第一節(jié) 風廓線探測系統(tǒng)基本生產(chǎn)技術、工藝或流程
風廓線雷達技術發(fā)展于二十世紀六十年代后期，而我國在二十世紀八十年代末開始研制，目前已有多家研制單位和企業(yè)成功研制出對流層風廓線儀和邊界層風廓線雷達投入科學試驗和業(yè)務使用，在災害性天氣的發(fā)生和發(fā)展的監(jiān)測中起到越來越大的作用。
風廓線雷達一般由相控陣列天線、天線控制單元、收發(fā)信裝置，數(shù)據(jù)存儲處理單元四部分組成。
平面陣列天線用于向天空發(fā)射無線電波和接收回波信號。
天線控制單元接收來自收發(fā)信裝置的信號，分配到各路天線控制模塊，將信號功率放大后，經(jīng)過天線發(fā)射出去；接收來自天線陣列的回波信號；偵測天線陣列的溫度、功率狀況，對異常情況發(fā)出報警信號，以實現(xiàn)天線系統(tǒng)的自檢。
收發(fā)信裝置主要有三方面作用：向天線控制單元中的激勵裝置傳送發(fā)射信號，對各波束進行控制；從天線控制單元接收觀測信號，檢測信號的相位，對相位信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、脈沖壓縮、相干累積、FFT變換、非相干累積等處理后，得到多普勒系數(shù)，通過多普勒系數(shù)計算出風速和風向系數(shù)；產(chǎn)生整個系統(tǒng)的時間信號，用于整個系統(tǒng)的時序控制。
數(shù)據(jù)處理單元接收、保存收發(fā)信裝置送來的數(shù)據(jù)，提供用戶與系統(tǒng)交互的界面。用戶可能通過該單元設置風廓線雷達工作參數(shù)等。
第二節(jié) 風廓線探測系統(tǒng)新技術研發(fā)、應用情況
風廓線雷達技術發(fā)展于上世紀60年代后期，80年代中期開始使用。國內(nèi)風廓線雷達技術最早開發(fā)于80年代末，低對流層風廓線雷達是我國研制的新型氣象雷達，具有90年代國際水平。該雷達天線系統(tǒng)在結構性能指標方面完全達到總體技術要求。另外，在天線的拆裝方面還有待完善，以推進該型雷達的發(fā)展。
第三節(jié) 風廓線探測系統(tǒng)國外技術發(fā)展現(xiàn)狀
風廓線雷達誕生于20世紀80年代，近20多年已經(jīng)在發(fā)達國家得到了廣泛應用。美國于1992年開始在全美建成包括35部風廓線雷達的觀測網(wǎng)，并投入業(yè)務運行，10多年的運行結果表明：風廓線雷達網(wǎng)資料能滿足觀測精度的要求，其時空分辨率超過任何高空風測量系統(tǒng)。NOAA在對風廓線雷達網(wǎng)進行評估時指出：6分鐘時段的風廓線資料能顯示出鋒面、短波波動、氣旋和重力波等系統(tǒng)連續(xù)詳實的演變過程，資料同化后，明顯地改善3～6h臨近數(shù)值預報的結果。美國還計劃研制適用于熱帶海洋地區(qū)的太陽能自動風廓線系統(tǒng)。日本已于2003年6月建成包含31部風廓線雷達的氣象業(yè)務觀測網(wǎng)，觀測資料在多個領域得到廣泛應用。芬蘭、德國、瑞士、英國、法國都建造有自主的風廓線雷達網(wǎng)。
第四節(jié) 風廓線探測系統(tǒng)技術開發(fā)熱點、難點 分析
