雷達(dá)回波綜合圖

為了提高質(zhì)量和減少人為誤差，提高拼圖速度并為今后建立強(qiáng)對(duì)流天氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作好準(zhǔn)備，我們著手進(jìn)行自動(dòng)拼圖的研究工作，并獲得了較為滿意的初步結(jié)果。

雷達(dá)回波綜合圖拼圖范圍和網(wǎng)格大小

拼圖是以網(wǎng)格系統(tǒng)為基礎(chǔ)的數(shù)碼信息圖。在23—36°N、113—123°N的區(qū)域范圍內(nèi)，凡頂高3km以上的氣象回波均能繪入綜合圖中。每個(gè)網(wǎng)格的行距為33.33km，列距為20km。在拼圖區(qū)域內(nèi)橫向有5格，縱向有45格，共有2475個(gè)網(wǎng)格。

自動(dòng)拼圖范圍內(nèi)基本無盲區(qū)，是美國1978年拼圖范圍的2/5，基本上能適應(yīng)實(shí)際需要。

雷達(dá)回波綜合圖雷達(dá)觀測(cè)報(bào)告電碼

所確定的電碼內(nèi)容大體與現(xiàn)行電碼相似，主要是將回波廓線按回波強(qiáng)度分布編報(bào)。綜合圖格式主要考慮了直觀性強(qiáng)和使用方便兩個(gè)方面，電碼格式分為四個(gè)部分:

（1）識(shí)別段：(SDCI)YYGGy11111分別標(biāo)志日期、時(shí)間和站號(hào)。

（2）特征段：8PSHH BBBRR ADDVV等分別標(biāo)志回波中心性質(zhì)、強(qiáng)度、高度、位置和單體或群體的移向、移速。

（3）分布段：9ZZXX SSSSS等。編報(bào)200km范圍內(nèi)各網(wǎng)格的回波強(qiáng)度。

（4）結(jié)束段：99999為結(jié)束標(biāo)志。

雷達(dá)回波綜合圖拼圖處理

拼圖處理工具是內(nèi)存64K的Z—80微機(jī)，配置了SR—6602型繪圖儀。軟件用BASIC語言編制。程序分為兩大部分，第一部分上要是按設(shè)計(jì)好的格式繪制底圖和表格，占內(nèi)存為10K。第二部分是處理輸入的電碼，將處理結(jié)果送至繪圖儀繪制綜合圖，占內(nèi)存7K。下面簡(jiǎn)述第二部分程序段的設(shè)計(jì)情況。程序框圖見圖1。

在電碼處理程序段中，為提高出圖時(shí)效，節(jié)省內(nèi)存，采取將電碼信息按字符串型式讀入處理的方式。電碼信息的處理按下列步驟進(jìn)行：

（1）確寶本區(qū)域的雷達(dá)報(bào)是否按規(guī)定時(shí)間發(fā)出。

（2）判斷電報(bào)是否發(fā)送完畢。

（3）處理特征段電碼。主要是將電瑪中的P、S、HH、BBB、RR、A、DD、VV拆開分別賦入預(yù)先定義好的字符串?dāng)?shù)組或變量中去。

（4）按網(wǎng)格處理回波強(qiáng)度分布。電碼形式9ZZXX SSSSS…，9為指示碼，ZZ和XX為網(wǎng)格的行號(hào)和列號(hào)，SSSSS表示某五個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的回波強(qiáng)度。因規(guī)定區(qū)域內(nèi)共有2475個(gè)網(wǎng)格，故定義了字符串變量，長(zhǎng)度為2475個(gè)字符，來對(duì)應(yīng)這2475個(gè)網(wǎng)格，其編號(hào)為1—2475，相應(yīng)的字符串變量下標(biāo)也為1—2475，每個(gè)雷達(dá)站探測(cè)的范圍均在這一組編號(hào)內(nèi)。我們只要將回波強(qiáng)度信息按編號(hào)賦入對(duì)應(yīng)的字符串變量中，即可進(jìn)行拼圖處理。

以上電碼處理完后，再計(jì)算特征點(diǎn)的經(jīng)、緯度，然后再將處理好的信息送到繪圖儀，按照每一網(wǎng)格的坐標(biāo)繪制回波強(qiáng)度分布圖，最后再填寫特征點(diǎn)要素等。從輸入最后一份電報(bào)到開始繪圖，微機(jī)運(yùn)行時(shí)間為20s，繪制回波強(qiáng)度分布圖及填寫特征點(diǎn)要素10分鐘。從取樣到出圖55分鐘，比美國1978年拼圖慢4分鐘，比手工拼圖則速度大為提高。

