DB42-T 2525-2026 X波段双线偏振天气雷达标定技术规范

CCSA47DB42湖北省市场监督管理局发布DB42/T2525—2026I前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 45标定内容与技术指标 46标定方法 67标定环境与仪器要求 8标准实施及评价 附录A（资料性）主要标定仪器及性能指标 15附录B（资料性）湖北省地方标准实施信息及意见反馈表 16参考文献 DB42/T2525—2026本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖北省气象信息与技术保障中心提出。本文件由湖北省气象局归口。本文件起草单位：湖北省气象信息与技术保障中心、宜昌市气象局、荆州市气象局。本文件主要起草人：李力、陈星、李政、何菊、甘少明、鲁礼炳、聂成、周云祥、陈城、周峰、伍立坤、夏晶、唐志虎、郭越凡、王超然、徐海富。hubeiqixiangfgc@163.com。对本文件的有关修改意见建议请反馈至湖北省气象信息与技术保障中心，电话邮箱:63477223@。DB42/T2525—20261X波段双线偏振天气雷达标定技术规范本文件规定了全固态、速调管、相控阵三种运行体制的X波段双线偏振天气雷达的标定内容与技术指标、标定方法、标定环境与仪器要求、标准实施及评价等。本文件适用于全固态、速调管、相控阵三种运行体制的X波段双线偏振天气雷达标定。注：本文件中的全固态X波段双线偏振天气雷达指抛物面天线机械扫描型全固态X波段双线偏振天气雷达；相控阵X波段双线偏振天气雷达指相控阵天线方位机械扫描型X波2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3784电工术语雷达QX/T462C波段双线偏振多普勒天气雷达QX/T524X波段多普勒天气雷达QX/T610X波段双偏振多普勒天气雷达3术语和定义GB/T3784、QX/T462、QX/T524、QX/T610界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1双线偏振duallinearpolarization通过发射水平和垂直两种线偏振方式的电磁波并接收经过大气中云滴、雨滴、冰晶、雪花等粒子后向散射的电磁波，反演大气中云滴、雨滴、冰晶、雪花等粒子的偏振物理属性的技术。[来源:QX/T462-2018,3.1]3.2天气雷达weatherradar用来探测大气中积雨云、雷雨等降水系统的强度、范围及其变化，云和降水粒子的平均径向速度和速度谱宽的雷达。包括相参天气雷达和非相参天气雷达。相参天气雷达亦称多普勒天气雷达，非相参天气雷达亦称常规天气雷达。[来源:GB/T3784-2009,0,有修改]3.3雷达天线radarantenna雷达中实现定向发射和接收电磁波的装置。[来源:GB/T3784-2009,3.1.1]3.4天线座antennapedestalDB42/T2525—20262支撑天线并使其保持一定姿态的装置。[来源:GB/T3784-2009,3.7.4]3.5天线最大扫描速度antennamaximumrotationspeed天线在单位时间内能够达到的最大物理旋转速度。3.6天线控制antennacontrol天线扫掠的控制方式，包括手动和自动两种。[来源:GB/T3784-2009,3.7.1]3.7全固态allsolid-state功率放大器、调制器和电源等核心组件均采用固态器件。[来源:GB/T3784-2009,0,有修改]3.8速调管klystron通过速度调制实现微波放大或生成的电子管装置。