CN105158763A - 基于连续波体制的气象雷达系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于连续波体制的气象雷达系统及其控制方法，所述系统包括：发射分机，用于将来自接收分机的线性调频连续波信号进行放大处理后得到连续波发射信号，并将该信号输出到发射天线模块；接收分机，用于输出线性调频连续波信号到发射分机，以及接收来自接收天线模块的气象回波信号，并对该信号进行变频放大处理后输出到数字处理分机；发射天线模块，用于发射连续波发射信号；接收天线模块，用于接收气象回波信号；数字处理分机，用于对来自接收分机的信号进行信号处理得到气象数据信息，同时对雷达系统状态进行指令控制；本发明基于连续波体制，发射信号采用连续波信号，相对于脉冲体制雷达其距离分辨率更高，特别适用于精细化气象探测。

Description

基于连续波体制的气象雷达系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及气象雷达领域，具体涉及一种基于连续波体制的气象雷达系统以及气象雷达系统控制方法。

背景技术

在测量降水云或降水在各高度层强度、垂直速度、谱宽信息的地基遥感系统中，气象雷达通常采用脉冲体制雷达，但是由于受到发射脉冲宽度的限制，脉冲雷达的距离分辨率较低，不适用于精细化气象探测，也难以得到较为精确的气象探测数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于连续波体制的气象雷达系统及其控制方法，本气象雷达系统的距离分辨率高，相对于传统的脉冲体制气象雷达，在精细化气象探测方面优势明显。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于连续波体制的气象雷达系统，所述系统包括如下组成部分：

发射分机，用于接收来自接收分机的线性调频连续波信号并将该信号进行放大处理后得到连续波发射信号，并将连续波发射信号输出到发射天线模块；

接收分机，用于输出线性调频连续波信号到发射分机，以及接收来自接收天线模块的气象回波信号，并对所述气象回波信号进行变频放大处理后输出到数字处理分机；

发射天线模块，用于发射连续波发射信号；

接收天线模块，用于接收气象回波信号；

数字处理分机，用于对来自接收分机的模拟信号进行信号处理得到气象数据信息，同时对雷达系统状态进行指令控制。

进一步的，所述气象雷达系统还包括显示处理终端分机，用于对所述气象数据信息进行处理得到气象产品信息，并显示所述气象产品信息。

优选的，所述发射天线模块包括发射天线、第一馈源、第一屏蔽筒和第一天线罩，所述第一屏蔽筒和第一天线罩设置于所述发射天线上方；

所述接收天线模块包括接收天线、第二馈源、第二屏蔽筒和第二天线罩，所述第二屏蔽筒和第二天线罩设置于所述接收天线上方。

优选的，所述数字处理分机包括信号处理分机和监控模块；所述信号处理分机主要用于将来自接收分机的模拟信号进行信号处理得到气象数据信息并将所述气象数据信息输送到显示处理终端分机；所述监控模块用于对发射分机、接收分机、信号处理分机和显示处理终端分机进行指令控制、数据传输和故障采集。

优选的，所述发射分机包括：

发射机，用于接收来自接收分机的线性调频连续波信号并将该信号输送到前级功率放大器；

前级功率放大器和末级功率放大器，用于将所述线性调频连续波信号依次经过前级功率放大器和末级功率放大器进行放大处理后得到连续波发射信号，并将所述连续波发射信号输出到发射天线模块；

所述接收分机包括：

频率源,用于发送时钟信号给数字波形产生器；

数字波形产生器，用于接收频率源发送的时钟信号并在数字处理分机的指令控制下生成正斜率线性调频信号并将所述正斜率线性调频信号输出到上变频器；

上变频器和调制放大组件，用于将所述正斜率线性调频信号依次经上变频器和调制放大组件进行变频、放大后得到线性调频连续波信号，并将所述线性调频连续波信号输送给发射机；

低噪声放大器，用于将来自接收天线模块的气象回波信号进行低噪声放大并将放大后的信号输送给下变频器；

下变频器，用于将放大后的信号进行变频处理得到中频回波信号，并将所述中频回波信号输出到数字处理分机。

优选的，所述发射机为固态发射机。

优选的，所述接收分机还包括稳幅放大器、数控衰减器和标定开关，所述稳幅放大器的输入端接上变频器的一个输出端，所述稳幅放大器的输出端接数控衰减器的输入端，所述数控衰减器的输出端接标定开关的输入端，所述标定开关的输出端与所述低噪声放大器的输入端相连。

