2.2 雷达气象方程

2.2.1 一些重要的雷达参数

2.2.1.1与发射机有关的参数

雷达的触发信号产生器周期性产生触发脉冲，，触发脉冲送到发射机，在触发脉冲的作用下，发射机产生短促而强大的高频振荡，经天线发射出探测脉冲。发射机的主要参数有波长λ，脉冲重复频率PRF，脉冲宽度τ，脉冲功率Pt。

波长：如前所述，同一目标物对不同波长的电磁波散射和衰减特性有很大区别。因而，不同用途的气象雷达往往具有不同的波长。天气雷达通常采用厘米波，划分为不同波段。K波段雷达用来探测非降水云，X、C、S波段雷达用来探测降水。我国新一代天气雷达使用C和S波段。

脉冲宽度：探测脉冲持续震荡的时间称为脉冲宽度。探测脉冲具有一定的持续时间，从而空间上有一定的长度，

（2.6）

为光速，脉冲宽度的单位为,上式写为

（2.7）

我国新一代天气雷达SA使用两种脉冲宽度：短脉冲1.57和长脉冲4.71，对应的脉冲长度分别为500m和1500m。

脉冲发射功率：发射机发出脉冲的峰值功率称为脉冲发射功率。我国新一代天气雷达SA的脉冲发射功率在650～800kW之间。

脉冲重复频率PRF：每秒产生触发脉冲的数目称为脉冲重复频率，相邻脉冲之间的间隔时间称为脉冲重复周期，表示为PRT。

2.2.1.2与天线有关的参数

天气雷达的天线由辐射体和反射体两部分组成。反射体通常采用抛物面型，辐射体用波导管扩展而成的喇叭口，位于抛物面反射体的焦点上。发射机来的电磁波能量，由喇叭口辐射出，经过抛物面反射体的反射，聚集成一束狭窄而强大的电磁波向空间发射出去。与天线有关的主要参数包括天线的方向图及波束宽度和天线增益G。

天线方向图和波束宽度：雷达波束无法用肉眼观察到，但是可以用仪器测出电磁场的强度及能流密度的空间分布。通常绘出通过天线的水平和垂直面上的辐射能流密度的相对分布曲线图，称为天线方向图。如图2.3，在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，侧面的称为旁瓣，相反方向称为尾瓣。

图2.3 天线主瓣和旁瓣示意图（引自Sauvageot,1992）

主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波束宽度。波束宽度通常指天线主瓣的宽度。在垂直面上的波数宽度用表示，水平面上的波束宽度用表示。波束宽度决定雷达径向探测精度，主瓣瓣宽越窄，角度分辨率越高，方向性越好，探测精度越高 。我国S波段的新一代天气雷达的天线直径为9m，波束宽度为1°。

天线增益G：定向天线在最大辐射方向的能流密度和各向均匀辐射的天线能流密度之比

（2.8）

我国新一代天气雷达S波段