《气象雷达原理与系统》课程教学大纲


一、课程基本情况

课程名称

气象雷达原理与系统

Meteorological Radar Principles and System

课程编号

EE343030

学分

2.5

课程类别

□核心□必修■任选 □限选

执行学期

6

课程学时

及其分配

40学时

学时分配

40

讲授

40

实验

0

实习

0

上机

0

开课单位

电子工程学院电工教研室

适用专业

电子工程学院电子信息工程专业(信号处理方向)、电子科学与技术专业

对应培养标准

1.3高级工程基础知识

先修课程

电磁场与电磁波

教材与

参考文献

推荐教材:

 气象雷达原理与系统,何建新,本院自编讲义,2010

参考文献:

[1] 雷达手册(第三版),M.I.斯科尔尼克,北京:电子工业出版社,2010

[2] 雷达原理(第四版),丁鹭飞,北京:电子工业出版社,2009

[3] 雷达原理,承德宝,北京:国防工业出版社,2008

[4] 雷达接收机技术,戈稳,北京:电子工业出版社,2005

[5] 雷达发射机技术,郑新,北京:电子工业出版社,2006

[6] 雷达天线技术,张祖稷,北京:电子工业出版社,2005

二、课程性质与作用

《气象雷达原理与系统》电子信息工程专业(信号处理方向)和电子科学与技术专业在第6学期开设的一门专业选修课程。本课程从气象雷达基本原理出发,以新一代天气雷达系统为基础,重点介绍雷达系统的基本组成,并详细描述各个分机的工作原理;引入气象目标特性,分析气象雷达方程建立过程,解释气象产品的生成与处理算法;进一步介绍气象雷达发展中的新技术和新体制等内容,使学生对气象雷达的工作原理和系统结构有一定的了解。前期课程有《电磁场与电磁波》课程,并为后期的毕业实习和毕业设计提供研究的方向。三、培养目标与标准

通过本课程的学习,学生能够了解国内外气象雷达发展与现状,理解气象雷达的组成与原理,了解气象雷达系统的探测方法与数据产品特点,并分析天气雷达基本典型故障。课程定位密切联系气象行业的需要,将雷达新技术、新方法引入到教学过程中,促进学生熟悉气象探测技术或加深天线与系统的认识。
四、理论教学内容与学时分配

章标题

章节主要内容(知识点)

重点、难点提要

学时

其他说明

第1章

气象雷达概述

1、雷达的作用

重点:了解雷达的定义、作用与发展史;了解雷达工作频率的特点;了解雷达的用途及分类,并掌握雷达发展的基本技术特点;理解气象雷达在大气探测中的重要地位。

难点:气象目标基本特点及其对雷达系统设计的要求;理解不同气象雷达系统所有解决气象探测需求。

0.5

讲授

2、雷达的发展历史

0.5

3、我国气象雷达的现状

1

第2章

雷达目标参数的测量

1、点目标的雷达方程

重点:掌握点目标雷达方程推导过程;理解目标距离测量的原理;掌握距离分辨率和测距范围计算方法;理解目标高度测量原理,会计算目标高度;理解测角原理和方法;理解相位法与振幅法测角原理和方法以及各自的优缺点。

难点:理解多普勒效应;掌握雷达目标速度测量方法;了解多普勒测速在气象雷达中的应用。

0.5

讲授

2、目标距离参数的测量

0.5

3、目标角度与高度参数的测量

0.5

4、目标速度参数的测量

0.5

第3章

雷达天线及伺服系统

1、雷达天线概述与关键参数

重点:理解天线定义及作用;了解天线分类;理解雷达天线辐射方向图、增益、阻抗及极化、带宽、扫描方式等基本参量的概念;了解雷达天线罩;掌握雷达天线伺服系统功能、工作原理。

难点:相控阵天线原理;理解馈线系统,以及馈线系统中旋转关节、环行器功能及结构。

1

讲授

2、雷达天线组成与分类

1

3、雷达馈线、天线罩与天线座

1

4、雷达伺服系统

1

第4章

雷达发射机

1、雷达发射机概述与关键参数

重点:理解雷达发射机的任务、基本组成和主要技术参数;区分单级振荡式发射机与主振放大式发射机的异同;掌握主振放大式发射机组成结构、性能特点,了解常用真空微波管特性;了解固态发射机发展概况和特点;掌握发射机定标与测试方法。

难点:掌握脉冲调制器原理和组成;了解刚性开关脉冲调制器和软性开关脉冲调制器;掌握两种脉冲调制器的性能特点和异同。

2

讲授

2、主振放大式发射机与速调管

2

3、软性脉冲调制器

2

4、刚性脉冲调制器

2

5、固态发射机

1

6、发射机定标与测试

1

第5章

雷达接收机

1、雷达接收机概述与关键参数

重点:掌握雷达接收机的基本组成、主要技术参数、噪声特性;掌握匹配滤波器与相关接收、频率稳定度、模拟和数字正交鉴相、滤波和接收机带宽概念和实现方法以及接收机A/D转换器的设计;了解频率合成技术发展概况及主要技术指标;掌握接收机测试原理与标定方法。

难点:接收系统的噪声系数与灵敏度概念和计算方法;掌握接收机的低噪声设计和大动态设计;理解变频分析和交调抑制。

1

讲授

2、雷达接收机的基本理论

2

3、雷达接收系统的高频部件

2

4、雷达接收系统中频处理

2

5、相参雷达频率源与全相参分析

1

6、接收机的测试与定标

2

第6章

气象雷达信号处理基础

1、气象目标特征

重点:理解气象目标散射特征,以及粒子直径大小与电磁波长对后向散射特征的影响;掌握粒子群回波场强的解析形式,以及球形水滴和冰粒的散射特征;理解衰减对回波的影响;掌握不同气象条件下的衰减特性。

难点:反射率因子的物理含义;气象雷达参量提取方法;地物杂波的危害与抑制;理解气象目标的极化信息处理方法。

1

讲授

2、气象目标雷达方程与应用

2

3、气象目标的多普勒信息处理

2

4、减轻数据模糊处理

1

5、地物杂波及其抑制方法

1

6、气象目标的极化信息处理

1

第7章

天气雷达系统

1、常规天气雷达系统

重点:了解常规天气雷达的技术特点及功能;理解多普勒天气雷达系统基本工作原理;了解多普勒产品的基本应用;理解双极化探测的基本原理;了解双极化多普勒天气雷达的应用及特点;掌握相控阵天气雷达的探测原理;理解相控阵天气雷达在对气象探测方面所特有的优势。

难点:脉冲压缩原理与处理方法。

0.5

讲授

2、多普勒天气雷达系统

0.5

3、偏振天气雷达系统

2

4、全固态天气雷达与脉冲压缩技术

0.5

5、相控阵天气雷达系统

0.5

五、学业考核

考核环节

考核内容及方式

百分比

平时考核

包括出勤率、课堂提问和作业完成情况,各项成绩比例为1:1:1。

20%

期末考核

闭卷考试

80%

六、其他说明

    建议对气象探测技术或微波技术感兴趣的同学选修本课程。

撰写人: 史朝                 院(部、中心)教学主管签字(盖章):   

 

 2011 年 3  月

 

 

 

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