FI78568C

FI78568C - Radarpolarimeter

Info

Publication number: FI78568C
Application number: FI852921A
Authority: FI
Inventors: Anatoly Petrovich Ivannikov; Jury Vasilievich Panteleev; Alexandr Vasilievich Kochin
Original assignee: Ivannikov Anatoly P; Jury Vasilievich Panteleev; Alexandr Vasilievich Kochin
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1989-08-10
Also published as: FI852921A0; FI852921L; FI78568B

Description

1 785681 78568

TutkapolarimetriTutkapolarimetri

Keksintö koskee tutkatekniikkaa, nimenomaan säätut-kaa, ja erityisesti tutkapolarimetrejä.The invention relates to radar technology, in particular to tuners, and in particular to radar polarimeters.

5 Keksintöä voidaan hyödyntää parhaiten pilvien ja sateen mikrofysikaalisten ominaisuuksien analysoinnissa tutkipolarointimenetelmillä myrskyvaroituksen, raevahin-kojen estämisen, sädemäärän mittaamisen ynnä muun ollessa kyseessä.The invention can be best utilized in the analysis of the microphysical properties of clouds and rain by radar polarization methods in the case of storm warning, prevention of grain damage, measurement of radius, etc.

10 Polarointimenetelmiä voidaan käyttää meteorologias sa määritettäessä jääkiteiden ja raehiukkasten esiintymistä, arvioitaessa pisaroiden keskimääräistä kokoa ja todettaessa monia muita vastaavia olosuhteita, jotka liittyvät pilviin ja sateeseen. Tätä varten on käytettävä polarimet-15 riä, joka mahdollistaa depolaroitumisen, heijastuvuuden ja differentiaaliheijastuvuuden mittaamisen nopeasti ja tehokkaasti mainittujen tietojen näkyessä tällöin tutkan kuvaputkissa.10 Polarization methods can be used in meteorology to determine the presence of ice crystals and hail particles, to estimate the average droplet size, and to identify many other similar conditions associated with clouds and rainfall. For this purpose, a polarimeter-15 must be used, which makes it possible to measure depolarization, reflectivity and differential reflectance quickly and efficiently, the said data then appearing in the radar image tubes.

Käytännön tilanteissa käyttäjän on vaikea määrittää 20 pilven kehitysvaihetta, koska hänen käytettävänään on suuri määrä parametrejä. Sen vuoksi polarimetri on varustettava logiikkayksiköllä, joka esittää tutkan kuvaputkessa rakeiden muodostumispaikat, suuria pisaroita käsittävät kohdat pilvessä tai muita parametrejä tunnistusalgoritmistä riip-25 puen.In practical situations, it is difficult for a user to determine 20 stages of cloud development because he has a large number of parameters at his disposal. Therefore, the polarimeter must be equipped with a logic unit that shows the locations of granule formation in the radar image tube, the locations of large droplets in the cloud, or other parameters depending on the detection algorithm.

Jo ennestään tunnetaan polarimetri säätutkaa varten tutkasignaalin polarointi parametrien määrittämiseksi. Tutka käsittää sarjaan kytketyn yksikön, joka muuttaa säteil-tyjen ja vastaanotettujen sähkömagneettisten aaltojen pola-30 roinnin, kaksi logaritmivastaanotinta, joissa on yksikanavaiset, niiden ulostuloihin yhdistetyt integraattorit mainittujen integraattorien ulostulojen ollessa yhdistetty piir-tureihin. Polaroinnin muutosyksikössä vastaanotettu aalto jakautuu kahdeksi pystysuoraksi komponentiksi, ja piirturi 2 78568 rekisteröi sen, kun se on vahvistettu vastaanottimissa ja sen keskiarvo määrätty esiasetusalueella.A polarimeter for weather radar is already known to determine the parameters of a radar signal. The radar comprises a unit connected in series which converts the Pola-30 of the emitted and received electromagnetic waves, two logarithmic receivers with single-channel integrators connected to their outputs, the outputs of said integrators being connected to the plotters. The wave received at the polarization change unit is divided into two vertical components, and is recorded by the plotter 2 78568 when it is amplified at the receivers and averaged over a predetermined range.