3.9相控阵phasedarray由多个辐射单元（如天线单元）组成的阵列。3.10波束指向beampointer天线方向图中主瓣最大值所指的方向。[来源:GB/T3784-2009,]3.11脉冲上升时间pulserisetime前沿脉冲瞬时幅度首次达到规定的下限至上限的时间间隔。一般下限和上限分别为最大脉冲幅度的10%和90%。[来源:GB/T3784-2009,3.3.16]3.12射频脉冲RFpulse用脉冲波形进行幅度调制的射频信号。[来源:GB/T3784-2009,3.3.10]3.13射频脉冲包络RFpulseenvelope射频脉冲经检波后得到的视频脉冲波形。其主要参数有脉冲宽度、前沿、后沿、顶降等。[来源:GB/T3784-2009,3.3.11]3.14脉冲重复频率pulserepetitionfrequency每秒钟发射的射频脉冲个数，是脉冲重复周期的倒数。3.15脉冲宽度pulsewidth脉冲包络前、后沿半功率点之间的时间间隔。DB42/T2525—202633.16射频脉冲频谱RFpulsespectrum射频脉冲信号能量的频域分布特征。通常以主副瓣比和频谱宽度作为它的测量指标。[来源:GB/T3784-2009,3.3.12]3.17噪声系数noisefigure线性网络输入端功率信噪比与输出端功率信噪比的比值。[来源:GB/T3784-2009,3.4.20]3.18最小可测功率minimumdetectablepower雷达在一定距离上能够探测到的最小信号功率。[来源:QX/T524-2019,3.4,有修改]3.19线性动态范围line-dynamicrange接收机处于线性工作区时，最大输入信号功率与最小可检测的输入信号功率（或输入噪声功率）之比。通常用分贝表示。[来源:GB/T3784-2009,3.4.36]3.20镜像频率抑制imagerejection对混频器中的镜像噪声或镜像干扰的抑制。[来源:GB/T3784-2009,3.4.42]3.21脉冲压缩pulsecompression在发射端发射已调制的宽脉冲，而在接收端用互相关解调的方式将宽脉冲信号压缩为窄脉冲，以提高雷达信噪比和距离分辨力的技术。[来源:QX/T610-2021,3.6]3.22脉冲压缩主副瓣比mainlobetosideloberatioofpulsecompression脉冲压缩后，在时域波形中主瓣与旁瓣的比值。[来源:GB/T3784-2009,,有修改]3.23回波强度echointensity雷达在一定距离上能够探测到的反射率因子。[来源:QX/T524-2019,3.4,有修改]3.24径向速度radialvelocity物体运动速度在观察者视线方向的速度分量，即速度矢量在视线方向的投影。3.25幅度一致性amplitudeequalization接收机多个通道相对于基准通道幅度均衡的程度。[来源:GB/T3784-2009,3.4.26]3.26相位一致性phaseequalizationDB42/T2525—20264接收机多个通道相对于基准通道相位均衡的程度。[来源:GB/T3784-2009,3.4.25]4缩略语下列缩略语适用于本文件。SNR：信号噪声比（Signal-to-NoiseRatio）RF：射频(RadioFrequency)I/Q：同相正交(In-phaseandQuadrature)FFT：快速傅里叶变换(FastFourierTransform)5标定内容与技术指标X波段双线偏振天气雷达标定内容主要分为天线伺服系统、发射系统、接收系统及整机系统四类，标定项目包含天线座水平度、天线波束指向、输出端极限改善因子、谐波和杂散抑制、噪声系数、最小可测功率、线性动态范围、系统相位噪声、系统极限改善因子、回波强度等37项，标定内容与技术指标应满足表1要求。