本发明还提供了一种基于连续波体制的气象雷达系统的控制方法，其包括如下步骤：

频率源和数字波形产生器产生正斜率线性调频信号，所述正斜率线性调频信号依次经上变频器、调制放大组件处理后得到线性调频的射频激励信号即线性调频连续波信号并发送给发射机，所述线性调频连续波信号依次经过前级功率放大器和末级功率放大器放大后得到连续波发射信号，所述连续波发射信号经发射天线模块辐射出去；

接收天线模块所接收到的气象回波信号经低噪声放大器放大后送给下变频器处理得到中频回波信号，所述中频回波信号输送至数字处理分机，数字处理分机对所述中频回波信号进行处理得到差频回波信号，所述差频回波信号依次经过加窗处理和FFT处理后得到各距离库的回波线性功率谱密度分布，对各距离库的回波线性功率谱密度分布进行谱平均处理和滤波处理后，再进行参数估计即可得到各距离库的强度、速度和谱宽数据；

所述连续波发射信号的发送和气象回波信号的接收同步进行。

进一步的，所述中频回波信号的具体处理步骤如下：

将所述中频回波信号进行A/D转换得到回波数字信号；

将所述回波数字信号进行相位检波得到I/Q数据；

将所述I/Q数据进行去调频处理，再通过距离匹配滤波器得到差频回波信号即差频回波数据；

对所述差频回波数据进行加窗处理；

对经过加窗处理的差频回波数据进行第一维FFT处理，得到回波的距离分布特性；

对所述回波的距离分布特性进行第二维FFT处理，得到各距离库的回波线性功率谱密度分布；

对所述各距离库的回波线性功率谱密度分布进行非相干频谱积累；

对经过非相干频谱积累处理的各距离库的回波线性功率谱密度分布进行插入式滤波处理；

对各距离库的回波线性功率谱密度分布采用滑窗法进行谱峰搜寻，以搜寻到的谱峰位置为中心向两边扩展设定范围进行矩参数计算，得到各距离库的强度、速度和谱宽数据。

优选的，所述线性调频连续波信号为线性调频锯齿连续波信号。

本发明的有益效果如下：

1)本发明的气象雷达基于连续波体制，发射信号采用连续波信号，相对于脉冲体制雷达其距离分辨率更高，特别适用于精细化气象探测。

2)本发明具有峰值功率低、距离分辨率高、探测盲区短等技术特点，在精细化气象探测上优势明显。

附图说明

图1是本发明气象雷达系统的一个实施例的原理框图；

图2是本发明气象雷达系统的一个实施例的原理框图；

图3是本发明气象雷达系统的一个实施例的原理框图；

图4是本发明气象雷达系统的一个实施例的设备外形示意图；

图5是本发明控制方法的一个实施例的时序关系图；

图6是本发明控制方法的一个实施例中回波信号处理方法的结构流程图；

图7是本发明控制方法的一个实施例中回波信号处理方法的结构流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的一种基于连续波体制的气象雷达系统，所述系统包括：

发射分机300，用于接收来自接收分机400的线性调频连续波信号并将该信号进行放大处理后得到连续波发射信号，并将连续波发射信号输出到发射天线模块100；

接收分机400，用于输出线性调频连续波信号到发射分机300，以及接收来自接收天线模块200的气象回波信号，并对所述气象回波信号进行变频放大处理后输出到数字处理分机500；

发射天线模块100，用于发射连续波发射信号；

接收天线模块200，用于接收气象回波信号；

数字处理分机500，用于对来自接收分机的模拟信号进行信号处理得到气象数据信息，同时对雷达系统状态进行指令控制。

进一步的，如图2所示，在本发明气象雷达系统的其他优选实施例中还可以包括显示处理终端分机700，用于对所述气象数据信息进行处理得到气象产品信息，并显示所述气象产品信息。在实际应用中，数字处理分机500和显示处理终端分机700可以通过路由器相连，完成内部数据及控制信号传递，显示处理终端分机700可以采用高性能的计算机，不仅可以完成气象产品信息的实时显示工作，还可以参与气象雷达系统的指令控制，原始数据的采集、融合、数据预处理等工作，还可以提供用户需要的全程谱数据和强度、速度、谱宽信息，可以浏览各种非实时数据。