Tutkittavan kohteen polarointiparametrit voidaan laskea vasta sitten, kun piirturin kortit on käsitelty.The polarization parameters of the object to be examined can only be calculated after the plotter cards have been processed.

5 Näin saatuja tietoja ei siis voida saada käyttöön välittömästi, koska niiden käsittely vie huomattavasti aikaa siitä huolimatta, että sitä sovelletaan vain yhteen pisteeseen. Lisäksi mittausten tarkkuus on riittämätön, koska vastaanotetun signaalin koko dynaaminen alue rekisteröikö dään piirturin korttiin. Puheena olevan polarimetrin toinen epäkohta on, että saatujen tietojen käsittelyä varten joudutaan käyttämään lisähenkilökuntaa.5 The information thus obtained cannot therefore be made available immediately, since it takes considerable time to process, even though it applies to only one point. In addition, the accuracy of the measurements is insufficient because the entire dynamic range of the received signal is recorded on the plotter card. Another disadvantage of the polarimeter in question is that additional staff have to be used to process the data received.

Toinen aikaisempi polarimetri käsittää sarjaan yhdistetyn yksikön säteiltyjen ja vastaanotettujen sähkömag-X5 neettisten aaltojen polaroinnin muuttamiseksi, logaritmi-vastaanottimen, videosignaalikytkimen, integraattoreita ja depolarointimittarin sisääntuloon yhdistetyn vähennysyksi-kön. Lähettimen synnyttämien sähkömagneettisten värähtelyjen energia säteilee polaroinnin ollessa jatkuvaa. Kohtees-20 ta heijastuneet sähkömagneettiset aallot tulevat polaroinnin muutosyksikköön, jossa pölarointi muuttuu vuorotellen ottamaan vastaan yhdensuuntaista tai kohtisuoraa polaroin-tia tasatahdissa liipaisupulssien kanssa. Polaroinnin muu-tosyksikön ulostulosta signaali tulee logaritmivastaanotti-25 meen ulostulojännitteen ollessa tällöin verrannollinen syöt-tötehon logaritmiin. Tämä tilanne mahdollistaa yhteenlaskuja vähennysyksiköiden käyttämisen sitten tapahtuvaan signaalien kertomiseen tai jakamiseen. Videosignaalikytkin toimii synkronisesti polaroinnin vaihtokytkimen kanssa niin, 30 että jännite, joka on verrannollinen kaikusignaalin yhdensuuntaiseen säteiltyyn komponenttiin, esiintyy muutosyksikön ulostuloon yhdistetyssä toisessa integraattorissa ja kohtisuoraan komponenttiin verrannollinen jännite syntyy toisessa integraattorissa. Tästä johtuen integraattoreihin yhdis-35 tetyn vähennysyksikön ulostulossa oleva jännite on verran- 3 78568 nollinen kaikusignaalin kohtisuorien komponenttien poikkeamaan. Näin ollen vähennysyksikön ulostuloon yhdistetty piirturi rekisteröi depolarointiarvon.Another prior Polarimeter comprises a unit connected in series to change the polarization of the emitted and received electromagnetic X5 magnetic waves, a logarithm receiver, a video signal switch, integrators and a subtraction unit connected to the input of the depolarization meter. The energy of the electromagnetic vibrations generated by the transmitter radiates when the polarization is continuous. The electromagnetic waves reflected at the target 20 come to a polarization change unit, where the polarization alternates to receive parallel or perpendicular polarization in synchronism with the trigger pulses. The signal from the output of the polarization conversion unit enters the logarithmic receiver-25, the output voltage being then proportional to the logarithm of the input power. This situation allows the additions of subtraction units to then be used to multiply or divide the signals. The video signal switch operates synchronously with the polarization changeover switch so that a voltage proportional to the parallel radiated component of the echo signal occurs in the second integrator connected to the output of the conversion unit and a voltage proportional to the perpendicular component is generated in the second integrator. As a result, the voltage at the output of the subtraction unit connected to the integrators is proportional to the deviation of the perpendicular components of the echo signal. Thus, the plotter connected to the output of the subtraction unit registers the depolarization value.

