www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Радиолокатор с двойной поляризацией

Рисунок 1. К пояснению процесса измерения в поляриметрическом радиолокаторе

Рисунок 1. К пояснению процесса измерения в поляриметрическом радиолокаторе

К пояснению процесса измерения в поляриметрическом радиолокаторе, 
© 2015 Christian Wolff www.radartutorial.eu

Рисунок 1. К пояснению процесса измерения в поляриметрическом радиолокаторе

Радиолокатор с двойной поляризацией

Другой метод обнаружения града использует двойную поляризацию. Радиолокатор излучает и принимает сигналы на двух линейных поляризациях. При этом выполняется быстрое переключение между горизонтальной и вертикальной поляризациями, как между отдельными импульсами, так и между группами импульсов.

Более современные поляриметрические радиолокационные установки, такие как METEOR 1500 компании Gematronik, излучают одновременно на обеих поляризациях. По откликам, полученным на двух поляризациях – на горизонтальной (ZH) и вертикальной (ZV) — рассчитывается дифференциальный коэффициент отражения ZDR. При дожде от умеренного до сильного дождевые капли имеют большие размеры. При падении они принимают форму сплюснутого сфероида, из-за чего эхо-сигнал на горизонтальной поляризации будет более сильным.

Formel für die differentielle Reflektivität

Значение диэлектрической проницаемости твердого льда составляет около 20% значения диэлектрической проницаемости воды, поэтому форма частиц при граде оказывает гораздо меньшее влияние, чем при дожде. При падении частицы града переворачиваются, и значение ZDR будет небольшим. Характерным признаком, по которому обнаруживают град, является высокое значение ZH и низкое значение ZDR. Даже если значение ZDR меньше единицы (или отрицательное, если имеет размерность дБ), то это является признаком наличия града. Только частицы града могут падать в вертикальном положении!

Режимы работы с двойной поляризацией

Излучение и прием на разных поляризациях могут выполняться как одновременно, так и попеременно от одного периода следования импульсов к другому. Это зависит от того, имеется ли возможность разделить излучаемую мощность на два канала и организовать два независимых приемных канала. Возможны четыре режима работы с двойной поляризацией:

Иногда для обозначения режимов одновременной работы производители радиолокационных средств используют термин

Структурная схема

В данном примере поляриметрического радиолокатора излучаемая энергия делится в волноводно-щелевом мосте на две равные части. Они поступают на рупорный облучатель двойной поляризации и излучаются одновременно.

Рисунок 2. Упрощенная структурная схема поляриметрического радиолокатора

Рисунок 2. Упрощенная структурная схема поляриметрического радиолокатора

Рисунок 2. Упрощенная структурная схема поляриметрического радиолокатора

При помощи переключателя можно излучать только на одной поляризации (при этом с удвоенной мощностью) и измерять коэффициент отражения. При этом прием сигналов осуществляется на обеих поляризациях. Сигналы обоих приемных каналов обрабатываются сигнальным процессором.

Это бывает очень полезно, поскольку при отражении от гидрометеоров ориентация вектора электрического поля всегда меняется.

Передатчик

Радиолокационный передатчик вырабатывает высокочастотные короткие импульсы большой мощности

Делитель мощности (-3 дБ Hybrid #1))

В делителе мощности излучаемая мощность делится на две равные части. Одна часть излучается в пространство рупорным облучателем вертикальной поляризации, другая – рупорным облучателем горизонтальной поляризации.

Делитель мощности (-3 дБ Hybrid #2)

Если включен режим работы на одной поляризации, то в этом делителе мощности разделенные части складываются обратно.

Переключение двойной/одной поляризации

Часть мощности передатчика для вертикальной поляризации будет проведена либо к рупорному излучателю для вертикального излучения (тогда радар будет двойной поляризован), либо обратно к горизонтальному рупорному излучателю (тогда радар будет одиночной поляризованной).

 

Обходная линия для совпадения фаз

Обходная линия обеспечивает фазовое совпадение обеих частей энергии.

Параболический отражатель

Фокусирует энергию, излучаемую рупорными облучателями. Результирующая диаграмма направленности оказывается очень узкой.

Двойной рупорный излучатель

Двойной рупорный излучатель используется для подачи энергии передатчиков в параболический отражатель с необходимой поляризацией.

Ферритовый циркулятор (Антенный переключатель)

Антенный переключатель попеременно переключает антенну между передатчиком и приемником, благодаря чему требуется только одна общая антенна. Такое переключение необходимо, поскольку при прохождении мощных импульсов передатчика на вход приемника последний будет выведен из строя.

Приемник

В приемниках выполняется усиление и демодуляция принятых высокочастотных сигналов. С выхода приемника снимается видеосигнал

Сигнальный процессор

Осуществляет отделение информации о погоде от помех на основе допплеровского содержания и амплитудных характеристик.

Индикатор типа CAPPI

Служит для предоставления наблюдателю непрерывной интуитивно понятной графической модели метеообстановки.