[发明专利]一种气象雷达回波强度的标校方法

权利要求书

1.一种气象雷达回波强度的标校方法，气象雷达系统包括：发射机、天线、馈线模块、接收机、信号处理器、终端处理单元；发射机通过天线发射信号；天线接收到反射信号即回波信号后，回波信号先经馈线模块发送至接收机，再经接收机发送至信号处理器，最后经信号处理器发送至终端处理单元，终端处理单元对回波强度进行计算；

其特征在于，包括以下步骤：

S1，测量系统参数值，所述系统参数值包括：系统噪底N₀和系统增益G_R；

所述系统噪底N₀是指系统噪声底功率，即系统内部噪声功率；

S2，根据系统参数值即系统噪底N₀和系统增益G_R，计算系统灵敏度I₀；

S3，终端处理单元根据系统信噪比SNR和系统灵敏度I₀，对回波信号的强度即回波强度进行标校计算，得到标校后的回波强度；

步骤S1中，系统在无发射信号的状态下，将天线的仰角设置在5°以上，且天线不能指向存在信号干扰的方向，此时，向接收机输入一个已知功率的测试信号，并从信号处理器的输出端获取若干个输出数据即若干个I/Q数据，在时间维度和距离维度上分别计算此若干个I/Q数据的平均功率，时间维度是指同一时间戳的不同距离库上的I/Q数据，距离维度是指不同时间戳的同一距离库上的I/Q数据；利用此若干个I/Q数据在时间维度和距离维度上的平均功率，获取所述系统噪底N₀；

步骤S1中，系统在无发射信号的状态下，通过向接收机输入若干个在雷达线性范围内的已知不同功率的测试信号，获取所述系统增益G_R；

所述雷达线性范围是指雷达所能探测的信号大小的范围；

在发射机的输出端增加一个波导开关，用于控制发射机的发射信号的输送；在测量系统参数值时，将发射机的输出信号经过波导开关转到负载态，使发射机的发射信号不向天线发送；

在接收机的频率源模块设置机内测试信号，用于在线测量系统参数值；所述在线测量是指雷达系统在正常工作时进行测量；

在雷达系统中设置一个信号源，该信号源来自接收机频率源中的晶振模块，所述信号源用于产生检验信号，并将检验信号输送至接收机前端；

在接收机的接收通道中串接一个固定的衰减器，所述衰减器用于模拟接收机增益下降；

通过对比同一个检验信号，分别在接收机正常工作状态下和非正常工作状态下所产生的相同距离处的回波强度的差异，来检验所述机内测试信号是否出现异常；接收机非正常工作状态下是指接收机增益下降；

若同一个检验信号在接收机正常工作状态下和非正常工作状态下所产生的相同距离处的回波强度的存在差异，则表示所述机内测试信号出现异常，对所述机内测试信号重新进行测量和检查。

2.根据权利要求1所述的一种气象雷达回波强度的标校方法，其特征在于，步骤S3中，回波强度的标校计算方式，具体如下所示：

其中，

dBZ称为反射率因子，简称发射率，用于表示回波强度；

P_R表示信号处理器的输出功率；

N₀表示系统噪底；

R表示回波距离；

L_at表示双程大气损耗；

I₀表示系统灵敏度；

C₀表示雷达常数，且C₀的计算方式，如下所示：

其中，

λ表示雷达工作波长；

P_t表示发射机输出端的脉冲功率；

τ表示发射脉冲宽度；

θ表示天线水平方向波束宽度；

表示天线垂直方向波束宽度；

G表示天线增益；

L_∑表示馈线系统收发总损耗；

L_P表示匹配滤波损耗。

3.根据权利要求2所述的一种气象雷达回波强度的标校方法，其特征在于，步骤S2中，所述系统灵敏度I₀的计算方式如下所示：

I₀＝10log(N₀)-G_R。