張彪 閆長燦

摘要

機載氣象雷達是檢測低空風切變的有力工具，新一代的機載氣象雷達將采用相控陣體制?；谛麦w制的機載氣象雷達，本文在考慮了地面回波的情況下，對低空風切變場的回波信號進行了仿真，作為后續(xù)低空風切變檢測技術的研究基礎。

【關鍵詞】機載氣象雷達 低空風切變 相控陣

1 引言

低空風切變具有發(fā)生突然、時間短、尺度小、強度大和不易檢測等特點，當飛機起飛和著陸而進入到強低空風切變區(qū)域時，會遭遇逆風到順風的急劇變化，導致升力迅速減小乃至飛機高度迅速降低，這種情況下就極易發(fā)生飛行事故。

機載氣象雷達是實現(xiàn)低空風切變檢測的重要手段，美國國家大氣研究中心NCAR表示，美國正在研制的下一代機載氣象雷達采用相控陣體制，并陸續(xù)發(fā)表了關于相控陣機載氣象雷達的可行性分析、工作波段分析等研究報告。機載氣象雷達在檢測低空風切變時工作在前視狀態(tài)，本文提出了一種機載前視陣狀態(tài)下低空風切變場的回波信號仿真方法。

2 信號模型

在機載平臺上沿航向垂直方向均勻放置N元線陣，接收回波信號包括地雜波、低空風切變信號和噪聲，假設雜波無起伏無模糊，噪聲為加性高斯白噪聲。

如圖1所示，地面散射單元水平方位角和俯仰角表示為0和ψ，則雜波單元空間角頻率和時間角頻率可分別表示為ωs，l（θ，ψ）和ωt，l（θ，ψ），且有

3 仿真結果

仿真條件：飛機速度為75m/s，飛行高度為600m，機載氣象雷達工作波長為0.05m，脈沖重復頻率為7kHz，最小可分辨距離150m，相干處理脈沖數(shù)為64，天線陣為8元線陣，陣元間距為半波長，主瓣波束水平方位角為60°，俯仰角為0°，歸一化多普勒譜寬σf=0.05，低空風切變場分布于飛機前方8.5-16.5km處，信噪比5dB，雜噪比20dB。

根據(jù)本文提出的相控陣體制下，低空風切變場的仿真信號空時二維譜分布如圖2所示。

機載前視陣的地雜波空時二維譜呈現(xiàn)橢圓形分布，低空風切變信號的空時二維譜表現(xiàn)為主瓣波束空間錐角方向上的一條“窄帶”。

4 結束語

本文針對相控陣體制的機載氣象雷達，載考慮了地面回波的條件下，對低空風切變場的回波進行了仿真，仿真結果可作為后續(xù)低空風切變檢測技術的研究基礎。

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