表1标定内容与技术指标123（天线扫描456789DB42/T2525—20265表1标定内容与技术指标（续）<100（脉压比＜100）DB42/T2525—20266表1标定内容与技术指标（续）6标定方法6.1天线伺服系统6.1.1天线座水平度按下列步骤进行测试：a)将天线停在方位角0°位置；b)将合像水平仪放置在天线转台上；c)调整合像水平仪达到水平状态,并记录合像水平仪的读数值,记为M0；d)控制天线停在方位角45°位置；e)调整合像水平仪达到水平状态,并记录合像水平仪的读数值,记为M45；f)重复步骤d）—e），分别测得天线方位角在90°、135°、180°、225°、270°、315°位置合像水平仪的读数值,依次记为M90、M135、M180、M225、M270、M315；g)分别计算四组天线座水平度差值的绝对值|M0−M180|、|M45−M225|、|M90−M270|和|M135−M315|，其中最大值为该天线座水平度。6.1.2阵面俯仰定位精度按下列步骤进行测试：a)检查天线座的水平度，保证水平度最大误差在30″以内，记录天线阵面俯仰角度的预设值；b)通过控制软件将天线阵面的方位角度设置为0°,使用象限仪读取天线阵面俯仰角度的实测值；c)计算天线阵面俯仰角度预设值与实测值的差值，该差值为相控阵天气雷达阵面俯仰定位精度。6.1.3天线最大扫描速度按下列步骤进行测试：a)使用控制软件完成天线控制自检；DB42/T2525—20267b)预设天线方位角和俯仰角扫描速度为技术指标要求的最大扫描速度；c)固定天线俯仰角进行方位扫描，记录方位角最大扫描速度的实测值；d)固定天线方位角进行俯仰扫描，记录俯仰角最大扫描速度的实测值；e)通过预设速度与实测值的差值计算相应误差，记录天线方位角和俯仰角的最大扫描速度误差。6.1.4天线控制精度按下列步骤进行测试：a)使用控制软件完成天线控制自检；b)固定天线俯仰角进行方位定位，操控天线分别转动至预设的方位位置（0°、30°、60°、测值；c)固定天线方位角进行俯仰定位，操控天线分别转动至预设的俯仰位置（0°、5°、10°、15°、d)通过预设位置与实测值的差值计算相应误差，记录方位位置和俯仰位置的最大定位误差。6.1.5天线波束指向按下列步骤进行测试：a)用合像水平仪检查并调整天线座水平度，保证水平度最大误差在30″以内；b)设置计算机时间，使其与北京时间的误差在1s以内；c)设置准确的雷达站经度、纬度等基础信息；d)通过雷达控制软件计算天线方位位置与太阳实际方位角的差值，俯仰位置与太阳实际高度角的差值进行离线自动测试；e)经过至少5次测试后，分别以天线方位、俯仰位置与太阳实际方位角、高度角的最大差值表示天线波束指向误差。6.2发射系统6.2.1射频脉冲包络射频脉冲包络标定需要测试发射通道输出的射频脉冲信号重复频率、宽度、上升时间、下降时间、包络顶降。按下列步骤进行测试：a)按照图1连接测试仪器；图1发射射频脉冲包络测试框图b)在不同的脉冲宽度与脉冲重复频率发射模式下，使用示波器测试射频脉冲信号经过检波之后的波形参数，包括脉冲重复频率、脉冲宽度、脉冲上升时间、脉冲下降时间、脉冲包络顶降等。其中，发射射频脉冲信号包络顶降按公式（1）计算。式中：δ——发射射频脉冲信号包络顶降，单位为百分数（%DB42/T2525—20268umax——脉冲包络的最大幅度，单位为伏（Vum——包络的平顶幅度，单位为伏（V）。