Mainittua polarimetriä käyttämällä mitattu depola-5 rointiarvo on virheellinen, koska sellaisilla alueilla, joissa kohtisuora komponentti on pienempi kuin vastaanottimen häiriötaso, se vähennetään peruskomponenttisignaalista, mikä aiheuttaa depolarointiarvon virheellisen mittaamisen. Lisäksi, kun lähetykseen käytetään jatkuvaa polarointia, pu-10 heena oleva polarimetri ei saa sellaista tärkeää parametriä kuin differentiaaliheijastuvuus. Lisäksi monet muut erikoistehtävät vaativat, että tutkittavien kohteiden heijastuvuus mitataan suurella tarkkuudella, mikä edellyttää tutkan jännitteen tarkistuslaitteen yhdistämistä mainittuun ai-15 kaisempaan polarimetriin.The depolation value measured using said polarimeter is erroneous because in areas where the perpendicular component is smaller than the interference level of the receiver, it is subtracted from the basic component signal, which causes an erroneous measurement of the depolarization value. In addition, when continuous polarization is used for transmission, the polarimeter in pu-10 does not receive such an important parameter as differential reflectivity. In addition, many other special tasks require that the reflectivity of the objects to be examined be measured with high accuracy, which requires the connection of a radar voltage checking device to said prior art polarimeter.

Käsiteltävän keksinnön eräänä tavoitteena on saada aikaan sellainen tutkipolarimetri, joka mahdollistaa pilvien ja sateen mikrofysikaalisten ominaisuuksien määrittämisen suuremmalla tarkkuudella mittaamalla sääkohteista 20 heijastuneiden tutkasignaalien lisäparametrejä.It is an object of the present invention to provide a radar polarimeter that allows the microphysical properties of clouds and rain to be determined with greater accuracy by measuring additional parameters of radar signals reflected from weather objects.

Edellä mainittuun tavoitteeseen päästään kehittämällä tutkaa varten ainakin yhden taajuuskanavan käsittävä polarimetri, jossa on seuraavat sarjaan kytketyt elementit: yksikkö säteiltyjen ja vastaanotettujen sähkömagneettisten 25 aaltojen polaroinnin muuttamiseksi, logaritmivastaanotin, videosignaalikytkin, jonka ulostulojen lukumäärä riippuu mitattavien polarointiparametrien lukumäärästä, ja integ-raattorit, joiden sisääntulot on yhdistetty kytkimen ulostuloihin ja joiden ulostulot on yhdistetty piirturiin liit-30 tyvien vähennysyksiköiden sisääntuloihin, keksinnön mukaisen laitteen käsittäessä ainakin kaksi kynnysyksikköä, joista toinen on yhdistetty vähennysyksikön ulostuloon ja toinen toisen integraattorin ulostuloon ja jotka muodostavat yhdessä sarjaan kytkettyjen polarimetriyksiköiden kanssa koh-35 teen tunnistuskanavan kanavan kynnysyksiköiden lukumäärän 4 78568 riippuessa tunnistusparametrien määrästä ja kanavien lukumäärän tutkan taajuuskanavien lukumäärästä, ja myös koinsi-denssipiirin, jonka sisääntulot on yhdistetty kynnysyksi-köiden ulostuloihin ja jonka ulostulot on yhdistetty tut-5 kan piirturiin. Näin on mahdollista suorittaa erottelu tutkittavien pilvien kide- ja pienpisara-alueiden välillä, havaita niin sanotun "matalan konvektion" vyöhykkeet ilmakerroksissa ja arvioida sadepisaroiden keskimääräinen koko.The above object is achieved by developing for the radar a Polarimeter comprising at least one frequency channel and having the following elements connected in series: a unit for changing the polarization of radiated and received electromagnetic waves, a logarithmic receiver, a video signal switch with a number of outputs depending on connected to the outputs of the switch and the outputs of which are connected to the inputs of subtraction units connected to the plotter, the device according to the invention comprising at least two threshold units, one connected to the output of the subtraction unit and the other to the output of the other integrator number 4 78568 depending on the number of detection parameters and the number of channels on the number of radar frequency channels, and also on the number of channels. a circuit whose inputs are connected to the outputs of the threshold units and the outputs of which are connected to a plotter of the tut. This makes it possible to distinguish between the crystal and small droplet regions of the clouds under study, to detect the so-called "low convection" zones in the air layers, and to estimate the average size of the raindrops.