如图2所示，在本发明气象雷达系统的其他优选实施例中，数字处理分机的信号处理功能和指令监控功能可以通过信号处理分机501和监控模块502分别实现，信号处理分机501主要用于将来自接收分机的模拟信号进行信号处理得到气象数据信息，监控模块502主要用于对雷达系统状态进行指令控制和故障采集。当然，信号处理分机501和监控模块502也可以如图1所示那样都集成到数字处理分机500中。

具体的，在实际应用中，信号处理分机501、监控模块502和显示处理终端分机700可以通过路由器相连，完成内部数据及控制信号传递，系统也可通过该路由器共享系统数据产品。接收分机400通过波纹同轴电缆和接收天线模块相200连接。发射分机300通过波纹同轴电缆和发射天线模块100相连接。

在本发明气象雷达系统的某些优选实施例中，所述发射天线模块包括发射天线、第一馈源、第一屏蔽筒和第一天线罩，所述第一屏蔽筒和第一天线罩设置于所述发射天线上方；

所述接收天线模块包括接收天线、第二馈源、第二屏蔽筒和第二天线罩，所述第二屏蔽筒和第二天线罩设置于所述接收天线上方。

所述发射天线和所述接收天线采用收发分置的双抛物面天线，并采取屏蔽筒的隔离技术，发射天线和接收天线之间的隔离度在90dB以上。

具体的，在实际应用中，如图4所示，所述发射天线和接收天线可以设置于同一个平台上，所述的平台上设有刚性骨架，刚性骨架按照可移动式设计，安装有雷达系统的所有设备。发射天线和接收天线均安装有天线调平装置，通过调节可以使两个天线处于同一水平面。

由于本气象雷达系统采用的连续波体制，发射信号的同时接收信号，因此设计收发分置双天线形式。雷达系统设备外观图如图4所示，在图中可以看到，发射天线和接收天线独立存在，二者均安装在平台骨架上，可以通过调平装置将天线调节在同一个水平面。为了防止发射信号的泄露，严重的发射泄露功率会导致接收分机阻塞，发射分机的噪声和杂散泄露会使接收分机噪底恶化，而且天线的低仰角副瓣接收到的地形杂波会对系统产生严重影响，因此本发明的天线装置设计成一个高隔离度低远区副瓣的天线系统，并采用屏蔽筒的结构进一步降低低仰角副瓣。

如图3所示，在本发明气象雷达系统的某些优选实施例中，所述发射分机包括：

发射机301，用于接收来自接收分机的线性调频连续波信号并将该信号输送到前级功率放大器302；

前级功率放大器302和末级功率放大器303，用于将所述线性调频连续波信号进行放大处理后得到连续波发射信号，并将所述连续波发射信号输出到发射天线模块100；

所述接收分机包括：

频率源401，用于发送时钟信号给数字波形产生器402；

数字波形产生器402，接收频率源401发送的时钟信号并在数字处理分机500的指令控制下生成正斜率线性调频信号并将所述正斜率线性调频信号输出到上变频器403；

上变频器403和调制放大组件404，用于将所述正斜率线性调频信号变频、放大后得到线性调频连续波信号，并将所述线性调频连续波信号输送给发射机301；

低噪声放大器405，用于将来自接收天线模块200的气象回波信号进行低噪声放大并将放大后的信号输送给下变频器406；

下变频器406，用于将放大后的信号进行变频处理得到中频回波信号，并将所述中频回波信号输出到数字处理分机500。

本发明气象雷达系统优选实施例的产品数据时空分辨率高，探测精细。其中，空间分辨率可达到15m，时间分辨率可达到1s，而且探测盲区短，无需补盲脉冲。由于发射和接收同时工作，理论上没有探测盲区。

优选的，在本发明气象雷达系统的某些优选实施例中，所述发射机为固态发射机。采用全固态发射机，可靠性高，在占空比100％的情况下，发射功率达到150W。

进一步的，所述接收分机还包括：

稳幅放大器、数控衰减器和标定开关，所述稳幅放大器的输入端接上变频器403的一个输出端，所述稳幅放大器的输出端接数控衰减器的输入端，数控衰减器的输出端接标定开关，所述标定开关的输出端与所述低噪声放大器405的输入端相连，所述标定开关用于选择是否进入标定模式。

