科罗拉多大学：气象雷达

原作者代码

https://gitee.com/tekdf/2024IEEERadarChallenge

研究团队

• Mateo Lovato
• Nick Leonard
• Varun Dwarakanath

概述

• 接收端采用 FMCW 双基相控阵
• 载波频率：10.0 GHz
• 发射功率：1 mW ( 0 dBm)
  • 手机典型发射功率：1 W (30 dBm)
• 范围：1-10 米
• 发射天线：1×4 Vivaldi 阵列
  • 半功率波束宽度：
    • 方位角 35°
    • 仰角 65°
• 接收天线：4×8 贴片阵列
  • 半功率波束宽度：
    • 方位角 13°
  • 仰角 26°

模拟降雨实验

• 改进的喷头，适用于大直径水滴
  • 更高的反射率和差异反射率
• 水滴距离雷达约 3.3 米
• 减少干扰
  • 大面积开阔区域
  • 宽大的喷头安装座

雷达校准

模拟雨水的反射率

• 垂直极化
• 雨幕距离雷达3.3米
• 喷头开启和关闭间隔12秒
• 平均超过20个脉冲
• 测量反射率：41.8 dBZ
  • 相当于中到大雨
• 比背景噪声高10 dB

电子扫描

• 角反射器位于机械视轴上，距离雷达 9.6 米
  • 反射率：50 dBZ
• 13 个转向角
  • -78° 至 78°，增量为 13°
  • 接收天线的半功率方位角波束宽度
• 扫描速率：1.0°/秒
• 实时 MATLAB 显示/记录
  • 雷达显示（PPI 扫描）
  • 瞬时 A 型示波器
  • 机械视轴 A 型示波器

未来工作：差分反射率

𝑍𝐷𝑅=𝑑𝐵𝑍ℎ− 𝑑𝐵𝑍𝑣 [1]
可对毛毛雨、雨、雪、冰雹等进行分类。
雨的 ZDR 通常为 0 到 5
0 代表小雨，5 代表大雨
当前 ZDR 测量中的误差由以下原因造成：
非对称的 Tx/Rx 扇形波束
极化之间的集合间隔数分钟
单极化天线 – 雷达必须手动旋转
未来实施方案
双极化 Tx，带 X 波段喇叭
Rx，带来自移相器的 4×4 阵列（禁用 4 列）
同时接收 H/V 极化