【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达，具体涉及一种星载宽幅云内风探测雷达系统。
技术介绍
1、全球大气风场是水汽、气溶胶、能量、大气化学成分循环以及海气交换的主要动力，是数值天气预报、气候研究、能量传输研究、动力气象研究必不可少的参数。世界气象组织要求获得较高精度的全球风速剖面，以推动与气候相关的研究及可操作性天气预报的跨越式发展。准确的大气三维风场还能极大改进对台风等极端天气事件的监测和预报，对我国提高防灾减灾能力具有重大意义。目前的风场观测资料在数量上和精度上都无法满足天气预报需求，特别是在海洋、南半球以及热带地区尤为明显，由此导致全球大气环流模型的不确定性增加，是提高天气预报精度的一大瓶颈。世界气象组织认为，如果能够实现对流层风场剖面的全球测量，可认为是卫星遥感对全球气象观测最有意义的一项贡献。
2、当前气象卫星中对风场的探测多限于地面站点、探空气球、民航飞机或卫星海面风场探测等手段。激光测风手段可以覆盖从近地面至平流层下层的范围，但只能针对晴空或薄云，无法对云内的风场进行有效观测，而气象敏感地区往往是多云地区，而且激光测风的观测范围十分有限；利用光学成像仪得到的云导风产品，则难以提供准确的高度信息。国外在轨的星载云雷达观测幅宽小，无法完整获取台风及锋面等天气现象中的云雨信息，更无法直接获取三维风场信息；因此，有必要补充全天候测量手段，对云内的风场进行宽幅探测。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决云内风场探测的问题，提供一种星载宽幅云内风探测雷达系统，该雷达系统工作于w频段，采
2、本专利技术提供一种星载宽幅云内风探测雷达系统，包括天线子系统，与天线子系统均连接的w频段发射机组件、w频段微波通道，与w频段微波通道连接的控制处理器和与天线子系统连接的伺服控制系统；控制处理器与w频段发射机组件、伺服控制系统均连接；
3、控制处理器产生中频相参的脉冲信号后输出至w频段微波通道进行变频、滤波、功率放大后输出w频段信号至w频段发射机组件，w频段发射机组件将w频段信号进行功率放大并输出w频段的h极化发射信号、v极化发射信号至天线子系统，天线子系统接收h极化发射信号、v极化发射信号并向探测目标辐射；
4、天线子系统接收回波信号并输出至w频段微波通道，w频段微波通道将回波信号进行低噪声放大、变频、滤波后送至控制处理器进行信号处理；
5、伺服控制系统在控制处理器的控制下带动天线子系统进行旋转扫描以进行波束的圆锥扫描。
6、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，天线子系统为偏置天线，天线子系统输出间隔的h-v交替极化脉冲对，接收h极化回波信号、v极化回波信号，天线子系统在旋转过程中一个脉冲时间内接收波束可覆盖发射波束(一个雷达回波的波束转角与天线收发波束夹角近似)，h-v交替极化脉冲对以30～50°入射角照射地面；
7、天线子系统包括主反射面天线、副反射面天线和馈源网络。
8、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，天线子系统与w频段发射机组件之间为准光学传输。
9、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，天线子系统使用双极化圆锥扫描探测体制，各圆锥面随着卫星运动进行前后叠加实现不同方位角下对同一区域的观测，以云粒子为示踪物，通过获取多视角和双极化的测量值，形成三维立体观测数据，对各分量进行矢量合成得到全球范围内覆盖区域的风速、风向以及云的分类、三维结构、相态、云水含量。
10、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，天线子系统的旋转扫描角速度为6～15转/分钟。
11、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，w频段发射机组件包括与w频段微波通道均连接的第一电子开关、第二电子开关，与第一电子开关、第二电子开关均连接的第三电子开关，与第一电子开关依次连接的第一w频段发射机、第一机械开关，与第二电子开关依次连接的第二w频段发射机、第二机械开关，与第三电子开关依次连接的第三w频段发射机、第三机械开关和与第一机械开关、第二机械开关均连接的第一正交模耦合器；
12、第一正交模耦合器与天线子系统之间进行准光学传输；
13、第一w频段发射机向第一正交模耦合器输出h极化发射信号，第二w频段发射机向第一正交模耦合器输出v极化发射信号。
14、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，第三机械开关与第一机械开关、第二机械开关均连接；
15、第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第一w频段发射机、第一机械开关、第二w频段发射机、第二机械开关、第三w频段发射机和第三机械开关均与控制处理器相连并接收控制信号；
16、第一w频段发射机、第二w频段发射机和第三w频段发射机均使用分布作用速调管为功率放大器，第三w频段发射机为冷备份，可通过第一机械开关、第二机械开关、第三机械开关进行切换。
17、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，天线子系统和w频段微波通道之间连接第二正交模耦合器，第二正交模耦合器将回波分离为h极化回波信号、v极化回波信号并输出至w频段微波通道。
18、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，控制处理器将在轨处理结果或原始数据根据与卫星平台的通信要求以遥感通信协议格式组帧发送给卫星平台，卫星平台通过数传系统下发给地面处理系统；
19、地面处理系统接收下传数据，首先根据定标结果对数据进行修订，再经过数据处理及反演输出数据产品并通过对不同探测方向的多普勒速度反演获取三维的风场信息。
