23、相控阵雷达极化技术解析

相控阵雷达极化技术解析

1 引言

在气象雷达领域，相控阵雷达极化技术是一个重要的研究方向。目前存在一些技术挑战，如在特定模式下实现准确测量较为困难，ZDR 偏差校正也颇具挑战。同时，不同的天线阵列配置各有优劣，需要深入研究以找到更适合气象监测的方案。

2 相控阵雷达天线配置

2.1 现有挑战与解决方案探索

在气象雷达的运行中，实现准确测量面临诸多困难，特别是在某些模式下。ZDR 偏差可通过校准散射矩阵或雷达变量来校正，但对数千个波束进行校准在实际操作中极具挑战性。为避免几何诱导的交叉极化耦合，有人提出了缝隙 - 偶极子阵列，贴片 - 偶极子辐射元件阵列也可用于此目的。理论上，这些阵列能避免几何诱导的交叉极化耦合，但实际可行性有待测试，且成本较高。

2.2 不同天线阵列配置分析

除了平面阵列，相控阵雷达还有线性阵列、圆形/圆柱形阵列和球形阵列等其他可能的天线配置，具体分析如下：
| 阵列类型 | 优点 | 缺点 | 应用场景 |
| — | — | — | — |
| 线性阵列 | - | 需要机械旋转轴，对任务能力有显著限制 | 如快速 DOW 和相关仪器设计 |
| 球形阵列 | 用于卫星通信时，天线孔径大小使用和对称性方面表现最优且灵活 | 无法为气象监测提供准确测量降水所需的高交叉极化隔离 | 卫星通信 |
| 圆形/圆柱形阵列 | 已用于测向和通信 | 例如 LSTAR 系统使用单极化且有其他限制 | 测向和通信、间隙填充目标检测 |
| 圆柱形相控阵雷达（CPPAR） | 克服了平面相控阵雷达（PPAR）的一些不足 | | 气象监测 | <