PCB部落格 - PCB氣象雷達的優點

氣象雷達是一種氣象雷達，是監測和預警強對流天氣的主要工具。 PCB氣象雷達的工作原理是發射一系列脈衝電磁波，利用雲、雨、雪等降水顆粒對電磁波的散射和吸收，探測降水的空間分佈和垂直結構，並將其用作預警和跟踪降水系統。

氣象雷達大多是脈衝式的，以一定的重複頻率發射持續時間很短的脈衝，隨後接收由降水顆粒散射回來的回波訊號。 通過分析和判斷這些降水回波，我們可以確定降水的各種宏觀和微觀物理性質。 已經開發了各種理論和經驗公式來描述降水回波功率與降水强度之間的關係，利用這些關係，我們可以根據回波功率量測雷達覆蓋區域內降水强度的分佈以及總降水量。 鑒於雲層、降雨和冰晶的訊號反射相對較弱，這為雷達接收效能設定了更高的標準。

雷達的分類

根據天線掃描方法分類

根據天線的掃描管道，雷達可分為兩類：機械掃描雷達和相控陣雷達。 21世紀初，中國雷達行業以機械掃描雷達為主，它集中發射訊號波，利用機械轉檯的旋轉將訊號波引導到不同的方向，以探測不同的目標。 然而，由於其機械旋轉效率低，探測範圍和目標有限，難以適應日益複雜的電磁場發展趨勢。 近年來，相控陣科技在雷達領域的應用越來越多。 與通過旋轉天線實現雷達波束轉向的機械掃描雷達不同，相控陣雷達採用“電子移相器”完成掃描。 囙此，相控陣雷達在響應速度、更新頻率、多目標跟踪能力和分辯率等方面都得到了顯著提高，成為當前雷達行業的主要發展方向。 儘管相控陣雷達性能優异，但其科技實現複雜且成本高昂，長期以來主要用於軍事領域。 高昂的價格已成為阻礙其在民用領域大規模應用的關鍵因素。

根據波段的不同，雷達主要可分為S波段、C波段、X波段等。 （或細分為超視距雷達、微波雷達、毫米波雷達和雷射雷達）。 通常，頻率較低的雷達具有較寬的搜索範圍，但其精度會相應降低。 國家對頻段的使用有嚴格的規定，以防止民用雷達干擾軍用雷達和通信系統。

根據發射機/接收機單元的不同，雷達可分為兩種類型：有源相控陣雷達（AESE）和無源相控陣雷達（PESE）。 它們之間的覈心區別是T/R模塊（即發射機/接收機模塊）。 有源相控陣雷達的天線陣列由許多發射機/接收機模塊組成，囙此其表面覆蓋著突出的T/R組件，每個T/R模塊都配備了發射機和接收機功能，囙此也稱為有源相控陣雷達。 相比之下，無源相控陣雷達只配備了一個中央發射機和接收機，所有輻射單元共亯這個中央T/R模塊，其天線外觀平坦，發射機產生的高頻能量通過配電網分配給天線陣列的各個單元，從目標反射的訊號也被各個天線單元收集，然後發送到接收機進行統一和放大，囙此也被稱為無源相控陣雷達。

從功能上講，由於有源相控陣雷達的每個輻射器都配備了可以自主產生和接收電磁波的發射機/接收機組件，其響應速度、掃描範圍、多目標跟踪能力、可靠性和抗干擾能力明顯優於以前的雷達系統。 此外，有源相控陣雷達可以同時形成多個獨立的波束，實現蒐索、識別、跟踪、制導和被動探測等多種功能。 無源相控陣雷達只有一個中央發射機和接收機，其高頻能量由電腦自動分配到天線陣列的每個輻射器，目標反射的訊號需要由接收機均勻放大，囙此在功率、效率、波束控制和可靠性方面不如有源相控陣雷達。 然而，無源相控陣雷達的成本和科技難度相對較低。

PCB氣象雷達

PCB氣象雷達常用的波長大多在1-10cm範圍內。 由於10cm波長的衰减較小，囙此更適合探測颱風、豪雨和冰雹。 國內常用的是國產713枚地雷（5.6釐米）、714部雷達（10釐米）和711部雷達（3.2釐米），它們可以探測雷達站周圍幾百公里範圍內的天氣系統。