接收分机可以分为工作模式和标定模式。在工作模式下，频率源401和数字波形产生器402生成的正斜率线性调频信号经上变频器403和调制放大组件404处理后得到线性调频连续波信号，所述线性调频连续波信号输送至发射机301；在标定模式下，数字波形产生器402产生中频标定信号经上变频器403处理后，另外耦合一路射频信号经过稳幅放大器、数控衰减器，最后从标定开关经过低噪声放大器405、下变频器406馈入数字处理分机500，该标定信号对气象雷达系统零距离、回波强度、距离匹配滤波器幅频特性、速度等进行标定。标定的结果送给显示处理终端分机，用来对处理结果进行订正。

相应的，本发明还提供了一种基于连续波体制的气象雷达系统的控制方法，本控制方法详述如下：

1)发射信号

频率源401发送信号至数字波形产生器402产生正斜率线性调频信号，所述正斜率线性调频信号依次经上变频器403、调制放大组件404处理后得到线性调频的射频激励信号送给发射机301，此线性调频的射频激励信号依次经过前级功率放大器302和末级功率放大器303放大后所得到的发射信号送给发射天线模块100辐射出去；

2)接收信号

接收天线模块200接收到的气象回波信号经低噪声放大器405放大后送给下变频器406处理得到中频回波信号，所述中频回波信号发送至数字处理分机500(或者数字处理分机500中的信号处理分机501)，数字处理分机500完成对中频回波信号的A/D采样、相位检波、数字去调频，经过前述处理后的信号再经距离匹配滤波处理后得到差频回波信号，所述差频回波信号依次经过加窗处理和FFT处理后得到各距离库的回波线性功率谱密度分布，对各距离库的回波线性功率谱密度分布进行谱平均处理和滤波处理后，再进行参数估计即可得到各距离库的强度、速度和谱宽数据；所述各距离库的强度、速度和谱宽数据最后发送至显示处理终端分机700处。

需要指出的是，上述发射信号和接收信号的过程是同时进行的，不存在先后之分。

优选的，如图6所示，在接收信号时，本发明实施例中，数字处理分机500对中频回波信号处理方法包括以下步骤：

步骤51：将接收分机400送回来的中频回波信号进行A/D转换得到回波数字信号；

步骤52：将所述回波数字信号进行相位检波得到I/Q数据；NCO(数字控制振荡器)将产生和发射波形同步的调频信号，与A/D转换后的回波数字信号进行相位检波；

步骤53：将所述I/Q数据进行数字去调频处理，再通过距离匹配滤波器得到差频回波信号即差频回波数据；具体可以采用NCO和DDS(数字波形产生器)同步的调频信号完成去调频处理，匹配滤波带宽与距离量程有关，可参见现有技术；距离匹配滤波器的主要作用是抑制量程外的差频信号，避免在第一维FFT处理时回波距离折叠而产生虚假目标。

步骤54：对所述差频回波数据进行加窗处理；

步骤55：对经过加窗处理的差频回波数据进行第一维FFT处理，得到回波的距离分布特性；

步骤56：对所述回波的距离分布特性进行第二维FFT处理，得到各距离库的回波线性功率谱密度分布；

步骤57：对所述各距离库的回波线性功率谱密度分布进行谱平均处理；

步骤58：对经过非相干频谱积累处理的各距离库的回波线性功率谱密度分布进行地杂波滤波处理；

步骤59：对经过谱平均处理和滤波处理后的回波线性功率谱密度分布进行参数估计，得到各距离库的强度、速度和谱宽数据，所述各距离库的强度、速度和谱宽数据即为基本产品数据。

优选的，步骤54的加窗处理过程中执行用户事先从预设的若干不同副瓣抑制度的窗函数中选择的一种或两种窗函数。

云、雨等气象目标的强度变化很大，再加上距离因子的作用，回波强度变化很大，且气象目标强度随高度变化的梯度也很大，对于连续波体制的气象雷达，为了尽可能地避免第一维FFT泄漏产生虚假目标而影响探测精度，需要进行精心的加权设计以抑制FFT的副瓣泄漏。经典的加窗函数有矩形窗、hann窗、hamm窗和blackman窗等，但是这些窗函数的副瓣抑制度是固定的。对于雷达探测不同时段和地点，以及不同目标条件下缺乏适应性和灵活性，加窗会导致主瓣展宽，而影响系统的距离分辨率性能。为了较好地兼顾副瓣抑制性能和距离分辨率，同时也是为了适应不同的天气情况，本实施例拟采用优化的窗函数(采用迭代搜寻算法设计)，并提供从30dB～65dB的副瓣抑制性能的窗函数供用户选择。工作人员在实际工作时可以根据所述气象强度随高度的变化情况选择窗函数，比如在气象强度随高度变化平缓时，可以采用较低副瓣抑制度的窗函数，而气象强度随高度变化剧烈时，为保证测量精度，可以采用高副瓣抑制度的窗函数。

