全固态X波段多普勒天气雷达功能规格需求书试行

中国气象局综合观测司气测函〔2013〕330号观测司关于印发全固态X波段多普勒天气雷达功能规格需求书（试行）的通知各省（区、市）气象局，探测中心：现将《全固态X波段多普勒天气雷达功能规格需求书（试行）》印发给你们，请遵照执行。2013年12月12日观测司全固态X波段多普勒天气雷达功能规格需求书（试行）中国气象局综合观测司2013年12月说明本文中的全固态X波段多普勒天气雷达，指采用抛物面天线和集中式收发系统的非相控阵体制雷达，对于相控阵体制天气雷达的功能规格需求书，将另行制定。编写工作由中国气象局综合观测司组织，中国气象局气象探测中心承担，编写过程中征求了有关专家和雷达厂家的意见和建议。由于X波段天气雷达需求不同，《全固态X波段多普勒天气雷达功能规格需求书（试行）》（以下简称“《需求书》”）部分参数只列出参考值。编写人员：高玉春、曲绍君、李喆、陈大任。指导专家：李柏、张沛源、王顺生、刘黎平、段树。厂家指导专家：北京敏视达雷达有限公司张建云，南京恩瑞特实业有限公司李忱，安徽四创电子股份有限公司高仲辉，成都中电锦江信息产业有限公司朱永明，桂林长海发展有限责任公司虞新林，中船重工鹏力（南京）大气海洋信息系统有限公司周涛，中国兵器工业集团第二〇六研究所李春化，西安华腾微波有限责任公司刘丽华，北京雷音电子技术开发有限公司段寿元，北京无线电测量研究所魏艳强。目录1前言........................................................-1-2总体要求....................................................-1-3主要技术要求................................................-4-3.1系统技术概述...........................................-4-3.1.1天线/馈线功能.....................................-4-3.1.2天线座和伺服系统功能..............................-5-3.1.3发射机功能........................................-5-3.1.4接收机功能........................................-5-3.1.5频率源功能........................................-6-3.1.6标定单元功能......................................-6-3.1.7信号处理装置......................................-7-3.1.8显示和控制终端功能................................-8-3.2附属设备功能..........................................-10-4技术指标...................................................-11-4.1技术路线..............................................-11-4.2总体技术指标..........................................-11-4.3天线/馈线技术指标.....................................-14-4.4天线座和伺服系统技术指标..............................-15-4.5发射机技术指标........................................-16-4.6接收机技术指标........................................-17-4.7频率源技术指标........................................-18-4.8标定单元技术指标......................................-19-4.9信号处理器技术指标....................................-19-4.10显示与控制终端技术指标...............................-20-4.10.1气象产品.........................................-21-4.10.2图形处理.........................................-22-4.10.3雷达管理和控制软件...............................-22-4.10.4软件基本功能.....................................-23-4.10.5软件运行环境要求.................................-24-4.11移动式雷达载车技术指标................................-24-4.12结构设计..............................................-25-4.12.1总体结构.........................................-25-4.12.2雷达主机结构.....................................-26-4.12.3显示和控制终端结构...............................-27-5可靠性和维修性.............................................