On edullista, että tutkapolarimetri käsittää tutkan 10 jännitteen tarkistuslaitteen, jonka ulostulo on yhdistetty ingegraattoriin liittyvän kynnysyksikön sisääntuloon.It is preferred that the radar polarimeter comprises a voltage checking device for the radar 10, the output of which is connected to the input of a threshold unit connected to the integrator.

Tämä järjestely tarjoaa mahdollisuuden sade- ja rae-pilvien havaitsemiseen käyttämällä po1arointimenetelmää, joka liittyy raealttiiden pilvien havaitsemiseen.This arrangement provides the ability to detect rain and hail clouds using a polarization method associated with the detection of hail-prone clouds.

15 Ehdotettua tutkapolarimetriä selostetaan nyt yksi tyiskohtaisemmin viittaamalla sen erikoisrakenteisiin, jotka liittyvät oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on toimintakaavio keksinnön mukaisesta yksikanavaisesta polarimetristä, 20 kuvio 2 esittää toimintakaaviota keksinnön mukaises ta monikanavaisesta polarimetristä, ja kuvio 3 esittää toimintakaaviota keksinnön mukaisesta yksikanavaisesta polarimetristä, jossa on tutkan jännitteen tarkistuslaite, 25 Lisäksi viitataan sekä yksi- että monikanavaisiin polarimetreihin.The proposed radar polarimeter will now be described in more detail with reference to its special constructions relating to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a flow chart of a single-channel polarimeter according to the invention, Figure 2 shows a flow chart of voltage checking device, 25 Reference is also made to both single and multi-channel polarimeters.

Ehdotettu yksikanavainen tutkapolarimetri käsittää lähettimen 1 (kuv. 1), joka on yhdistetty antennikytkimellä 2 yksikköön 3 säteiltyjen ja vastaanotettujen sähkömagneet-30 tisten aaltojen polaroinnin muuttamiseksi, yksikön 3 ollessa puolestaan yhdistetty antennikytkimellä 2 logaritmivastaanottimeen 4, jonka ulostulo on yhdistetty integraattorei-hin 6 ja 7 liittyvään videosignaalikytkimeen 5.The proposed single-channel radar polarimeter comprises a transmitter 1 (Fig. 1) connected by an antenna switch 2 to a unit 3 for changing the polarization of radiated and received electromagnetic waves, the unit 3 in turn being connected by an antenna switch 2 to a logarithmic receiver 4 whose output is connected to an integrator associated video signal switch 5.

Polarimetrissä on kaksi kynnysyksikköä 9 ja 10. Yk-35 sikkö 9 on yhdistetty vähennysyksikköön 8 depolarointiar- 5 78568 voon liittyen ja yksikkö 10 on yhdistetty integraattoriin 7 kohtisuoraan komponenttiin liittyen, jolloin muodostuu kohteen tunnistuskanava, joka käsittää yksikön 3, vastaanottimen 4, kytkimen 5, integraattorit 6 ja 7, vähennysyksi-5 kön 8 ja kynnysyksiköt 9 ja 10.The polarimeter has two threshold units 9 and 10. The unit 9 is connected to the subtraction unit 8 with respect to the depolarization value and the unit 10 is connected to the integrator 7 with respect to the perpendicular component, forming an object identification channel comprising a unit 3, a receiver 4, a switch 5, integrators 6 and 7, subtraction units 5 and threshold units 9 and 10.

Kynnysyksiköiden 9 ja 10 ulostulot on yhdistetty ko-insidenssipiiriin 11, jonka ulostulo on yhteydessä esitettyyn piirturiin 12, esimerkiksi tutkan kuvaputken avulla.The outputs of the threshold units 9 and 10 are connected to a co-incident circuit 11, the output of which is connected to the plotter 12 shown, for example by means of a radar image tube.