20、本专利技术所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，作为优选方式，数据产品包括：云粒子多普勒速度、云粒子分布、水汽含量、滴谱分布、平均液滴直径、单位体积数浓度和云雨反射率因子。
21、本专利技术的技术解决方案是：
22、一种星载宽幅云内风探测雷达系统，通过采用w频段提高雷达灵敏度，减小整机体积，提升云环境的地表探测概率；通过大入射角圆锥机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：包括天线子系统(1)，与所述天线子系统(1)均连接的W频段发射机组件(2)、W频段微波通道(3)，与所述W频段微波通道(3)连接的控制处理器(4)和与所述天线子系统(1)连接的伺服控制系统(5)；所述控制处理器(4)与所述W频段发射机组件(2)、所述伺服控制系统(5)均连接；
2.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)为偏置天线，所述天线子系统(1)输出间隔的H-V交替极化脉冲对，接收H极化回波信号、V极化回波信号，所述天线子系统(1)在旋转过程中一个脉冲时间内接收波束可覆盖发射波束，所述H-V交替极化脉冲对以30～50°入射角照射地面；
3.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)与所述W频段发射机组件(2)之间为准光学传输。
4.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)使用双极化圆锥扫描探测体制，各圆锥面随着卫星运动进行前后叠加实现不同方位角下对同一区域的观测，
5.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)的旋转扫描角速度为6～15转/分钟。
6.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述W频段发射机组件(2)包括与所述W频段微波通道(3)均连接的第一电子开关(21)、第二电子开关(22)，与所述第一电子开关(21)、所述第二电子开关(22)均连接的第三电子开关(23)，与所述第一电子开关(21)依次连接的第一W频段发射机(24)、第一机械开关(25)，与所述第二电子开关(22)依次连接的第二W频段发射机(26)、第二机械开关(27)，与所述第三电子开关(23)依次连接的第三W频段发射机(28)、第三机械开关(29)和与所述第一机械开关(25)、所述第二机械开关(27)均连接的第一正交模耦合器(2a)；
7.根据权利要求6所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述第三机械开关(29)与所述第一机械开关(25)、所述第二机械开关(27)均连接；
8.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)和所述W频段微波通道(3)之间连接第二正交模耦合器(6)，所述第二正交模耦合器(6)将回波信号分离为H极化回波信号、V极化回波信号并输出至所述W频段微波通道(3)。
9.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述控制处理器(4)将在轨处理结果或原始数据根据与卫星平台的通信要求以遥感通信协议格式组帧发送给所述卫星平台，所述卫星平台通过数传系统下发给地面处理系统；
10.根据权利要求9所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述数据产品包括：云粒子多普勒速度、云粒子分布、水汽含量、滴谱分布、平均液滴直径、单位体积数浓度和云雨反射率因子。
...【技术特征摘要】
1.一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：包括天线子系统(1)，与所述天线子系统(1)均连接的w频段发射机组件(2)、w频段微波通道(3)，与所述w频段微波通道(3)连接的控制处理器(4)和与所述天线子系统(1)连接的伺服控制系统(5)；所述控制处理器(4)与所述w频段发射机组件(2)、所述伺服控制系统(5)均连接；
2.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)为偏置天线，所述天线子系统(1)输出间隔的h-v交替极化脉冲对，接收h极化回波信号、v极化回波信号，所述天线子系统(1)在旋转过程中一个脉冲时间内接收波束可覆盖发射波束，所述h-v交替极化脉冲对以30～50°入射角照射地面；
3.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)与所述w频段发射机组件(2)之间为准光学传输。
4.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)使用双极化圆锥扫描探测体制，各圆锥面随着卫星运动进行前后叠加实现不同方位角下对同一区域的观测，以云粒子为示踪物，通过获取多视角和双极化的测量值，形成三维立体观测数据，对各分量进行矢量合成得到全球范围内覆盖区域的风速、风向以及云的分类、三维结构、相态、云水含量。
5.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述天线子系统(1)的旋转扫描角速度为6～15转/分钟。
6.根据权利要求1所述的一种星载宽幅云内风探测雷达系统，其特征在于：所述w频...
【专利技术属性】
技术研发人员：江柏森，商建，赖光霁，杨润峰，袁正坤，张川川，曹蕾，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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