PCB氣象雷達的優點

1.PCB氣象雷達訊號可以穿透雲層和橡膠等資料。

2.PCB氣象雷達電路可以確定移動過程中物體的速度、距離和位置。

3.來自PCB氣象雷達的訊號/脈衝不需要介質（電線）進行傳輸，因為它們可以在太空、水和空氣中傳播。

4.PCB氣象雷達在高頻下工作，以節省大量數據。

5.PCB氣象雷達的訊號可以覆蓋大面積，無需額外成本。

PCB氣象雷達的基本組件包括：

1.發射機：來自波形發生器的訊號對雷達來說不够强。 囙此，發射機的目的是使用功率放大器放大訊號。

2.接收器：接收器使用接收器處理器（如超外差）來檢測和處理反射訊號。

天線：包括抛物面反射器、平面陣列或電控相控陣。 它負責發送和接收脈衝。

3.雙工器：雙工器是一種使天線能够完成發射機和接收機任務的設備。 雙工器的工作原理。

PCB氣象雷達的工作原理

PCB天氣雷達是一種用於探測大氣中降水、雲和風暴等天氣現象的儀器。 其基本工作原理是利用雷達波束向大氣中發射電磁波。 當這些電磁波遇到大氣中的水滴和冰晶等物質時，它們會發生散射和反射。 這些反射波將被接收器接收並轉換為電信號。 通過信號處理和分析，可以獲得大氣中的降水、雲層、風暴等資訊。

PCB氣象雷達的發射機通常使用波長在1到10釐米之間的高頻電磁波，這些電磁波可以穿透雲層和降水，而不會被吸收或散射。 雷達發射機向大氣中發射電磁波，電磁波沿特定方向傳播形成雷達波束。 當雷達波束遇到大氣中的水滴和冰晶等物質時，它會發生散射和反射，被接收器接收並轉換為電信號。

PCB氣象雷達的接收器通常使用高靈敏度的接收器，可以接收微弱的電信號。 接收器在接收到反射波後，將其轉換為電信號，並通過信號處理和分析獲得大氣中的降水、雲層、風暴等資訊。 信號處理和分析的過程包括濾波、去噪、解調和解調等步驟。 獲得的最終資訊可用於預測天氣並製定應對措施。

雷達PCB可以被描述為負責創建、發送和接收射頻訊號的電子電路。 此外，它還有一個安裝在高頻層壓資料中的天線結構，可以發射射頻電路產生的雷達波瓣。

此外，一旦同一天線擊中目標並經過射頻電路分析，它將接收反射的雷達脈衝。 通常，這種現代雷達電路板將在後部配備數位電路，這有助於分析任何回波，而天線和射頻部分位於前部。

PCB氣象雷達的關鍵要素

範圍

雷達有一個天線，可以向目標發射光速訊號。 一旦擊中目標，訊號將被反射到天線中。 物體和雷達之間的距離定義了距離。 通常，最好使用更寬的範圍，因為它允許用戶實現遙遠的目標。

脈衝重複頻率

雷達訊號的傳輸必須在所有時鐘週期內發生，這些時鐘週期之間有適當的延遲間隔。 理想情况下，設備應在將訊號傳輸到下一個脈衝之前接收訊號的回聲。 同樣，雷達PCB的功能也是一樣的，發送週期性訊號形成矩形窄脈衝波。

這兩個時鐘脈衝之間的延遲將形成脈衝的重複時間。 考慮到這一點，脈衝重複的頻率是脈衝重複時間的倒數。 這有助於確定雷達PCB發送訊號的時間。

明確最大距離

每個時鐘脈衝都需要傳輸一個訊號。 此外，只有當當前時鐘脈衝和下一個時鐘脈衝之間存在短間隔時，才能接收到當前時鐘脈衝的回聲。 然而，你會發現目標的射程比正常情况短。 這就是為什麼你必須明智地選擇這些間隔之間的延遲。

通常，在發射下一個時鐘脈衝之前，您必須接收當前時鐘脈衝的回聲。 通過這種管道，訊號將為您提供非常清晰的影像和物體實際範圍的視圖，這是清晰的最大範圍。

最小範圍

與該範圍相反，該最小覆蓋範圍是指脈衝寬度初始傳輸後回聲到達天線所需的時間。

PCB氣象雷達在灾害天氣監測和預警中起著不可替代的作用。