Edellä kuvattu polarimetri toimii seuraavasti: 10 Kun lähettimen 1 synnyttämät sähkömagneettiset vä rähtelyt ovat menneet antennikytkimen läpi, niiden säteily tapahtuu käyttäjän valitsemalla polaroinnilla polaroinnin muutosyksikön 3 avulla. Sääkohteista heijastuneina polaroinnin muutosyksiköstä 3 tulevat sähkömagneettiset aallot 15 jakautuvat kahdeksi komponentiksi, joista toinen on yhdensuuntainen ja toinen kohtisuora säteiltyyn aaltoon nähden.The Polarimeter described above operates as follows: 10 Once the electromagnetic oscillations generated by the transmitter 1 have passed through the antenna switch, they are radiated by polarization selected by the user by means of the polarization change unit 3. Reflected from the weather objects, the electromagnetic waves 15 coming from the polarization change unit 3 are divided into two components, one parallel and the other perpendicular to the radiated wave.

Vastaanotetun aallon komponentit tulevat logaritmi-vastaanottimeen 4 antennikytkimen 2 kautta ja vastaanottimen ulostulosta videosignaalikytkimeen 5 tahdistettuina po-20 laroinnin muutoskytkimen 3 avulla; videosignaalikytkin 5 yhdistää integraattorit 6 ja 7 sarjana vastaanottimen 4 ulostuloon niin, että yhdensuuntaiskomponentin tehoon verrannolliset videosignaalit kerääntyvät ingegraattoriin 6, ja ne videosignaalit, jotka ovat verrannolliset heijastuneen sig-25 naalin kohtisuoran komponentin tehoon, kerääntyvät integraattoriin 7. Koska käytetään logaritmivastaanotinta, vä-hennysyksikön 8 ulostulossa oleva signaali on verrannollinen depolarointiarvoon, toisin sanoen kohtisuoran ja peruskomponentin välisen tehon suhteeseen.The components of the received wave come to the logarithmic receiver 4 via the antenna switch 2 and from the output of the receiver to the video signal switch 5 synchronized by the polarization change switch 3; the video signal switch 5 connects the integrators 6 and 7 in series to the output of the receiver 4 so that video signals proportional to the power of the parallel component accumulate in the integrator 6, and those video signals proportional to the power of the reflected component the signal at the output is proportional to the depolarization value, i.e., the power ratio between the perpendicular and the fundamental component.

30 Kynnysyksikkö 9 toimii heti, kun depolarointiarvo ylittää valitun tunnistusalgoritmin määräämän esiasetus-tason.The threshold unit 9 operates as soon as the depolarization value exceeds the preset level determined by the selected detection algorithm.

Kohtisuoran komponentin integraattoriin 7 yhdistetty kynnysyksikkö 10 toimii silloin, kun kohtisuoran komponen-35 tin arvo ylittää vastaanottimen häiriötason. Tämä on väittä- 78568 e mätöntä, jotta pystytään estämään polarimetrin virheellinen toiminta niillä sääkohteiden alueilla, joissa kohtisuoran komponentin teho on häiriötasoa pienempi, ja vähen-nysyksikön 8 ulostulossa oleva signaali on verrannolli-5 nen yhdensuuntaiskomponentin tehon ja vastaanottimen 4 häiriötason väliseen suhteeseen. Kynnysyksiköiden 9 ja 10 ulostulot on yhdistetty koinsidenssipiiriin 11, jonka ulostulossa on signaali, mikäli depolarointiarvo ylittää esiase-tuskynnyksen (kynnysyksikkö 9 on toiminut), ja virheelli-10 nen toiminta estyy kohtisuoran komponentin puuttuessa (kynnysyksikkö 10 on toiminut). Vastaanotin 12 ottaa siis vastaan tutkittavaa sääkohdetta koskevan signaalin voimakkaan depolaroinnin käsittävän alueen ollessa tällöin kysymyksessä.The threshold unit 10 connected to the perpendicular component integrator 7 operates when the value of the perpendicular component 35 exceeds the interference level of the receiver. This is undeniable in order to be able to prevent the polarimeter from malfunctioning in those areas of the weather where the power of the perpendicular component is less than the interference level and the signal at the output of the subtraction unit 8 is proportional to the power of the parallel component and the interference level of the receiver 4. The outputs of the threshold units 9 and 10 are connected to a coincidence circuit 11, the output of which has a signal if the depolarization value exceeds the preset threshold (threshold unit 9 has operated), and erroneous operation 10 is prevented in the absence of a perpendicular component (threshold unit 10 has operated). Thus, the receiver 12 receives a signal about the weather object to be examined, in which case the area comprising strong depolarization is involved.

