PCBブログ - PCB気象レーダーの利点

気象レーダーは気象レーダーであり、強い対流天気を監視し、警報する主要なツールである。PCB気象レーダーの動作原理は一連のパルス電磁波を発射し、雲、雨、雪などの降水粒子による電磁波の散乱と吸収を利用して、降水の空間分布と垂直構造を探知し、それを降水警報と追跡システムとして使用する。

気象レーダーの多くはパルス式で、一定の繰り返し周波数で持続時間の短いパルスを発射し、その後降水粒子から散乱されたエコー信号を受信する。これらの降水エコーを分析し、判断することにより、降水の様々な巨視的及び微視的な物理的性質を決定することができる。降水エコーパワーと降水強度との関係を記述するために様々な理論と経験式が開発されており、これらの関係を利用して、エコーパワーに基づいてレーダーカバー領域内の降水強度の分布と総降水量を測定することができる。雲、降雨、氷晶の信号反射が相対的に弱いことを考慮して、レーダー受信性能により高い基準を設定した。

レーダの分類

アンテナ走査方法による分類

アンテナの走査方式によって、レーダーは機械走査レーダーとフェーズアレイレーダーの2種類に分けることができる。21世紀初頭、中国のレーダー業界は機械走査レーダーを主とし、信号波を集中的に発射し、機械回転台の回転を利用して信号波を異なる方向に誘導し、異なる目標を探査した。しかし、その機械回転効率が低く、検出範囲と目標が限られているため、ますます複雑になる電磁場の発展傾向に適応することは困難である。近年、レーダ分野での位相制御アレイ技術の応用が増えている。回転アンテナを用いてレーダのビームステアリングを実現する機械走査レーダと異なり、位相制御レーダは「電子移相器」を用いて走査を完了する。そのため、フェーズアレイレーダーは応答速度、更新周波数、多目標追跡能力と解像度などの面で顕著に向上し、現在のレーダー業界の主要な発展方向となっている。位相制御アレイレーダーの性能は優れているが、その技術の実現は複雑でコストが高く、長期にわたって主に軍事分野に使用されてきた。高価な価格は、民生分野での大規模な応用を阻害する重要な要素となっている。

レーダーは帯域によって、主にS帯域、C帯域、X帯域などに分けることができる。（または超視距離レーダ、マイクロ波レーダ、ミリ波レーダ、レーザレーダに細分化）。通常、周波数の低いレーダーは広い探索範囲を持っているが、その精度はそれに応じて低下する。国家は周波数帯の使用に対して厳格な規定があり、民間レーダーが軍用レーダーと通信システムを妨害することを防止する。

送信機／受信機ユニットによっては、レーダは能動位相制御アレイレーダ（AESE）と受動位相制御アレイレーダ（PESE）の2種類に分類できる。これらの間のコアの違いは、T/Rモジュール（すなわち、送信機/受信機モジュール）である。アクティブフェーズアレイレーダのアンテナアレイは多くの送信機/受信機モジュールで構成されているため、その表面は突出したT/Rコンポーネントで覆われており、各T/Rモジュールは送信機と受信機機能を備えているため、アクティブフェーズアレイレーダとも呼ばれています。対照的に、受動位相制御アレイレーダーは1つの中央送信機と受信機のみを備えており、すべての放射ユニットはこの中央T/Rモジュールを共有しており、そのアンテナは外観が平坦であり、送信機が発生した高周波エネルギーは配電網を通じてアンテナアレイの各ユニットに割り当てられ、目標から反射した信号も各アンテナユニットに収集され、それから受信機に送信して統一と増幅されるため、受動位相制御アレイレーダーとも呼ばれる。

機能的には、能動位相制御アレイレーダの各放射器には、独自に電磁波を発生し受信することができる送信機/受信機コンポーネントが装備されているため、その応答速度、走査範囲、多目標追跡能力、信頼性、耐干渉能力は以前のレーダシステムより明らかに優れている。また、能動位相制御アレイレーダは同時に複数の独立したビームを形成することができ、探索、識別、追跡、誘導、受動探査などの多種の機能を実現することができる。受動位相制御アレイレーダーには中央送信機と受信機が1つしかなく、その高周波エネルギーはコンピュータによってアンテナアレイの各放射器に自動的に分配され、目標反射の信号は受信機によって均一に増幅される必要があるため、電力、効率、ビーム制御と信頼性の面では能動位相制御アレイレーダーに及ばない。しかし、パッシブフェーズアレイレーダのコストと技術的難易度は相対的に低い。

PCB気象レーダー

PCB気象レーダーでよく使われる波長の多くは1〜10 cmの範囲にある。10 cmの波長の減衰が小さいため、台風、豪雨、雹の探査に適しています。国内でよく使われているのは国産の地雷713基（5.6センチ）、レーダー714基（10センチ）、レーダー711基（3.2センチ）で、レーダーステーション周辺の数百キロ圏内の気象システムを探査することができる。