6.2.2输出峰值功率输出峰值功率标定需要测试发射通道输出的射频脉冲信号峰值功率平均值、峰值功率波动、机内和机外峰值功率最大偏差。按下列步骤进行测试：a)按照图2连接测试仪器；图2机外输出峰值功率测试框图b)在不同的脉冲宽度与脉冲重复频率发射模式下，使用功率计测试脉冲峰值功率，将测试结果的平均值作为发射通道机外输出峰值功率；c)机内输出峰值功率的测试值使用测试软件读取，发射系统输出峰值总功率为所有发射通道输出峰值功率之和；d)机内和机外测得的输出峰值功率波动值按公式（2）计算。式中：Δp——发射通道输出峰值功率波动值，单位为分贝（dBptmax——测试结果中发射通道峰值功率的最大值，单位为千瓦（kWptmin——测试结果中发射通道峰值功率的最小值，单位为千瓦（kW）。e)分别计算同种脉冲宽度与脉冲重复频率发射模式的机内和机外输出峰值功率之差，选取差值的绝对值最大值作为机内和机外输出峰值功率最大偏差。6.2.3射频脉冲频谱谱宽特性按下列步骤进行测试：a)按照图3连接测试仪器；图3发射射频脉冲频谱测试框图b)在选定的发射模式下，使用频谱分析仪标注射频脉冲频谱的峰值功率点，并记录峰值功率点的频率值；c)在峰值功率点左右两侧的频谱曲线上，依次测试和记录功率衰减量为-10dB、-20dB、-30dB、-40dB处的左右频率偏差；d)对应衰减量的左右频率偏差绝对值之和为射频脉冲频谱谱宽。6.2.4输出端极限改善因子及杂噪比输出端极限改善因子及杂噪比标定需要检测发射系统输出信号功率谱密度分布，从中测试信噪比、杂噪比，并计算极限改善因子。按下列步骤进行测试：DB42/T2525—20269a)按照图3所示连接测试仪器；b)在选定的发射模式下，使用频谱分析仪分别测试发射系统输出端载波信号功率和二分之一重复频率处噪声功率，两种功率的比值为信噪比；c)在选定的发射模式下，使用频谱分析仪分别测试发射系统输出端杂波信号功率的最大值和二分之一重复频率处噪声功率，两种功率的比值为杂噪比；d)发射射频脉冲输出端极限改善因子按公式（3）计算。式中：I——极限改善因子，单位为分贝（dBSNR——信噪比（发射系统输出端信号与噪声功率谱密度的比值单位为分贝（dBB——频谱分析仪设置的分析带宽，单位为赫兹（HzF——脉冲重复频率，单位为赫兹（Hz）。6.2.5谐波和杂散抑制按下列步骤进行测试：a)按照图3所示连接测试仪器；b)在选定的发射模式下，使用频谱分析仪分别测试发射系统输出端载波信号功率和1GHz~20GHz带宽内最大的谐波杂散功率，两种功率的比值为谐波和杂散抑制值。6.3接收系统6.3.1噪声系数噪声系数标定需要测试接收系统噪声系数，并计算水平和垂直双通道噪声系数差、机内与机外噪声系数差。按下列步骤进行测试：a)按照图4连接测试仪器；图4机外噪声系数测试框图b)使用直流稳压电源为噪声源供电；c)通过控制噪声源供电，从测试软件中获取水平和垂直接收通道在不同脉冲宽度模式下5次噪声系数测量值的平均值作为机外噪声系数；d)通过系统内置的噪声源测试机内噪声系数。从测试软件中获取水平和垂直接收通道在不同脉冲宽度模式下5次噪声系数测量值的平均值作为机内噪声系数；e)在相同脉冲宽度模式下，计算水平和垂直双通道噪声系数的差值；f)在相同脉冲宽度模式下，计算相同接收通道机内与机外噪声系数的差值。6.3.2最小可测功率按下列步骤进行测试：a)按照图5连接测试仪器；DB42/T2525—2026图5最小可测功率测试框图b)设置机外信号源为无信号输出状态，在测试软件中获取接收系统的噪声电平；c)设置机外信号源输出信号，分别输入水平和垂直接收通道前端。逐渐增大输出信号功率，直至输出信号功率比噪声电平增大3dB时，接收系统对应的输入信号功率为最小可测功率；d)从测试软件中分别获取水平和垂直接收通道在不同脉冲宽度模式下的最小可测功率。