南京大学C波段双偏振雷达_回波强度发生突然变化_发射耦合信号分析_2014年9月5日.doc

南京大学C波段双偏振雷达回波强度发生突然变化发射耦合信号分析南京大学2014年9月5日7日目 录1 概述12 8月19日21日的回波图13 定量分析的方法44 Matlab分析程序65 对发射耦合信号的分析结果75.1 对IOP111的全部基数据的分析结果75.1.1 IOP175.1.2 IOP285.1.3 IOP385.1.4 IOP495.1.5 IOP595.1.6 IOP6115.1.7 IOP7125.1.8 IOP8145.1.9 IOP9175.1.10 IOP10185.1.11 IOP11205.2 对8月19日21日的基数据的分析结果225.2.1 8月19日225.2.2 8月20日235.2.3 8月21日236 对IOP8、9的IQ数据用Matlab重新计算的结果256.1 IOP8256.2 IOP9267 需要说明的问题277.1 单发双收和双发双收模式278 结论278.1 IOP111的观测数据中，强度发生突然较大的变化（6dB左右）的现象出现了多次278.2 IOP111的观测数据中，强度发生较小的变化（3dB）的现象大量存在278.3 在芜湖进行连续72小时观测试验中，也发生了5.5dB的强度突然的变化，也就说明没有找到问题的根本原因。278.4 这个问题如果不彻底解决，雷达的定量观测降水就是一句空话！278.5 到底是怎么回事？！279 下一步工作279.1 把分析结果和相关的数据给敏视达公司，再度检查回波强度突然发生变化的原因289.2 立即用Matlab重新计算所有的IQ数据，再度进行上述的分析（希望不要出现强度不断起伏的问题，否则今年观测试验的科学价值就大打折扣了）281 概述在南京大学C波段双偏振雷达_回波强度发生突然变化_分析报告_2014年7月28日_8月9日补充.doc报告中指出，该雷达经常出现回波强度突然变化的问题。在芜湖验收的时候，敏视达公司提出：（见附件8南京大学移动式（车载）C波段全相参双偏振多普勒雷达系统现场测试纪要.doc中的第2.2节）为了验证这个问题是否已经解决，我们在8月19日21日，进行了连续72小时的观测试验。通过对试验数据进行分析，并和以前的IOP的结果进行对比，可以得出以下结论：l IOP111的观测数据中，强度发生突然较大的变化（6dB左右）的现象出现了多次l IOP111的观测数据中，强度发生较小的变化（21:13:41-21:20:28，回波强度发生了突然的增加，然后又降低：从UTC时间21:56:42-22:03:28，回波强度发生了突然的增加：哇！从文件中分析出的结果，和当时的PPI图，是能一一对应的。5.1.9 IOP95.1.10 IOP10此时，强度发生了跳变强度发生明显的跳变时刻的TXT文件中记录的内容如下： ID, FileName, PolarType,dBT_Trans , Std(dBT) 71, NJU.20140724.075803.AR2.bz2, 3, 33.109, 0.093 76, NJU.20140724.080725.AR2.bz2, 3, 39.993, 0.065 152, NJU.20140724.142022.AR2.bz2, 3, 37.791, 0.021 153, NJU.20140724.142709.AR2.bz2, 3, 35.855, 0.021 154, NJU.20140724.143355.AR2.bz2, 3, 33.179, 0.022 下面和当时的观测结果进行对比。在7月24日的观测中，从LST北京时间15:58:04-16:07:25（UTC时间7:58:04-8:07:25），回波强度发生了突然的增加：从LST北京时间22:20:22 -22:27:09（UTC时间14:20:22 -14:27:09），回波强度发生了突然的降低：可见，从文件中分析出的结果，和当时的PPI图，是能一一对应的。