PCB気象レーダーの利点

1.PCB気象レーダー信号は雲やゴムなどの材料を貫通することができる。

2.PCB気象レーダ回路は、移動中の物体の速度、距離、位置を決定することができる。

3.PCB気象レーダからの信号／パルスは、宇宙、水、空気中を伝播することができるので、媒体（電線）を伝送する必要はありません。

4.PCB気象レーダーは高周波で動作し、大量のデータを節約する。

5.PCB気象レーダーの信号は大面積をカバーすることができ、追加コストは必要ありません。

PCB気象レーダーの基本コンポーネントは、

1.送信機：波形発生器からの信号はレーダーにとって強くない。したがって、送信機の目的は電力増幅器を用いて信号を増幅することである。

2.受信機：受信機は、スーパーヘテロダインなどの受信機プロセッサを使用して反射信号を検出し、処理する。

アンテナ：放物面反射器、平面アレイ、または電気制御位相制御アレイを含む。パルスの送受信を担当しています。

3.デュプレクサ：デュプレクサは、アンテナが送信機と受信機のタスクを完了できるようにする装置である。デュプレクサの動作原理。

PCB気象レーダーの動作原理

PCB気象レーダーは大気中の降水、雲、嵐などの気象現象を探査するための装置である。その基本的な動作原理は、レーダビームを用いて大気中に電磁波を放射することである。これらの電磁波が大気中の水滴や氷晶などに遭遇すると、散乱や反射が発生します。これらの反射波は受信機によって受信され、電気信号に変換されます。信号処理と分析により、大気中の降水、雲、嵐などの情報を得ることができる。

PCB気象レーダーの送信機は通常、吸収や散乱されることなく雲や降水を透過することができる波長1 ~ 10センチの高周波電磁波を使用している。レーダ送信機は大気中に電磁波を放射し、電磁波は特定の方向に伝播してレーダビームを形成する。レーダービームが大気中の水滴や氷晶などに遭遇すると、散乱や反射が起こり、受信機に受信されて電気信号に変換されます。

PCB気象レーダーの受信機は通常高感度の受信機を使用し、微弱な電気信号を受信することができる。受信機は反射波を受信した後、電気信号に変換し、信号処理と分析を通じて大気中の降水、雲、嵐などの情報を取得する。信号処理と分析のプロセスには、フィルタリング、ノイズ除去、復調、復調などのステップが含まれます。得られた最終情報は、天気を予測し、対策を立てるために使用できます。

レーダPCBは、無線周波数信号の作成、送信、受信を担当する電子回路として記述することができる。また、高周波積層材に実装されたアンテナ構造もあり、無線周波回路で生成されたレーダローブを放射することができる。

また、同じアンテナがターゲットに当たって無線周波数回路分析を行うと、反射されたレーダパルスが受信されます。一般的に、このような現代のレーダー回路基板は、アンテナと無線周波数部分が前部に位置する任意のエコーを解析するのに役立つデジタル回路を後部に搭載する。

PCB気象レーダーの重要要素

範囲

レーダーにはアンテナがあり、目標に光速信号を送信することができる。ターゲットにヒットすると、信号はアンテナに反射されます。物体とレーダーの間の距離は距離を定義している。一般的には、ユーザが遠い目標を達成できるようにするため、より広い範囲を使用することが望ましい。

パルス繰返し周波数

レーダ信号の伝送は、適切な遅延間隔を持つすべてのクロック期間内に発生しなければならない。理想的には、デバイスは信号を次のパルスに送信する前に信号のエコーを受信しなければならない。同様に、レーダPCBの機能も同様であり、送信周期性信号は矩形狭パルス波を形成する。

2つのクロックパルス間の遅延は、パルスの繰り返し時間を形成する。この点を考慮すると、パルス繰り返しの周波数はパルス繰り返し時間の逆数である。これは、レーダPCBが信号を送信する時間を決定するのに役立つ。

最大距離を明確にする

各クロックパルスは1つの信号を送信する必要があります。また、現在のクロックパルスと次のクロックパルスとの間に短い間隔が存在する場合にのみ、現在のクロックパルスのエコーを受信することができる。しかし、目標の射程は通常より短いことがわかります。その理由は、これらの間隔の間の遅延を賢明に選択しなければならないからです。

通常、次のクロックパルスを送信する前に、現在のクロックパルスのエコーを受信する必要があります。このようにして、信号はあなたに非常にはっきりした画像と物体の実際の範囲のビューを提供して、これははっきりした最大の範囲です。

最小範囲

この範囲とは対照的に、この最小カバレッジ範囲は、パルス幅の初期伝送後にエコーがアンテナに到達するのに必要な時間を意味する。

PCB気象レーダーは災害気象モニタリングと警報においてかけがえのない役割を果たしている。