6.3.3线性动态特性线性动态特性标定需要测试接收系统输入输出线性动态范围，并计算线性动态拟合直线斜率、线性动态拟合直线均方根误差。按下列步骤进行测试：a)按照图5连接测试仪器；b)依次使用机外信号源和机内信号源输出连续波测试信号（步进1dB），将该测试信号分别输入水平和垂直接收通道前端，改变输入信号功率，测试接收系统输入输出线性动态范围；c)根据接收系统的输入输出数据，使用最小二乘法线性拟合。从测试软件中获取水平和垂直通道在不同脉冲宽度模式下的输入输出信号功率实测曲线与拟合直线，计算线性动态拟合直线斜率、线性动态拟合直线均方根误差；d)通过输入信号功率对应的实测曲线与拟合直线输出信号功率之比≤1dB确定1dB增益压缩点，该1dB增益压缩点为最大输入信号功率，最小输入信号功率为最小可测功率；e)最大输入信号功率与最小输入信号功率的比值为接收系统输入输出线性动态范围。6.3.4镜像频率抑制度按下列步骤进行测试：a)按照图5连接测试仪器；b)调整机外信号源输出信号，在载波频率下测试接收系统的最小可测功率；c)调整机外信号源输出信号，在镜像频率下测试接收系统的最小可测功率；d)接收系统在载波频率和镜像频率下最小可测功率的比值为镜像频率抑制度。6.3.5中频信号带宽按下列步骤进行测试：a)按照图6连接测试仪器；图6中频信号带宽测试框图b)设定信号源频率为中频信号频率，从测试软件中获取对应的信号处理器输出值；c)减小信号源频率，直至信号处理器输出值降低3dB，记录对应的频率值F1；增大信号源频率，直至信号处理器输出值降低3dB，记录对应的频率值F2，中频信号带宽为F2__F1。6.3.6最大脉冲压缩比DB42/T2525—2026按以下步骤进行测试：a)通过测试软件分别在脉冲压缩比＜100和脉冲压缩比≥100模式下选择对应的发射脉冲宽度；b)设置频谱分析仪频率为中频信号频率；c)使用频谱分析仪测试中频输出信号的脉冲宽度τ和中频信号带宽B，最大脉冲压缩比为τ×B。6.3.7脉冲压缩主副瓣比按以下步骤进行测试：a)在测试软件中，将接收通道设置为RF测试和水平极化方式，选择数据Mag（H）和发射脉冲宽度；b)从测试软件中读取脉冲压缩信号主瓣最大值A和副瓣最大值B，信号处理脉冲压缩主副瓣比为A__B。6.4整机系统6.4.1系统相位噪声按以下步骤进行测试：a）按照图7连接测试仪器；图7相位噪声测试框图b）设置发射脉冲重复频率为高重复频率，将雷达发射射频信号经衰减延迟后输入接收通道前端；c）使用测试软件对接收信号放大、相位检波后的I/Q值进行多次采样，通过每次采样的I/Q值算出信号相位，计算相位的均方根误差表示信号相位噪声；d）取不少于10次相位噪声测试值的平均值作为系统相位噪声。6.4.2系统极限改善因子按下列步骤进行测试：a)按照图7连接测试仪器；b)设置发射脉冲重复频率为高重复频率，将雷达发射射频信号经衰减延迟后输入接收通道前端；c)使用测试软件查看信号处理器对该信号进行单库FFT处理时的输出功率谱线（不加地物对消从谱线分布中读取信号谱功率S和噪声谱功率N，算出信噪比SNR；d)系统极限改善因子按公式（4）计算。式中：n——单库FFT处理点数。6.4.3滤波前后功率比按下列步骤进行测试：a)按照图7连接测试仪器；b)设置发射脉冲重复频率为高重复频率，将雷达发射射频信号经衰减延迟后输入接收通道前端；DB42/T2525—2026c)信号处理器使用脉冲对处理模式采样该接收信号的I/Q值，并通过地物杂波滤波器进行滤波；d)分别计算10组模拟地物回波滤波前后的强度差值，取其平均值作为滤波前后功率比。