-27-5.1可靠性设计............................................-27-5.2维修性设计............................................-28-6建站要求...................................................-28-7观测场地要求...............................................-28-8设备交付...................................................-29-9操作人员培训...............................................-29-10配套设备...................................................-29-11环境适应性试验.............................................-30-11.1高温..................................................-30-11.2低温..................................................-30-11.3恒定湿热..............................................-30-12引用文件和标准.............................................-30--1-1前言随着微波固态发射机、脉冲压缩等相关技术的发展，全固态体制天气雷达作为一种新型雷达日益成熟。本文对全固态X波段多普勒天气雷达的基本功能、性能和技术参数提出需求，为这种雷达的研制、生产、使用提供依据。2总体要求全固态X波段多普勒天气雷达属于全相参体制，与速调管发射机为代表的传统全相参天气雷达相比，主要差别是采用了全固态发射机和脉冲压缩信号处理技术。全固态发射机与真空管发射机相比，具有使用寿命长、可靠性高、连续工作能力强等优点，并且操作、维护简单方便，使用、运行成本低，具有较高的性价比。全固态发射机适合高占空比工作，由于充分利用了发射平均功率，从而保证了探测距离，但需要通过采用宽、窄脉冲相结合的脉冲压缩信号，解决距离分辨力、近距离盲区等问题；而提高脉冲压缩信号主副瓣比、复杂组合信号的退模糊算法等技术，成为保证全固态X波段多普勒天气雷达性能指标的关键技术。全固态X波段多普勒天气雷达应按照系列化的方向进行发展，并且更加强调模块化、一体化的结构设计，具有更高的使用灵活性，既能适合地面固定安装，也可实现人力搬运和各种形式的移动装载，从而广泛适用于各种气象应用场所。一套完整的全固态X波段多普勒天气雷达包括：天馈线系统、-2-天线座和伺服系统、发射机、接收机、频率源、标定单元、信号处理器、显示和控制终端，以及配套的电源系统、监视和控制软件、气象产品软件和通信系统等；应具有较完善的自检和自动标定功能，以及故障报警和自保的能力，对危险天气能够进行自动报警。附属设备包括发电机、UPS、防雷设施等，根据系统具体情况进行配置。对于移动式系统应当具有用于移动的车载平台。雷达系统应具有自动或人工干预检测和标定功能。其中自动模式下应具有在线、实时的特性，其检测和标定内容应包括发射机脉冲功率、接收机噪声系数、接收机增益和动态范围、相位噪声、地物杂波抑制比、距离和速度测量精度等，并可根据标定结果对探测数据进行必要的修正以保证其准确性。雷达系统包括本地系统和远程系统两大部分。本地系统由雷达主机和雷达本地终端组成；远程系统由雷达远程终端组成，本地系统预留远程系统接口。雷达系统的标准配置应包括完整的本地系统，远程系统由用户根据需要选配。雷达系统要求具有高性能的探测、信号处理、图像显示及传输能力。各系统要求性能稳定、可靠，整体性能要求满足雷达系统的配置要求。设备性能和功能还应满足如下要求：1）雷达主机设备要采用以微波固态器件和集成电路为主要元器件的全固态设计，贯彻标准化、模块化、通用化的设计思想。单元要求配置合理，各子系统相对独立，整机性能稳定、可靠。2）天线反射体具有增益高、波束窄的特性。采用先进的加-3-工工艺进行加工，加工精度要精细。3）除微波组件外，发射机为全部采用微波半导体器件的全固态、功率合成式发射机；频谱好、可靠性高、使用寿命长；对于移动式雷达可现场设置工作频率。4）具有计算机控制的全自动扫描特性，要求天线控制精度高、系统自动化程度高、天线转动灵活、扫描速度均匀。5）采用高灵敏度、大动态范围接收机和高稳定度、低相噪频率源；信号处理器采用脉冲压缩技术，脉冲压缩信号主副瓣比满足系统要求，退模糊算法有效。6）终端显示软件要求实时性强、图像分辨率高。PPI、RHI及体积扫描要求达到同步跟随天线进行图像显示。7）具备雷达参数自检和故障报警功能；根据维修性要求预留必要的故障检测接口，为雷达的维护工作提供方便。8）雷达具有防水、防风沙、防盐雾等性能，其刚度和强度要求能承受风暴的袭击，并根据情况配置防雷装置，以保证雷达可以全天候工作。9）雷达结构设计应实现小型化、一体化，能够现场快速架设和拆收，分解后可以实现人力搬运和小型载重车辆装载运输。10）雷达天线罩根据需要配置。天线罩应当采用刚性结构，具有良好的抗风、防水、防潮、防腐蚀能力；并且具有良好的通风和照明设备。组网雷达提供的数据应具有统一、规范的要求，所以全固态-4-X波段多普勒天气雷达应具有与其它全相参体制S、C、X波段多普勒天气雷达基本一致的性能，如系统动态范围大于85dB，测速范围大于±32m/s。业务使用要求全固态X波段多普勒天气雷达具备高可靠性、稳定性、规范性的特点，以满足业务使用需求，同时满足以下要求：1）与S、C波段多普勒天气雷达兼容的数据格式；2）高可靠性无故障运行，维修方便；3）全天候有效工作，运行成本低；4）低成本技术和批量生产；5）模块化、标准化设计与在线检测