Näin ollen edellä kuvattu järjestely muodostaa kana-15 van sääkohteen tunnistamiseksi sen depolarointiarvon avulla.Thus, the arrangement described above forms a channel for identifying a weather target by its depolarization value.

Pilvien ja sateen mikrofysikaallsten ominaisuuksien yksityiskohtaisempaa tutkimista varten käytetään monia muita polarointiparametrejä, esimerkiksi differentiaaliheijas-tuvuutta ja depolaroinnin vertailuarvoja säteilevän sähkö-20 magneettisen aallon kohtisuoran ja vaakasuoran polaroinnin kanssa ja myös sääkohteiden tutkaheijastuvuuden arvoa.For a more detailed study of the microphysical properties of clouds and rain, many other polarization parameters are used, such as differential reflectivity and depolarization benchmarks with perpendicular and horizontal polarization of the radiating electric-20 magnetic wave, and also the radar reflectance value of weather targets.

Mittaamalla differentiaaliheijastuvuuden arvo pystytään määrittämään sadepisaroiden keskimäärinen koko, kun taas differentiaaliheijastuvuuden ja depolaroinnin yhdis-25 telmän avulla on helpompi erottaa sade- ja raepilvet ja niiden vastaavat ominaisuudet.By measuring the value of differential reflectivity, it is possible to determine the average size of raindrops, while the combination of differential reflectance and depolarization makes it easier to distinguish rain and hail clouds and their corresponding properties.

Edellä mainittujen parametrien mittaamiseksi ehdotetussa polarimetrissä on lisäintegraattorit 6' ja 7', lisä-vähennysyksiköt 8' ja 8" ja myös lisäkynnysyksiköt 9', 9" 30 ja 1Q', jotka on yhdistetty samoihin integraattoreihin 6 ja 7 kuin yksiköiden 8-10 ollessa kysymyksessä. Tunnistus-algoritmista riippuen käyttäjä pystyy samanaikaisesti arvioimaan tutkasignaalin useita parametrejä ja paikantamaan ne alueet, joilla on erityisiä mikrofysikaalisia ominaisuuk-35 siä tutkittavassa pilvessä.To measure the above parameters, the proposed polarimeter has additional integrators 6 'and 7', additional subtraction units 8 'and 8 "and also additional threshold units 9', 9" 30 and 1Q 'connected to the same integrators 6 and 7 as units 8-10. . Depending on the detection algorithm, the user is able to simultaneously evaluate several parameters of the radar signal and locate those areas with specific microphysical characteristics in the cloud under study.

7 785687 78568

Ehdotettu monikanavainen tutkapolarimetri (kuv. 2) käsittää sääkohteen tunnistamista varten kaksi tai useampia samanlaisia kanavia, kuin kuvassa 1, jotka poikkeavat niistä kuitenkin siinä suhteessa, että niiden lähettimet 5 1 ja 1', antennikytkimet 2 ja 2', polaroinnin muutosyksi- köt 3 ja 3' ja vastaanottimet 4 ja 4' toimivat erilaisilla taajuusalueilla ja sisältyvät yhteiseen koinsidenssipiiriin 11, josta tuleva signaali syötetään tutkapiirtimeen 12.The proposed multi-channel radar polarimeter (Fig. 2) comprises two or more channels similar to Fig. 1 for identifying the weather target, but differing in that their transmitters 5 1 and 1 ', antenna switches 2 and 2', polarization change units 3 and 3 'and the receivers 4 and 4' operate in different frequency ranges and are included in a common coincidence circuit 11, from which the incoming signal is fed to the radar plotter 12.

