上海歌劳气象仪器设备有限公司

94GHz调频连续波(FMCW)测云仪

整体介绍

毫⽶波是指波⻓介于1~10mm之间的电磁波，对应的频率范围约30-300GHz，毫⽶波测云仪最常⽤的两个频段是35GHz对应8mm波⻓(Ka波段)和94GHz对应3mm波⻓(W波段)。与其他波⻓的天⽓雷达相⽐，毫⽶波测云仪主要技术特性如下：

探测精度更灵敏，可以探测直径远小于相应波长的粒子，如云、雾和沙尘暴。
多普勒效应明显，具有较好的多普勒速度的分辨力，测速精度较高。
可以用较小尺寸的天线获得较高的天线增益和较窄的波束，因而得到较高的角分辨率，方向性好，有极高的空间分辨力。
3mm波测云仪体积更小，重量更轻，有较低的使用维护成本，不仅仅适合于地基观测，也适合于车载、机载和星载等移动平台探测。

整体⽽⾔，相对于厘⽶波天⽓雷达，毫⽶波测云仪能够穿透含⽔量较⾼的厚云层及含⽔量较低的卷云，对⾮降⽔云及弱降⽔云有较⾼的探测敏感性，具有探测⼩粒⼦、测速精度较⾼、空间分辨⼒⾼的特点，是其他探测⼿段的有效补充。与35GHz测云仪相⽐，94GHz测云仪探测⼩云滴/液滴后向散射的能⼒较强、天线直径较⼩，在垂直和扫描模式中对天线旁瓣探测到的地物杂波有着更⾼的抗⼲扰性。94GHz测云仪可以连续观测云的⽔平、垂直结构变化，获得准确的云内宏、微观参数，以便更好地研究云的特性及其在⽓候变化中的重要作⽤，对降⽔的预测和评估具有重要意义。

产品特点

FMCW-94 测云仪采⽤94GHz⼯作频率，探测精度⾼和空间分辨率⼩，体积⼩，重量轻。
采用FMCW调频连续波信号，相对于脉冲云雷达具有更高的可靠性、更高的分辨率和灵敏度。
垂直空间分辨率最低为1⽶，距离分辨率⾼。
最低垂直探测⾼度50⽶，能够对边界层的⼩液滴天⽓现象，如雾，进⾏细致的观测。
短波长和高平均发射功率（1.5W）可在5 km高度，提供平均时间为1.7 s的较高灵敏度(-45 dBZe）
嵌入式89 GHz被动通道可测量液态水路径（LWP）。被动通道使用与主动发射天线相同的接收天线，因此具有相同的天线波束宽度。
测云仪和被动通道的绝对校准技术是根据被动辐射计技术来设计的。液氮绝对定标获得⻓期稳定性，短期的校准是通过Dicke周期开关来实现的。
基于强劲的露⽔⿎⻛机和加热器的⾬雪雾防护系统，可避免⼩液滴和⼩冰晶依附在疏⽔天线罩上。这种防护系统保证了测云仪在⼀般降⽔天⽓情况下都能进⾏⾼精度的观测。

局部云的反演模型

反射率因⼦的时间范围图（下图）。观测时间：2016年4⽉17 ⽇地点：德国 Meckenheim（RPG 公司）

云微物理反演的发展和改进

基于强降⽔云系统，反射率因⼦的时间范围图（上图）和多普勒速度谱的垂直剖⾯（下图）（观测于德国 Meckenheim 的 RPG 公司，2016 年4 ⽉ 23 ⽇）。垂直⿊线表示取于该时间点的多普勒速度谱剖⾯图。

双偏振测云仪独有的技术特点

混合相态云的形成

反射率因⼦的时间范围图（上图）和平均多普勒速度（下图）。观测时间：2016年2⽉27 ⽇地点：德国 Meckenheim（RPG 公司）

定量降⽔(如⽑⽑⾬)观测

基于⼀个云系统，反射率因⼦的时间范围图（上图）和多普勒谱速度谱的垂直剖⾯（下图）（观测于德国 Meckenheim 的 RPG 公司，2016 年 3 ⽉ 4 ⽇）。垂直⿊线表示取于该时间点的多普勒速度谱剖⾯图。