实际应用中，预设了不加窗、-30dB、-42dB、-55dB四种距离窗函数，以及四种经典窗函数，即矩形窗、hann窗、hamm窗和blackman窗。用户可以从上述窗函数中选择一种或者两种或者更多种窗函数进行加窗处理。加窗处理时既可以是单纯的距离窗函数，也可以是距离窗函数和经典窗函数的结合。

优选的，步骤57的所述谱平均处理采用非相干频谱积累。

优选的，步骤58的对回波线性功率谱进行地杂波滤波处理时采用插入式滤波处理的方式。

基于连续波体制的气象雷达系统的天线波束垂直指向天空，一般情况下大气的垂直运动速度较小，因此气象回波频谱会和地杂波谱部分重叠，如果简单的进行杂波谱移除，会导致气象回波功率损失，导致存在较大的强度测量误差，因此必须对回波功率进行补偿，本实施例的算法采用插入式滤波的方式进行强度补偿，分为固定凹口和自适应凹口的两种形式的插入式滤波器。

优选的，所述参数估计的步骤包括：

对各距离库的回波线性功率谱密度分布采用滑窗法进行谱峰搜寻；

以搜寻到的谱峰位置为中心向两边扩展设定范围进行进行矩参数计算。

优选的，所述回波信号处理方法还包括以下步骤：

利用最大集合法，对集合内的各距离库的强度、速度、谱宽数据，进行线性平均，减小数据方差；

根据距离匹配滤波器幅频特性及强度定标结果进行回波功率修正。

后级数据处理需要大量的积累来提取淹没在接收分机热噪声内部的信号，在数据质量控制上采取一致性平均的方法。一致性平均又叫最大集合平均，以垂直气流的一致性平均方法为例，先设定一致性窗口宽度，将离散的样本剔除，落入该窗宽范围内的样本进行平均得到输出结果，这样可以进一步降低处理结果的方差，提高精度。同时采用质量控制的方法，当落入窗宽内的样本数量过少，即意味回波离散度太大，信噪比过低，处理结果无效。

上述回波信号处理方法的优选的实施例请参照图7，包括以下步骤：

步骤501：将接收分机送回来的中频回波信号进行A/D转换得到回波数字信号；

步骤502：将所述回波数字信号进行相位检波得到I/Q数据；

步骤503：将所述I/Q数据进行去调频处理，再通过距离匹配滤波器得到差频回波数据；

步骤504：对所述差频回波数据进行加窗处理；

步骤505：对经过加窗处理的差频回波数据进行第一维FFT处理，得到回波的距离分布特性；

步骤506：对所述回波的距离分布特性进行第二维FFT处理，得到各距离库的回波线性功率谱密度分布；

步骤507：对所述各距离库的回波线性功率谱密度分布进行非相干频谱积累；

步骤508：对回波线性功率谱密度分布进行插入式滤波处理；

步骤509：对各距离库的回波线性功率谱密度分布采用滑窗法进行谱峰搜寻；

步骤510：以搜寻到的谱峰位置为中心向两边扩展设定范围进行进行矩参数计算，避免在整个频域范围内计算矩参数，提高灵敏度，并得到各距离库的强度、速度、谱宽数据；

步骤511：利用最大集合法，对集合内的各距离库的强度、速度、谱宽数据进行线性平均，减小数据方差，并起到质量控制作用；

步骤512：根据距离匹配滤波器幅频特性及强度定标结果进行回波功率修正；

步骤513：二次产品处理。

经过步骤512得到基本产品数据后还可以执行二次产品处理，进一步完善产品信息。

在实际应用中，步骤501～步骤506由信号处理分机501执行，步骤507～步骤513由显示处理终端分机700执行。回波线性功率谱通过千兆网传输到显示处理终端分机700，显示处理终端分机700依次经过谱平均处理和地杂波滤波处理，最后进行参数估计得到各距离库强度、速度、谱宽数据，并最终将产品显示给用户。