Kun monikanavaisen polarimetrin heijastuneita sig-10 naaleja verrataan eri aallonpituuksilla, on mahdollista välttää lukuisia virheitä, kun käytetään hyväksi toisaalta depolarointi- ja heijastuvuusarvojen välistä riippuvuutta ja toisaalta taajuutta. Kun raealueet erotellaan polarointi-menetelmällä, niin esimerkiksi kiteisissä pilvien yläosis-15 sa on suuri depolarointiaste, mikä aiheuttaa todennäköisesti virheellisen kohdemäärityksen monissa tapauksissa. Käytettäessä toista kanavaa tämä virhe voidaan eliminoida, koska hydrometeorien (pieniä hiukkasia) heijastuvuus muuttuu käänteissuhteessa neljänteen taajuusasteeseen nähden; 20 näin ollen toisen tutkakanavan toimiessa 3 cm aallonpituudella ja toisen kanavan 10 cm aallonpituudella lumen heijas- 2 tuvuus toiseen kanavaan on 10 kertoimen suuruinen, mikä estää mahdolliset virheet.When the reflected sig-10 signals of a multichannel polarimeter are compared at different wavelengths, it is possible to avoid numerous errors by taking advantage of the dependence between the depolarization and reflectance values on the one hand and the frequency on the other hand. When the grain regions are separated by the polarization method, for example, the crystalline cloud tops have a high degree of depolarization, which is likely to cause erroneous target determination in many cases. By using a second channel, this error can be eliminated because the reflectivity of the hydrometeors (small particles) changes inversely with respect to the fourth frequency degree; Thus, when the second radar channel operates at a wavelength of 3 cm and the second channel at a wavelength of 10 cm, the reflectivity of the snow to the second channel is 10 times, which prevents possible errors.

Monissa tapauksissa, kun polarointimenetelmää käy-25 tetään pilvien raevaaran määrittämiseen, on välttämätöntä erottaa samanaikaisesti esiasetusdepolarointivyöhyke ja heijastuvuus molempien arvojen määrittämisen tapahtuessa suurella tarkkuudella. Tutkan potentiaali (lähettimen teho, vastaanottimen herkkyys ja vastaavat) voi vaihdella toimin-30 nan aikana.In many cases, when the polarization method is used to determine the cloud risk of clouds, it is necessary to simultaneously separate the preset depolarization zone and the reflectivity when determining both values with high accuracy. The radar potential (transmitter power, receiver sensitivity, and the like) can vary during operation.

Jos tutkan potentiaalin muutokset eivät vaikuta vastaavien arvojen, esimerkiksi depolaroinnin ja differentiaa-liheijastuvuuden, mittaustarkkuuteen, heijastuvuuden tarkka mittaaminen vaatii, että kaikki potentiaalin muutokset re-35 kisteröidään asiaan kuuluvalla tavalla. Tätä varten ehdotet- 8 78568 tu ja kuvassa 3 esitetty polarimetri onkin varustettu tutkan potentiaalin tarkistuslaitteella 13, jonka suurtaa-juussisääntulo on yhdistetty lähettimeen 1 ja suurtaajuus-ulostulo on yhdistetty vastaanottimen 4 sisääntuloon, tar-5 kistuslaitteen 13 suurtaajuussignaali, joka on verrannollinen lähettimen 1 tehoon, syötetään tarkistuslaitteen 13 sisääntuloon, kun se on vahvistettu vastaanottimessa 4, ja kun se on käsitelty, se muodostaa ulostuloon jännitteen, joka on verrannollinen tutkan potentiaaliin ja joka syöte-10 tään kynnysyksikön 10 sisääntuloon kynnysjännitteenä. Näin ollen tutkan potentiaalin muutos aiheuttaa samanaikaisesti muutoksen kynnysyksikön 10 sisääntulossa olevassa signaalissa ja vastaavan muutoksen kynnysjännitteeseen, jolloin eliminoidaan virhe heijastuvuusarvoa mitattaessa.If changes in radar potential do not affect the measurement accuracy of corresponding values, such as depolarization and differential reflectivity, accurate measurement of reflectivity requires that all potential changes be re-recorded as appropriate. The polarimeter proposed for this purpose and shown in Fig. 3 is therefore equipped with a radar potential checking device 13, the high-frequency input of which is connected to the transmitter 1 and the high-frequency output connected to the input of the receiver 4, the high-frequency signal of the checking device 13 proportional to the transmitter 1 power. , is applied to the input of the checking device 13 when it is amplified in the receiver 4, and when processed, it generates a voltage at the output which is proportional to the radar potential and which is fed to the input of the threshold unit 10 as a threshold voltage. Thus, a change in the radar potential simultaneously causes a change in the signal at the input of the threshold unit 10 and a corresponding change in the threshold voltage, thereby eliminating the error in measuring the reflectance value.