雷達(dá)回波綜合圖反映降水實(shí)況時(shí)效快，圖象直觀，且圖上均標(biāo)注有降水范圍、性質(zhì)、強(qiáng)度、回波頂高度、降水區(qū)的移向移速及變化趨勢(shì)等，為臺(tái)站開展短時(shí)天氣預(yù)報(bào)服務(wù)創(chuàng)造了有利的條件，一些臺(tái)站在使用綜合圖時(shí)，注意結(jié)合本站的氣象要素找指標(biāo)，或與天氣形勢(shì)配合分型找指標(biāo)等，在實(shí)際工作中均收到了良好的效果。

雷達(dá)回波綜合圖回波的強(qiáng)度

當(dāng)雷達(dá)發(fā)別的毛磁波在傳播過程中遇到云滴、雨滴、冰晶等質(zhì)點(diǎn)時(shí)，電磁波能錄就有一部份反射回來被雷達(dá)所接收，雷達(dá)所接收到的能量就稱之為回波功率，具體對(duì)某一部雷達(dá)來說，與雷達(dá)距離相同的兩塊降水區(qū)，階水大的回波功率也大，回波就強(qiáng)；反之就弱。但回波功率(Pr)不僅與降水強(qiáng)度有關(guān)，還和雷達(dá)機(jī)本身的參數(shù)、降水區(qū)離雷達(dá)的距離等因子有關(guān)。因此對(duì)于同一塊降水區(qū)使用不同的雷達(dá)，或在不同的距離上進(jìn)行觀測(cè)，回波功率也將不同。這就是說，不能簡(jiǎn)單地通過回波功率來測(cè)定降水強(qiáng)度。所以綜合圖上標(biāo)注的“強(qiáng)、中、弱”是根據(jù)能反映回波強(qiáng)度及降水強(qiáng)度的雷達(dá)反射因子Z值大小來劃分的。

雷達(dá)回波綜合圖強(qiáng)度的應(yīng)用

在應(yīng)用綜合圖時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

（1）國家氣象局劃分的降水強(qiáng)度是一個(gè)瞬時(shí)概念，降水量與降水持續(xù)時(shí)間有關(guān)，測(cè)雨雷達(dá)能觀測(cè)到的只是降水的瞬時(shí)強(qiáng)度，要得到降水量還需對(duì)觀測(cè)到的降水強(qiáng)度進(jìn)行時(shí)間積分。

（2）測(cè)站處于強(qiáng)回波區(qū)的前沿，降水時(shí)間長(zhǎng)，降水量就大，測(cè)站處于強(qiáng)回波區(qū)的后沿降水量就小。

（3）降水量與回波區(qū)的充實(shí)系數(shù)有關(guān)：充實(shí)系數(shù)大的降水時(shí)間連續(xù)，降水量就大，否則就小。

（4）降水量與回波的變化趨勢(shì)有關(guān)：回波發(fā)展降水量就大，否則就小。

（5）降水量與回波形伏有關(guān)：回波呈絮狀降水量就大，回波呈塊狀局部地區(qū)的降水量大。

（6）降水量與回波性質(zhì)有關(guān)：混合型和穩(wěn)定性回波降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，降水量就大。

（7）降水量與回波的移向移速有關(guān)：綜合圖上標(biāo)注的移向移速是短時(shí)間內(nèi)得到的，實(shí)際上移向移速也是隨時(shí)間而變化的。

（8）降水量與本站的氣象條件有關(guān)。

（9）綜合圖上標(biāo)注的強(qiáng)度有一定的誤差，因?yàn)槔走_(dá)探測(cè)時(shí)本身有一定的誤差。

以上提到的幾個(gè)注意問題，只是一般而言，其實(shí)它們之間是相互聯(lián)系，相互影響。我們?cè)谑褂弥袘?yīng)綜合考慮這些指標(biāo)，并要結(jié)合天氣形勢(shì)，物理參數(shù)等預(yù)報(bào)工具，進(jìn)行綜合分析，才能收到更好的效果。 2100433B

雷達(dá)回波綜合圖由當(dāng)?shù)氐牡貓D和不規(guī)則的顏色塊組成，顏色從藍(lán)色到綠色、黃色、橙色、紅色到紫色，圖的旁邊有雷達(dá)站名、時(shí)間、和數(shù)據(jù)范圍，還有一條標(biāo)示著數(shù)字的豎向的顏色條，從藍(lán)色到紫色數(shù)字漸大，并標(biāo)有數(shù)字單位，為dBZ。dBZ的范圍是10—70DBZ。

