一、前言
今天分享的用于气象研究的双极化S波段相控阵雷达开发报告PDF，共12页。文末有获取链接。
二、报告概述
2018年1月发布的这份研究报告围绕用于气象研究的双极化S波段相控阵雷达（PAR） 开发报告，由NOAA联合OU、MIT/LL等多机构合作推进，核心是为满足气象观测对快速体扫数据、自适应扫描等升级需求，解决机械旋转雷达的性能局限，以NWRT/ATD为核心研发目标，历经多代双极化面板设计迭代（FY07-18），打造了含76个双极化面板、4864个元件的现代化有源阵列双极化相控阵雷达，该雷达还配套了校准塔等设施，2018年春启动安装，计划至2019财年末完成测试，验证其极化校准、气象数据质量、多任务兼容等核心能力，同时探索PAR技术在提升龙卷风等强对流天气预警、替代WSR-88D雷达方面的可行性，研发中也面临双极化实现、电子波束控制等多项技术挑战。
三、内容详情
1、研发背景与核心研究目标
雷达是美国国家气象局强天气预警作业的核心观测平台，当前气象观测对雷达提出了快速更新体扫数据、自适应扫描、提升数据质量的升级需求，而传统机械旋转抛物面碟形雷达无法满足这些需求。
PAR核心研究目标分为三点：
探究PAR技术如何提升对龙卷风等强天气的认知；
摸索PAR技术优化龙卷风等强天气预警的最佳应用方式；
评估PAR技术满足NOAA气象任务需求、替代WSR-88D雷达的技术成熟度。
2、前期技术基础：NWRT SPY-1A相控阵雷达
NOAA的国家天气雷达试验台（NWRT）的SPY-1A（2003-2016） 是前期核心验证平台，为单极化无源阵列雷达，核心成果：
实现约1分钟的快速体扫数据更新；
提升了对风暴演变过程的科学认知；
验证了PAR技术提升龙卷风等强天气预警提前量的潜力；
实现通过风暴尺度数值天气预报模型更精准描绘概率性灾害威胁。
3、雷达研发的核心技术挑战
研发过程中面临常规气象雷达挑战与PAR专属挑战两类，具体如下：
雷达类型 | 核心技术挑战 |
常规气象雷达 | 灵敏度/脉冲压缩、波束宽度、杂波抑制、副瓣抑制、数据质量（定量测量） |
相控阵雷达（PAR） | 双极化技术实现、电子波束控制改变波束宽度/形状、副瓣/栅瓣抑制、自适应波束形成、自适应扫描、多任务能力与时间/资源管理 |
4、双极化技术风险降低：多代面板设计迭代（FY07-FY18）
为攻克PAR的双极化技术难题，团队分四代完成面板设计与技术验证，各阶段核心成果与时间如下：
面板代际 | 研发阶段 | 核心研发内容与成果 |
Gen 1 | FY07-11 | 首款双极化面板设计；完成T/R模块、孔径印刷电路板组件开发；定制集成电路芯片组开发 |
Gen 2 | FY12-13 | 元件重新设计；打造“可拼接”面板；完成背板、热设计；开展测距测试 |
Gen 2+ | FY13-15 | 极化性能与校准路径探索；开发数字波束簇；验证热管理系统；完成雷达初步测试 |
Gen 3 | FY15-18 | 演示4米阵列全尺度雷达；量化极化性能与校准流程；搭建实时雷达后端；实现天气/航空器多模式处理 |
5、核心研发成果：NWRT/ATD先进技术演示雷达
研发背景
NWRT/SPY-1A为上世纪70年代技术，已过时且无法实现现代PAR的全部功能，于2016年秋季拆除，团队在2014-2018年基于成熟验证的元件设计搭建了全新的NWRT/ATD雷达，计划2018年末投入运行。
技术融合
整合MIT/LL双极化面板技术、美国国防部研发的接收器/激励器/波束形成器、NSSL与国防部联合开发的软件。
核心属性
现代化有源阵列双极化S波段相控阵雷达，核心用于演示PAR先进能力、评估双极化性能。
关键硬件参数（ATD功率孔径）
76个有源双极化面板，4864个元件，2英寸晶格间距；
阵列尺寸160×160英寸，孔径面积12.6㎡，平均功率4.6kW；
24个双极化模拟重叠子阵列，48通道接收器；
宽边波束宽度（双向，-6dB）：方位1.7°、仰角1.6°；
功率孔径积：47.6 dBWm²。
核心设计特点
方位甲板可360°旋转，仰角旋转器可实现-1°至181°倾斜，支持极化校准的鸟浴位；方位甲板搭载数字信号处理模块，滑环实现数字数据分发，轭臂搭载数字接收器与阵列处理模块以缩短电缆；配备2个辅助面板用于副瓣消隐。
配套校准设施
雷达校准塔，高度约140英尺，与雷达间距约450米，通过光纤网络实现雷达信号的接收与回传，完成PAR的校准工作。
6、项目进展与测试状态
ATD已在MIT/LL的近场测试舱完成测试，测试阵列为13×13英尺，包含76个面板、4864个元件；2018年春季将在NSSL启动ATD的安装工作，安装后还需数月的集成、校准、验证测试，再开展正式的运行测试。
7、ATD研发的预期成果（2019财年末）
完成初始运行测试与评估后，需解答三个核心问题，验证ATD的核心能力：
平面PAR的极化性能能否完成有效校准且数据可信；
PAR提供的气象数据质量是否能达到美国国家气象局（NWS）的要求；
多功能PAR能否同时支持所有气象任务的需求。
四、专家视频
参考文档和原视频，按需自取（7日有效期）。
https://pan.baidu.com/s/1YZtNn4SOGOCZ2ANBgoSOGg?pwd=wmaf
免责声明：本公众号目前所载内容为本公众号原创、网络转载或根据非密公开性信息资料编辑整理，相关内容仅供参考及学习交流使用。由于部分文字、图片等来源于互联网，无法核实真实出处，如涉及相关争议，请跟我们联系。
喜欢就点个赞吧！
