц. В зависимости от назначения радиолокатора значение его излучаемой мощности может варьироваться от нескольких десятков киловатт до одного мегаватта. Для генерирования такой мощности часто используется магнетрон или клистрон. Могут использоваться также и полупроводниковые (твердотельные) передатчики, однако вследствие необходимости применения процедуры сжатия импульса (и возникающих при этом временных боковых лепестках), они обычно имеют худшую точность результатов измерения. Зачастую поляризация излучения радиолокатора может переключаться между линейной горизонтальной и линейной вертикальной, или же обе полиризации используются одновременно. В таких случаях используют термин STAR (англ. Simultaneous Transmission and Reception). В приемниках метеорологических радиолокаторов требуемый динамический диапазон составляет, как правило, более 100 дБ. Технически это реализуется параллельным использованием нескольких приемников с разной чувствительностью. Если один из приемников входит в режим насыщения, то используется эхо-сигнал с выхода приемника, имеющего меньшую чувствительность.

В зависимости от назначения различают следующие типы метеорологических радиолокаторов:

• радиолокатор обнаружения осадков (англ. Precipitation Radar, PR), иногда называемый дождевым радиолокатором (хотя снег и град так же являются осадками) — трехкоординатный всенаправленный радиолокатор. Это наиболее распространенный тип метеорадаров, который работает как в S-диапазоне, так и в С-диапазоне, в зависимости от применения. Может задействоваться также Х-диапазон, но только на коротких дистанциях.
• радиолокатор обнаружения облаков (англ. Cloud Radar), в основном, использующий К-диапазон или W-диапазон.
• Антенны инструмента постороения профиля ветра (профайлера ветра, англ. Wind Profiler) располагаются на земле и излучают вертикально вверх, с небольшими отклонениями если необходимо измерять скорости ветра. Получаемое радиолокационное изображение является функцией времени.
  • МСТ (Мезосфера-Стратосфера-Тропосфера) радиолокатор — так называемый Допплеровский радиолокатор ясного неба. Он работает на низких частотах для измерения высоты границ воздушных слоев, имеющих разную плотность;
  • всокочастотный зонд (радиометр), косвенно измеряющий температуру на больших высотах.
• Авиационный метеорадар, или носовой радиолокатор — это, как правило, многофункциональный радиолокатор Х-диапазона, предназначенный для навигации и предупреждения столкновений, объединенный с погодным каналом, используемым как радиолокатор обнаружения осадков. Он работает только в одном секторе в направлении полета, в реальном времени отображает зоны осадков в цветовой гамме, тогда как другие самолеты отображаются в виде символов белого цвета.
• …