15 Käytettäessä ehdotettua tutkapolarimetriä pystytään tutkittavien pilvien ja sateen mikrofysikaalisten ominaisuuksien erottelua parantamaan huomattavasti. Kun käytetään polarointimenetelmää sade- ja raepilvien havaitsemiseen, tulee esimerkiksi tähän tarvittavien pilvien määrä 20 paljon pienemmäksi, mistä johtuen ne laitteet, joilla pilveen syötetään tietty reagenssi, saadaan taloudellisemmiksi ja viljelysmaa pystytään suojaamaan paremmin raevahingolta. Käytettäessä ehdotettua polarimetriä pilvien mikrofysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseen sademäärän lisäämistä 25 varten on helppo erotella niin sanotun "matalan konvektion" vyöhykkeet, mikä on välttämätöntä, jotta pystytään valitsemaan oikein se paikka, jossa pilveen vaikutetaan, ja arvioimaan tällaisen toiminnan tehokkuus.15 Using the proposed radar polarimeter, the separation of the microphysical properties of the studied clouds and rain can be significantly improved. When using a polarization method to detect rain and hail clouds, for example, the number of clouds required for this becomes much smaller, as a result of which the equipment used to feed a certain reagent into the cloud becomes more economical and the arable land can be better protected from hail damage. Using the proposed polarimeter to determine the microphysical properties of clouds to increase rainfall, it is easy to distinguish between so-called "low convection" zones, which is necessary to properly select the location where the cloud is affected and to evaluate the effectiveness of such action.

Käytettäessä ehdotettua polarimetriä tutkan toimies-30 sa myrskyvaroitusjärjestelmässä pystytään lisäämään lentoturvallisuutta, koska ne alueet, joilla on hyvin voimakas sähkökenttä pilvissä, synnyttävät heijastuneen signaalin, jolla on suuri depolarointiaste, ja koska laitteen käyttäjä havaitsee ne ja pystyy näin ollen torjumaan ajoissa sen 35 vaaran, että lentokone joutuu sähköpurkauksen kohteeksi.The use of the proposed polarimeter in a radar-operated storm warning system can increase flight safety because areas with a very strong electric field in the clouds generate a reflected signal with a high degree of depolarization and because the user of the device detects them and thus overcomes the risk of the aircraft is subject to an electric discharge.

Claims

9,78568

A radar polarimeter comprising at least one frequency channel, comprising the following elements connected in series: a unit (3) for changing the polarization of radiated and received electromagnetic waves, a logarithm receiver (4), a video signal switch (5), the number of outputs of which depends on the polarization parameters to be measured integrators (6, 7), the inputs of which are connected to the outputs of the switch (5) and the outputs of which are connected to the inputs of the subtraction units (8) associated with the plotter (12), characterized in that it comprises at least two threshold units (9, 10), one connected to the output of the subtraction unit (8) and the other to the output of the second integrator (7) and together with the polarimeter units connected in series form a target identification channel, the number of channel threshold units depending on the number of detection parameters and the number of channels and that it also has a moth a link circuit (11), the inputs of which are connected to the outputs of the threshold units and the output of which is connected to the radar plotter (12).

Polarimeter according to claim 1, characterized in that it has a radar potential checking device (13), the output of which is connected to the input of a threshold unit (10) connected to the integrator (7).