多普勒天气雷达原理与业务应用试题
1、新一代天气雷达主要有哪三个部分组成？ 答：雷达数据采集（RDA）、雷达产品生成（RPG）和主用户处理器（PUP）。
2、雷达数据采集（Radar Data Acquisition）简称RDA，有哪几部分构成？ 答：发射机、天线、接收机和信号处理器。
3、主用户处理器（Principal User Processor）简称PUP，主要功能是什么？ 答：获取、存储和显示产品。
4、新一代天气雷达第一级数据是由接收机输出的模拟数据，第二级数据是由信号处理器产生的最高时空精度的高分辨率数据，称为 基数据 ；第三级数据是由RPG生成的数据，称为 产品数据 。
5、新一代天气雷达有哪4种常用体扫模式？强对流天气过程中最好使用何种扫描模式？
新一代天气雷达有VCP11、VCP21、VCP31、VCP32四种常用体扫模式。 强对流天气过程中最好使用VCP11体扫模式。
?0.2?kdrPtG2?2h??06、雷达气象方程为Pr?其中G表示 天线增益 ，?.10?i，?221024(ln2)?r单位体积ir?表示 雷达波长 ， ?表示 粒子的后向散射截面 。
7、在瑞利散射条件下，
单位体积??i??52|k|?4?D6i单位体积，定义反射率因子Z??D6i，则雷达气单位体积r2Pr?3PtG2h??象方程可表示为Z? ，其中C?|K|2。在不满足瑞利散射条件下，雷2C1024(ln2)?r2Pr达气象方程要表示为同一形式Ze?，则Ze称为 等效反射率因子 。
C
8、反射率因子和回波功率的表示形式分别定义为 dBZ?10?lgZ63（Z0?1 mm/m）Z0和
PdB?10?lgrPmin，将雷达气象方程
r2PrZ?C变换为
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10lgZ?20lgr?10lgPrC?10lg，即dBZ?dB?20lgr?A，其中20lgr为 距PminPmin离订正 项，A?10lgC是只与 雷达性能 有关的常数。 Pmin9、当天线仰角0度时，波束路径曲率K??化率。地球与波束路径的相对曲率为Km?dn，即为大气折射指数n随高度h的递减变dh1?K，若把Km看作地球表面曲率，雷达波束R1?KmRdn1?Rdh为 等效地球半径 。
可以看作是直线传播，则所对应的半径Rm?10、已知标准大气折射曲率K??效地球半径Rm。 解：等效地球半径Rm?dn?4?10?5km?1，地球半径R?6370km，请计算等dh1?KmR1?Rdndh?6370?8500km
1?6370?4?10?5答：标准大气的等效地球半径为8500公里。
?5?111、曲率K?15.7?10km，等效地球半径Rm?0，波束路径在地球表面与某层大气之
间，依靠地面的反射向前传播，这种大气折射称为 超折射 。
12、电磁波在雷达脉冲重复周期内传播的最大距离的1/2，称为 最大不模糊距离 ，即计算公式rmax?率 。
13、当雷达脉冲重复频率PFT为250次/秒，已知电磁波的传播速度为3?10公里，请计算雷达的脉冲重复周期T和最大不模糊距离rmax。 解：T?5C1 CT，或 rmax?22?PFT其中C为 电磁波传播速度 ，T为 脉冲重复周期 ，PFT为 脉冲重复频
11??2.5?10?3秒 PFT250C3?105rmax???600（公里）
2?PFT2?250答：雷达的脉冲重复周期T为2.5?10秒和最大不模糊距离rmax为600公里。
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?3
14、当目标物位于最大不模糊距离rmax以外时，雷达错误地把它当作同一方向的最大不模糊距离rmax以内的某个位置，称之为 距离折叠 。
15、最大不模糊距离rmax为300公里，一个位于距雷达360公里处的目标物会发生距离折叠，请计算雷达会错误地把它当作同一方向距雷达多少的位置上。
解：该雷达在电磁波每传播2x300=600公里发出一个脉冲，360公里处的目标物返回到达雷达时传播了2x360=720公里，这时雷达已经发出了下一个脉冲，并且传播了120公里，雷达就会错误地把它当成是刚发出的脉冲在120/2=60公里处目标物所返回的。
答：雷达会错误地把360公里处的目标物当作同一方向距雷达60公里的位置上。
16、当接受者与能量源处于相对运动状态时，能量到达接受者时的频率变化称为 多普勒效应 ，其多普勒频移fdop??波波长。
17、一个雷达波长10cm，当目标物向着雷达运动的速度为25m/s时的多普勒频移fdop为多少？
解：多普勒频移fdop??2Vr?，其中Vr为运动的相对速度（离开为正），?为电磁
2Vr???2?(?25)?500(Hz)
10?10?2?5答：多普勒频移fdop为500赫兹，约为原来频率的1.7?10%。
?518、由于多普勒频移fdop很小，一般为约为原来频率的2?10%，雷达很难准确测定其频
移fdop，但可以通过测量相继返回的脉冲对之间的 相位差 来确定目标物的径向速度，因为相位差????2??1??0?2?向速度Vr?2(r??r)??(?0?2?2r?)?4??r?，所以目标物的径
?r????PRF，其中?r为粒子径向移动距离，有正负（离开雷达为正，?PRF4???PRF向着雷达为负），故相位差必须???????。当????时，有Vmax?，这时
4的Vmax称为 最大不模糊速度 。当粒子径向移动速度超过Vmax时，必定会发生 速度模糊 。
19、一个波长为10厘米，脉冲重复频率为400次/秒的雷达，其最大不模糊速度Vmax为多少？最大不模糊距离rmax为多少？
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