宽带复杂雷达发射信号在大气边界层精细结构探测中的应用研究

针对气象和农业等领域现有雷达存在的探测目标单一等限制，如脉冲单基体制存在探测盲区，非固态发射机使用寿命短且成本高，相控阵雷达快速扫描与信号处理样本数不足等限制，本项目采用收发双天线结构，小功率固态发射机，针对不同待测目标应用直接数字频率合成技术产生连续或脉冲的宽带复杂发射信号，对接收的目标散射信号采用超高速过采样、数字脉冲压缩、时频分析等现代信号处理与软件无线电技术，对近地面2km大气边界层内目标进行分米级距离分辨率的精细探测，这将有助于研究近地面层气象目标（如湍流、降水、雾、气溶胶粒子、沙尘等）以及非气象目标（如鸟类、昆虫等）的精细空间分布及垂直运动等微多普勒特性，可同时为气象、农业、林业、机场、资源调查等提供精细观测资料，揭示近地面层自然现象的发生、发展规律，使一部雷达的投入产出效益最大化。

本项目对宽带雷达发射信号应用于大气边界层内多种目标探测中存在的关键技术进行了研究。利用现有实验设备进行了宽带雷达的原理性设计研究，主要包括线性调频、步进频、相位编码等复杂发射信号的选择与生成，宽带回波信号的接收与脉冲压缩等处理算法方面的工作。在实验方案基础上完成了用于大气边界层探测的双天线固态发射机宽带雷达样机制作。并对大气边界层内的某些特殊目标进行了数值仿真研究，为检验雷达对边界层目标的探测结果，对目标所处地面、大气环境要素进行了小型化探测仪器的研制。初步试验结果表明宽带雷达可用于大气边界层内气象目标和农业昆虫等非气象目标的精细探测。