5.1.11 IOP11此时，强度发生了跳变强度发生明显的跳变时刻的TXT文件中记录的内容如下： ID, FileName, PolarType,dBT_Trans , Std(dBT) 64, NJU.20140730.124831.AR2.bz2, 3, 32.649, 0.197 65, NJU.20140730.125518.AR2.bz2, 3, 38.741, 0.045 104, NJU.20140730.165541.AR2.bz2, 3, 36.686, 0.016 105, NJU.20140730.170228.AR2.bz2, 3, 35.677, 0.018 106, NJU.20140730.170914.AR2.bz2, 3, 32.621, 0.019 361, NJU.20140801.091950.AR2.bz2, 3, 32.612, 0.030 362, NJU.20140801.092637.AR2.bz2, 3, 36.349, 0.032 363, NJU.20140801.093325.AR2.bz2, 3, 38.266, 0.034 364, NJU.20140801.094012.AR2.bz2, 3, 38.317, 0.029 365, NJU.20140801.094658.AR2.bz2, 3, 38.337, 0.026 366, NJU.20140801.095345.AR2.bz2, 3, 38.170, 0.022 367, NJU.20140801.100031.AR2.bz2, 3, 35.698, 0.020 368, NJU.20140801.100718.AR2.bz2, 3, 32.250, 0.021 我们来看一下NJU.20140730.124831.AR2.bz2和NJU.20140730.125518.AR2.bz2的PPI图片：可见，在这个时刻，回波的强度的确发生了变化！5.2 对8月19日21日的基数据的分析结果5.2.1 8月19日哇！变化这么小！（注意：Y轴的显示范围很小，不要上当）5.2.2 8月20日这一天的变化也很小。5.2.3 8月21日此时，强度发生了跳变从上图可以看出，存在5.5dB的跳变。对应时刻的TXT文件内容如下：63, NJU.20140821.070053.AR2.bz2, 3, 30.131, 0.139 64, NJU.20140821.085313.AR2.bz2, 3, 35.606, 0.038 再找到对应时刻的PPI回波图：从上面两张PPI图进行对比，可以发现，在这个时刻，的确强度上发生了较大的变化！天哪！问题仍存在！6 对IOP8、9的部分IQ数据用Matlab重新计算的结果6.1 IOP8下面，我们对IOP8部分IQ数据重新进行Matlab计算，得出基数据。然后分析这些基数据中，发射耦合信号的dBT，结果如下：注意：上图中，由于Matlab程序对于近距离（1km）的回波，没有进行距离订正，因此，dBT的值和RVP9给出的值有差别。但是，最关键的是：Matlab给出的值是稳定的（最大变化不超过1dB）。6.2 IOP9下面，我们对IOP9部分IQ数据重新进行Matlab计算，得出基数据。然后分析这些基数据中，发射耦合信号的dBT，结果如下：注意：上图中，由于Matlab程序对于近距离（1km）的回波，没有进行距离订正，因此，dBT的值和RVP9给出的值有差别。但是，最关键的是：Matlab给出的值也是稳定的（最大变化不超过0.4dB）。6.3 IOP107 需要说明的问题7.1 单发双收和双发双收模式由于发射耦合信号是从发射机直接耦合出来的（没有经过在双发双收模式下的1分2大功率功分器），因此不管对于哪种模式，发射耦合信号的幅度都是一致的。但是，这两种模式下，雷达的常数会有3dB的变化（由于单发双收下，不需要经过1分2的大功率功分器，因此雷达的系统灵敏度提高了3dB），因此，最终计算出来的dBT应该会有3dB的变化（这是正常的）。但我们在上述分析中，发现在整个试验过程中，并没有进行过体扫模式下的单发双收观测，都是在双发双收模式下观测的。8 结论8.1 IOP111的观测数据中，强度发生突然较大的变化（6dB左右）的现象出现了多次8.2 IOP111的观测数据中，强度发生较小的变化（3dB）的现象大量存在8.3 在芜湖进行连续72小时观测试验中，也发生了5.5dB的强度突然