显示处理终端分机700负责雷达系统的控制、管理和基数据产品的生成和显示等功能，是雷达直接面向用户的窗口。用户通过显示处理终端分机700可以实施对雷达状态控制操作、故障监测和定位，并通过对雷达获取的基本数据的运算处理，完成气象要素的强度、径向速度和谱宽等基本产品的实时显示、非实时显示及原始数据存储等。

优选的，所述线性调频连续波信号为线性调频锯齿连续波信号。

本发明由发射天线模块发射连续波信号；接收信号的接收分机400则采用同步触发的方法进行采样，延迟第一时间间隔，对应相应的量程；

接收信号采样门套宽度为第二时间间隔，第二时间间隔与有效调频带宽相对应。

所述第一时间间隔的设置对应相应的量程，所述第二时间间隔的设置对应有效的调频带宽。例如量程为15km时，第一时间间隔可以为100us，有效调频带宽为5MHz时，第二时间间隔可以为500us。

优选的，本发明的雷达系统可以设有常规、增程和高分辨三种模式，常规模式可以探测量程为15km的气象数据，距离分辨率为30m；增程模式可以探测量程为24km的气象数据，距离分辨率为30m；高分辨模式可以探测量程为12km的气象数据，距离分辨率为15m。本发明的雷达系统不同的模式配置对应的系统时序，可以在终端显示界面一键设置。

本发明控制方法的优选实施例请参照图5，以正常工作模式为例，探测距离为15km，距离分辨率为30m，发射信号采用斜率为0.01MHz/us，重复周期为600us的线性调频连续波信号，接收信号采用同步触发用来同步接收信号采样起始，延迟100us对应15km的量程，接收信号采样门套宽度为500us，以保证5MHz的有效调频带宽。

优选的，在本发明控制方法的某些优选实施例中，所述线性调频连续波信号为线性调频锯齿连续波信号。

线性调频连续波体制的气象雷达系统在波形的设计上，可以采用三角波或锯齿波。对于点目标而言，两种波形通过相应的算法都能得到目标的距离和径向速度，但是三角波由于是通过运动目标对正负斜率产生的不同差频进行运算得到多普勒速度，因此存在目标配对问题。气象目标属于体目标，目标内的粒子很难进行配对处理，因此作为气象目标探测，波形设计只能选用锯齿波形式。

采用上述控制方法的气象雷达系统，由于发射和接收同时工作，理论上没有探测盲区。

需要说明的是，在实际使用中，本发明气象雷达系统的优选实施例的信号处理器可以以通用和专用的超大规模集成电路为基础进行设计，采用高集成、高精度、高效率、高可靠和低功耗的FPGA，针对连续波体制的特殊性，采取先进的算法和最新的DSP技术，完成回波的运算处理。信号处理器通过千兆网络与监控模块、终端显示系统进行指令和数据的传输。

本发明主要用于气象领域，主要用于测量15～30m高度分层的降水云及降水回波的线性功率谱密度信息，能实时探测0.2～24km高度以下的降水云或降水在各高度层的强度、垂直速度和谱宽信息。同时也可以应用在民航、农业、水利以及大气物理研究等领域。

Claims (10)

1.一种基于连续波体制的气象雷达系统，其特征在于，所述系统包括如下组成部分：

发射分机，用于接收来自接收分机的线性调频连续波信号并将该信号进行放大处理后得到连续波发射信号，并将连续波发射信号输出到发射天线模块；

接收分机，用于输出线性调频连续波信号到发射分机，以及接收来自接收天线模块的气象回波信号，并对所述气象回波信号进行变频放大处理后输出到数字处理分机；

发射天线模块，用于发射连续波发射信号；

接收天线模块，用于接收气象回波信号；

数字处理分机，用于对来自接收分机的模拟信号进行信号处理得到气象数据信息，同时对雷达系统状态进行指令控制。

2.根据权利要求1所述的气象雷达系统，其特征在于，所述气象雷达系统还包括显示处理终端分机，用于对所述气象数据信息进行处理得到气象产品信息，并显示所述气象产品信息。

3.根据权利要求1所述的气象雷达系统，其特征在于，所述发射天线模块包括发射天线、第一馈源、第一屏蔽筒和第一天线罩，所述第一屏蔽筒和第一天线罩设置于所述发射天线上方；

