平面位置显示器(PPI)
平面位置显示 器是天气雷达应用 得最多显示器，简 称平显，也叫PPI (Plan Position Indicator)。 当天线仰角为 ００，天线围绕铅 直轴转动时，平面 位置显水器表示的 是波束扫描平面上 的降水分析。
距离高度显示器(RHI)
为了了解云、雨的形成和垂直结构情况，在天气雷达 上还有一种常用的显示器——距离高度显示器。距离高度 显示器简称高显或RHI(Rang Height Indicator)。在高显 中，横坐标表示云、雨目标的斜距，纵坐标是云雨目标的 高度。
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第一章 绪论
1.1 概述 1.2 天气雷达发展历史 1.3 天气雷达工作原理
第三节 天气雷达工作原理
1、雷达工作原理
天气雷达的工作原理
雷达主要组成 与探测性能有关的一些雷达参数
天气雷达的工作原理
基本原理同一般雷达： 定向地向空中发射 电磁波列(探测脉冲)， 然后接收被气象目标散 射回来的电磁波列（回 波信号），并在荧光屏 （或计算机系统）上显 示出来，从而确定气象 目标物的位置和特性。 (C=3*108m,1sec=106μs)
Z Y
R φ θ H
L
X
R雷达实测距离, R=1/2Cδt L雷达回波距离, L=Rcos(θ ) H雷达回波高度, H=Rsin(φ )
φ= 方位角，θ=仰角， δt= 往返时间
雷达的测距原理
雷达根据从开始发射无线电波到接收到目标物 回波的时间间隔，来测定目标与雷达之间的距离。
为了测定目标物的距离，一般雷达不是连续发射电 磁波而是每隔一定的时间作一次短时间的发射。这种短 时间发射的无线电波叫脉冲波或简称无线电脉冲。
距离仰角显示器(REl)
距离仰角显示器是显示云 和降水的垂直结构的显示器。 由于距离高度显示器只能在低 仰角下使用，如711雷达和7l3 雷达在作距离仰角显示时，天 线的最大仰角只分别为32０和 29０，这样的仰角看不到近距 离天顶附近的云雨情况，为了 解近距离天顶附近的云雨情况 和结构，某些天气雷达(国产 713雷达)可以作“距离仰角显 示”，这种显示器简称为REI (Rang Elevation Indicator)
６、接收机 雷达接收机的作用是将天线接收回来的微弱 回波信号放大并变换成足够强的视频信号送往显 示器产生回波标志。
７、显示器
显示器是把雷达探测到的云、雨等目标 及其相对于雷达的坐标位置(方位、距离、高 度)、回波强度等显示出来的装置。 由于需要重点了解的情况不同，天气雷 达经常使用的显示器有： 平面位置显示器（PPI） 距离高度显示器（RHI） 等高平面位置显示器（CAPPI）
与探测性能有关的一些雷达参数
１、波长
微波范围内不同波长的雷达性能仍然有很大的不同。 例如波长为10厘米的雷达通常只能探测到雨探测不到云， 而波长在1厘米左右或波长更短的雷达则能够探测到云。 但随着波长从10厘米缩短到3厘米以下电波在云雨中传播 时道到削弱的程度迅速增加，影响雷达探测远处的云和降 雨。
雷达主要组成
常规天气雷达的组成
现代天气雷达系统框图
1、定时器 定时器是雷达的 “指挥中心。它实际 上是一个频率稳定的 脉冲信号发生器。定 时器每隔一定的时间 间隔发出一个脉冲信 号，它触发发射机， 使发射机定时地产生 强大的高频振荡脉冲 并使阴极射线管同时 开始作时间扫描。
２、发射机
在定时器的控制下，发射机每隔一定的时间产 生一个很强的高频脉冲，通过天线发射出去。
横坐标为距离，纵坐 标为高度，垂直坐标尺度 和水平坐标尺度一样，因 此它没有距离高度显示器 那样出于两个坐标尺度不 一样而引起的失真。
等高平面位置显示器(CAPPl)
平面位置显示器只是在仰角为０时得到降水目 标的平面分布，仰角大于０时得到的是一个远处高 近处低的漏斗面上的云雨分布。为了解不同高度上 的云和降水分布，了解降水发生发展的三度空间情 况，人们使用了 “等高平面位置显示器”，简称 CAPPI(Constant Altitude PPl)。等高平面位置显 示器能够显示不同高度平面上的云雨分布
测距公式
时间是 秒
基本公式：
公里
时间是 微秒
C=3*108m,1sec=106μs
雷达的测角原理
雷达测量目标的方位角和仰角是依靠雷达天线的定向 作用去完成的。定向天线的特点是它辐射的电磁波能量只 集中在某一个方向上，此时，其他的方向上没有或只有很 少的发射能量。
要精确地测出目标的方位角和仰角，就要求发射天线和接 收天线同时指向同一目标。因此，在雷达工作过程中，要求接 收天线必须与发射天线严格地同步运行，所以天线的传动系统 十分复杂。在现代的脉冲雷达系统中，实际上是用同一个定向 天线完成发射和接收的双重任务的。
３、雷达天线
雷达天线的作用是定向地辐射高频脉冲波和 接收来自该方向的回波。气象上使用的雷达天线 一般由两部分组成： 天线辐射喇叭， 把发射机产生的高 频脉冲能量向外辐 射。
天线反射器， 把来自辐射喇叭的 脉冲电波，以很小 的张角高度定向地 向外反射。主要包括两个部分，一部分是 天线的转动系统，一部分是同步系统。天线转动 系统的作用是：（1）使天线绕垂直轴转动，以便 探测平面上的降水分布，或漏斗面上降水、云的 分布；（2）使天线在某一方位上作上下俯仰，以 便探测云和降水的垂直结构和演变。 天线同步系统（也叫伺服系统）的作用是： 使阴极射线管上不同时刻时间扫描基线的方位、 仰角和相应时间天线所指的方位、仰角一致（即 同步），从而使雷达荧光屏上出现的目标标志 （用亮点或垂直偏移表示）的方位、仰角就是目 标相对于雷达的实际方位、仰角。
５、天线转换开关
因为雷达发射和接受的都是持续时间极短（微秒量 级）、间歇时间很长（千微秒量级）的高频脉冲波，这 就有可能使发射和接收共用一根天线。天线转换开关的 作用是：在发射机工作时，天线只和发射机接通，使发 射机产生的巨大能量不能直接进入接收机，从而避免损 坏接收机；当发射机停止工作时，天线立即和接收机接 通，微弱的回波信号只进入接收机。