6.4.4实际地物对消能力使用10组雷达实际地物回波对消前后的强度差值检验系统实际地物对消能力。6.4.5回波强度按下列步骤进行测试：a)按照图5连接测试仪器；b)依次使用机外信号源和机内信号源输出连续波测试信号（步进10dB，功率衰减范围：-30dB~-80dB），将该测试信号分别输入水平和垂直接收通道前端；c)从测试软件中获取水平和垂直通道在不同脉冲宽度模式下5km、50km、100km、150km等距离处回波强度的测量值；d)根据接收系统前端的输入信号功率，按照雷达气象方程计算回波强度的期望值，通过测量值与期望值的差值检验回波强度标定准确性，并记录最大偏差。6.4.6径向速度机外径向速度按下列步骤进行测试：a)按照图5连接测试仪器；b)设置信号源输出脉冲重复频率为高重复频率，将输出信号分别输入水平和垂直接收通道前端，使用机外信号源向接收通道前端输入频率为fc+fd（fc为雷达载波频率，fd为多普勒频移）的测试信号；c)在测试软件中设置测试信号的频移步进值、方向和数量；d)设置信号处理器重复频率模式为单脉冲重复频率模式。从测试软件中获取单脉冲重复频率速度显示值V2，计算V2退速度模糊后的单脉冲重复频率测量值V3，通过测量值V3与期望值V1的差值检验速度测量准确性，并记录最大偏差；e)设置信号处理器重复频率模式为双脉冲重复频率模式。从测试软件中获取双脉冲重复频率速度测量值V4，通过测量值V4与V3的差值检验测速展宽能力，并记录最大偏差。机内径向速度按下列步骤进行测试：a)通过接收系统前端输入机内测试信号，从测试软件中获取对应的机内径向速度测量值；b)计算测量值与期望值的差值，选取差值的最大值作为机内径向速度测量最大偏差。6.4.7速度谱宽按下列步骤进行测试：a)通过接收系统前端输入机内测试信号；b)从测试软件中获取对应的速度谱宽测量值；c)计算测量值与期望值的差值，选取差值的最大值作为速度谱宽检验最大偏差。6.4.8双线偏振参数DB42/T2525—2026按下列步骤进行测试：a)按照图8连接测试仪器；图8双线偏振参数检验测试框图b)分别使用机外信号源和机内信号源输出连续波测试信号（步进1dB），该测试信号通过功分器成为两路幅度相等、相位相同的信号输入水平和垂直接收通道前端；c)从测试软件中获取水平和垂直通道信号幅度的比值为差分反射率，信号相位的差值为差分传播相移；d)计算差分反射率及差分传播相移的标准差检验信号幅度一致性和相位一致性。6.4.9在线自动标校能力按下列步骤进行测试：a)按照图5连接测试仪器；b)通过机外信号源或机内信号源输出连续波测试信号（步进20dB，功率衰减范围：-30dB~-80dB），将该测试信号分别输入水平和垂直接收通道前端；c)从测试软件中获取水平和垂直通道在不同脉冲宽度模式下50km距离处回波强度的测量值；d)接收通道串接一个固定衰减器，模拟接收系统增益下降。从测试软件中获取水平和垂直通道在不同脉冲宽度模式下执行自动标校功能后50km距离处回波强度的测量值；e)计算测量值与期望值的差值，比较接收系统串接固定衰减器前后回波强度的偏差变化，并记录最大偏差。7标定环境与仪器要求7.1标定环境要求7.1.1室内标定环境要求室温在15℃~25℃,空气相对湿度不大于70%。7.1.2室外标定环境要求空气温度在5℃~35℃,空气相对湿度不大于80%，风速不大于5m/s。7.1.3标定仪器要求机外标定仪器应当按计量检验规定定期检定，且在计量检验有效期内，主要标定仪器及性能指标应符合附录A的规定。8标准实施及评价8.1实施准备DB42/T2525—2026结合标定规范实际，切实做好标准实施准备。制定标准实施方案，明确适用于气象、水利、民航等部门相关人员的标准化培训需求。争取专项资金，成立标定