20世紀60年代，為適應對人造地球衛(wèi)星及彈道導彈觀測的要求，相控陣技術獲得rr很大發(fā)展，主要是因為相控陣雷達能夠滿足雷達作用距離、數(shù)據(jù)率、多目標跟蹤和測量精度等要求。目前，相控陣技術已廣泛應用于幾乎所有類型的軍用雷達。隨著技術的進步和科技的發(fā)展，相控陣技術開始應用到風廓線雷達，近年來，在災害性天氣的探測也獲得了很大發(fā)展。
相控陣天氣雷達與常規(guī)多普勒雷達主要的不同之處是天線的構成。相控陣天氣雷達是一種電子掃描雷達，天線采用平面陣列形式，由大量的輻射單元按一定的規(guī)則排列組成，發(fā)射時利用信號的相位差形成方向性極強的發(fā)射波束，波束的指向是依靠發(fā)射信號相位的變化而改變。當信號能量遇到降水物質(zhì)時，其中向后散射的能量被雷達天線輻射陣元接收，經(jīng)低噪聲高放放大和波束形成網(wǎng)絡后進人通道接收機，然后再經(jīng)過信號處理和數(shù)據(jù)處理形成氣象二次產(chǎn)品。在掃描時，由于采用了電子掃描其波束可快捷、靈活的轉(zhuǎn)向，因此相控陣天氣雷達的掃描方式采用多波束轉(zhuǎn)換掃描方式。而目前多普勒天氣雷達是機械掃描雷達，天線由旋轉(zhuǎn)拋物面和輻射源(饋源)組成，發(fā)射時利用放置在拋物面焦點處的輻射源發(fā)射出的電磁波，經(jīng)拋物面反射形成定向的發(fā)射波束射向空間，波束的轉(zhuǎn)向是依靠機械轉(zhuǎn)動天線來完成。當有降水回波信號時，接收天線將接收到的信號送入接收機，然后經(jīng)放大等處理后送往顯示器。波束的掃描采用固定連續(xù)掃描方式。
第五節(jié) 風廓線探測系統(tǒng)未來技術發(fā)展趨勢
1、當今大氣科學的發(fā)展重點是更長時間尺度的氣象 研究 和更短空間尺度的中小尺度氣象學 研究 和應用，多普勒天氣雷達是天氣雷達發(fā)展的方向和趨勢，也是我國氣象設備現(xiàn)代化的必然趨勢。從氣象服務的要求來看，新一代氣象雷達選取全相參技術更符合要求。
2、從國際發(fā)展來看，2010年世界天氣監(jiān)視網(wǎng)在建立最優(yōu)化的全球混合觀測系統(tǒng)方面將取得重大進步，國家及地區(qū)天氣監(jiān)測網(wǎng)也將顯著發(fā)展。雷達和雷達探測技術將發(fā)揮重要作用。在雷達探測方面將實現(xiàn)多普勒雷達布網(wǎng)，來自雷達、衛(wèi)星和地基遙感系統(tǒng)的資料將直接輸入天氣 分析 和預報系統(tǒng)。
3、天氣雷達的發(fā)展方向，將是提高多普勒性能及采用雙線偏多普勒技術。同時需要 研究 的是對其回波的 分析 ，在對云、雨目標的測量方面，硬件和軟件同等重要。利用計算機和數(shù)字圖像技術，得到天氣雷達回波中更多和更有用的信息是軟件 研究 急需解決的問題。
雙線偏振雷達技術逐漸成熟，在常規(guī)多普勒雷達上增加雙線偏振功能，可以改善雷達探測降水和識別降水粒子相態(tài)和尺度的能力。美國將增加雙線偏振雷達功能。我國許多單位也準備上雙線偏振雷達項目。
4、快速掃描技術將應用于天氣雷達。現(xiàn)有的天氣雷達是利用天線掃描的方法完成立體掃描的，一個體積掃描約需要5~10分鐘，這對下?lián)舯┝鞯刃〕叨痊F(xiàn)象的探測就顯得慢了。為此，在水平方向旋轉(zhuǎn)的相控陣雷達技術可能應用于天氣雷達中，以及用天線的旋轉(zhuǎn)完成水平掃描，用相控陣的方法完成垂直掃描的方向。
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