所述接收天线模块包括接收天线、第二馈源、第二屏蔽筒和第二天线罩，所述第二屏蔽筒和第二天线罩设置于所述接收天线上方。

4.根据权利要求2所述的气象雷达系统，其特征在于，所述数字处理分机包括信号处理分机和监控模块；所述信号处理分机主要用于将来自接收分机的模拟信号进行信号处理得到气象数据信息并将所述气象数据信息输送到显示处理终端分机；所述监控模块用于对发射分机、接收分机、信号处理分机和显示处理终端分机进行指令控制、数据传输和故障采集。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的气象雷达系统，其特征在于，所述发射分机包括：

发射机，用于接收来自接收分机的线性调频连续波信号并将该信号输送到前级功率放大器；

前级功率放大器和末级功率放大器，用于将所述线性调频连续波信号依次经过前级功率放大器和末级功率放大器进行放大处理后得到连续波发射信号，并将所述连续波发射信号输出到发射天线模块；

所述接收分机包括：

频率源,用于发送时钟信号给数字波形产生器；

数字波形产生器，用于接收频率源发送的时钟信号并在数字处理分机的指令控制下生成正斜率线性调频信号并将所述正斜率线性调频信号输出到上变频器；

上变频器和调制放大组件，用于将所述正斜率线性调频信号依次经上变频器和调制放大组件进行变频、放大后得到线性调频连续波信号，并将所述线性调频连续波信号输送给发射机；

低噪声放大器，用于将来自接收天线模块的气象回波信号进行低噪声放大并将放大后的信号输送给下变频器；

下变频器，用于将放大后的信号进行变频处理得到中频回波信号，并将所述中频回波信号输出到数字处理分机。

6.根据权利要求5所述的气象雷达系统，其特征在于，所述发射机为固态发射机。

7.根据权利要求5所述的气象雷达系统，其特征在于，所述接收分机还包括稳幅放大器、数控衰减器和标定开关，所述稳幅放大器的输入端接上变频器的一个输出端，所述稳幅放大器的输出端接数控衰减器的输入端，所述数控衰减器的输出端接标定开关的输入端，所述标定开关的输出端与所述低噪声放大器的输入端相连。

8.一种根据权利要求5～7任一项所述基于连续波体制的气象雷达系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

频率源和数字波形产生器产生正斜率线性调频信号，所述正斜率线性调频信号依次经上变频器、调制放大组件处理后得到线性调频的射频激励信号即线性调频连续波信号并发送给发射机，所述线性调频连续波信号依次经过前级功率放大器和末级功率放大器放大后得到连续波发射信号，所述连续波发射信号经发射天线模块辐射出去；

接收天线模块所接收到的气象回波信号经低噪声放大器放大后送给下变频器处理得到中频回波信号，所述中频回波信号输送至数字处理分机，数字处理分机对所述中频回波信号进行处理得到差频回波信号，所述差频回波信号依次经过加窗处理和FFT处理后得到各距离库的回波线性功率谱密度分布，对各距离库的回波线性功率谱密度分布进行谱平均处理和滤波处理后，再进行参数估计即可得到各距离库的强度、速度和谱宽数据；

所述连续波发射信号的发送和气象回波信号的接收同步进行。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述中频回波信号的具体处理步骤如下：

将所述中频回波信号进行A/D转换得到回波数字信号；

将所述回波数字信号进行相位检波得到I/Q数据；

将所述I/Q数据进行去调频处理，再通过距离匹配滤波器得到差频回波信号即差频回波数据；

对所述差频回波数据进行加窗处理；

对经过加窗处理的差频回波数据进行第一维FFT处理，得到回波的距离分布特性；

对所述回波的距离分布特性进行第二维FFT处理，得到各距离库的回波线性功率谱密度分布；

对所述各距离库的回波线性功率谱密度分布进行非相干频谱积累；

对经过非相干频谱积累处理的各距离库的回波线性功率谱密度分布进行插入式滤波处理；

对各距离库的回波线性功率谱密度分布采用滑窗法进行谱峰搜寻，以搜寻到的谱峰位置为中心向两边扩展设定范围进行矩参数计算，得到各距离库的强度、速度和谱宽数据。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述线性调频连续波信号为线性调频锯齿连续波信号。