在雷達(dá)圖上，顏色表示氣象雷達(dá)的回波強(qiáng)度，從藍(lán)色到紫色的漸進(jìn)變化，代表回波強(qiáng)度由小到大，降雨強(qiáng)度逐漸提升。dBZ叫反射率因子單位，數(shù)值越高，代表降水強(qiáng)度越大。

一般而言，藍(lán)色回波對(duì)應(yīng)的區(qū)域表示當(dāng)?shù)乇唤邓葡祷\罩，但尚未出現(xiàn)降雨；綠色回波覆蓋的區(qū)域代表當(dāng)?shù)卣两谛∮曛?；黃色到紅色回波覆蓋的區(qū)域有中到大雨；而紫色回波的區(qū)域降水強(qiáng)度最大，該地區(qū)正“淪陷”于暴雨、甚至大暴雨之中，并有可能伴隨雷電大風(fēng)甚至冰雹等劇烈天氣。

回波損耗：在高頻場(chǎng)合,反映行波在保護(hù)設(shè)備的"過渡點(diǎn)"處被反射的比例. 在這一參數(shù)下可直接衡量, 保護(hù)器件與系統(tǒng)的涌波阻抗的匹配程度.

回波損耗：return loss?；夭〒p耗是表示信號(hào)反射性能的參數(shù)?；夭〒p耗說明入射功率的一部分被反射回到信號(hào)源。例如，如果注入1mW (0dBm)功率給放大器其中10%被反射(反彈)回來，回波損耗就是10dB。從數(shù)學(xué)角度看，回波損耗為-10 lg [(反射功率)/(入射功率)]。回波損耗通常在輸入和輸出都進(jìn)行規(guī)定。

它是指在光纖連接處，后向反射光（連續(xù)不斷向輸入端傳輸?shù)纳⑸涔?相對(duì)輸入光的比率的分貝數(shù)，回波損耗愈大愈好，以減少反射光對(duì)光源和系統(tǒng)的影響。

通常要求反射功率盡可能小，這樣就有更多的功率傳送到負(fù)載。典型情況下設(shè)計(jì)者的目標(biāo)是至少10dB的回波損耗。有時(shí)為了獲得更好的噪聲系數(shù)、IP3或者系統(tǒng)的增益就不能滿足這個(gè)“憑經(jīng)驗(yàn)得出的” 10dB回波損耗的要求。

盡量將光纖端面加工成球面或斜球面是改進(jìn)回波損耗的有效方法。

反射系數(shù)是反射波和入射波電壓之比，而回波損耗是反射波和入射波的功率之比。一般情況下從量級(jí)上看，功率之比是電壓之比的平方，而在對(duì)數(shù)域里功率之比是電壓之比的2倍。

因此，回波損耗與反射系數(shù)的關(guān)系為：

應(yīng)用舉例：

假若反射系數(shù)是0.1，那么：

電壓駐波比為

回波損耗為

于是

也就是說，入射波的功率到了傳輸線和射頻器件的接口處，1%的功率反射了回去，99%的功率傳了下去，如圖1所示。

在實(shí)際應(yīng)用中，我們希望無線電波全波傳送出去，是不希望有回波的，或者說回波損耗的絕對(duì)值越大越好。當(dāng)接近0的時(shí)候，回波損耗接近于無窮大，此時(shí)沒有反射波，無線電波全部傳送出去。

回波損耗是數(shù)字電纜產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)，回波損耗合并了兩種反射的影響，包括對(duì)標(biāo)稱阻抗（如：100Ω）的偏差以及結(jié)構(gòu)影響，用于表征鏈路或信道的性能。它是由于電纜長(zhǎng)度上特性阻抗的不均勻性引起的，歸根到底是由于電纜結(jié)構(gòu)的不均勻性所引起的。由于信號(hào)在電纜中的不同地點(diǎn)引起的反射，到達(dá)接收端的信號(hào)相當(dāng)于在無線信道傳播中的多徑效應(yīng)，從而引起信號(hào)的時(shí)間擴(kuò)散和頻率選擇性衰落，時(shí)間擴(kuò)散導(dǎo)致脈沖展寬，使接收端信號(hào)脈沖重疊而無法判決。信號(hào)在電纜中的多次反射也導(dǎo)致信號(hào)功率的衰減，影響接收端的信噪比，導(dǎo)致誤碼率的增加，從而也限制傳輸速度。在生產(chǎn)數(shù)字纜的過程中，電纜的回波損耗指標(biāo)容易出現(xiàn)不合格。