《全固态Ka波段毫米波测云仪测试方法》编制说明Word文件下载.docx

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华腾公司）。

3.主要工作过程

2018年3月，探测中心针对全固态ka波段毫米波测云仪的技术现状和发展趋势，调研国内相关生产企业，查阅相关的国家标准、行业标准和气象部门业务文件，明确了全固态ka波段毫米波测云仪的主要技术指标，测试项目及主流测试方法。

2018年4月-8月，探测中心根据前期调研结果，编制《测试方法（初稿）》，并向中电锦江、敏视达、西安华腾、恩瑞特、智鸿达电子、四创电子、航天科工23所等相关企业征求意见，并邀请各生产和研发企业在北京召开2次技术研讨会，广泛征求意见。

2018年11月13日，探测中心将编写完善的《测试方法（咨询稿）》，在北京组织召开专家咨询会，进一步对标准进行现场咨询。

2019年1月，根据中国气象局政策法规司《关于征集气象观测装备标准项目承担单位的通知》（气法函〔2015〕38号），探测中心牵头组织相关协作单位，组建了起草组，进行了任务分工，撰写了申报材料，申报了《测试方法》行业标准起草项目。

2019年2月，根据中国气象局政策法规司《关于下达2016年气象观测装备相关标准制定计划的通知》（气法函〔2016〕3号），探测中心联系协作单位，成立标准编制项目组，启动本标准的编制工作。

2019年5月编制小组在北京召开研讨会，确定了编制大纲，明确了人员分工、编制进度和沟通协调机制。

2019年5月-6月，编写组对编制过程中遇到的具体技术问题在华腾公司进行现场测试，对《测试方法》的可行性进行现场验证，对测试方法进一步修改完善。

2019年9月，经多次讨论后，对测试方法进一步完善，根据《关于山洪标准化建设项目中期检查活动的通知》（气仪标委函〔2019〕36号），对《测试方法》进行中期汇报，并针对意见进行修改，并形成《测试方法（征求意见稿）》。

2019年9月至12月，将《测试方法（征求意见稿）》公布征求意见，共发出40份，截止到2019年12月底，共收到回函30份，项目组开始梳理专家意见并修订标准，形成《测试方法（送审稿）》。

4.标准主要起草人及其所做的工作

陶法，中国气象局气象探测中心，高工，本标准的项目负责人，负责标准的总体设计、起草、修订和征求意见的技术指导等工作。

胡树贞，中国气象局气象探测中心，工程师，负责标准的申报、起草、修订及实际测试验证等组织工作。

何平，中国气象局气象探测中心，正研级高工，参与该标准的技术检验指导、技术性能测试部分编写。

张雪芬，中国气象局气象探测中心，正研级高工，主要负责标准起草前期的方案制定、主要部分章节的技术把关和修订等工作。

陈岩，西安华腾微波有限责任公司，参与该标准的技术性能测试部分编写、负责环境适应性、电磁兼容性测试方法的制订及修订工作。

王刚，西安华腾微波有限责任公司，参与该标准的技术性能测试部分编写、负责可靠性、安全性测试方法的制订及修订工作。

李毅，西安华腾微波有限责任公司，主要负责试验方法的测试和验证工作。

周学华，西安华腾微波有限责任公司，主要负责试验方法的审核工作。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

1．编制原则

本标准依据GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写》给出的规则起草，并坚持以下原则：

（1）科学性和规范性

本标准充分借鉴和参考了《全固态Ka波段毫米波测云仪（基本型）功能规格需求书》、《气象观测专用技术装备测试方法天气雷达（试行）》、《气象观测专用技术装备测试方法风廓线雷达（试行）》、《新一代天气雷达系统出厂验收测试大纲修订版》等技术文档，力求在测试项目和测试方法等方面，兼顾当前主流技术和未来的发展趋势，做到科学性和规范性。

（2）简化性、实用性原则

在标准起草过程中，综合考虑行业现状和实际使用需求，以及经济成本等因素，对同类产品的技术指标做了分析筛选，除明显不合理的或明显落后于当代普遍技术水平的个别指标外，尽量涵盖各厂商指标。

在试验方法的选择设计方面，尽量引用现有的成熟规范或经过验证的试验方法，确保标准的实用性。

（3）协调性原则

编写组在收集市面上已有设备的性能、查阅大量资料、征求多方意见后，在综合考虑各方面需求和意见的基础上对标准内容进行了适当的调整，达到内容全面，规定具体，语言通俗，易于实施。

2．主要内容的依据

（1）国内外研究现状调研

1）应用背景

在天气预报中，云观测资料主要用于明确天气状况，判别天气系统类型、覆盖范围、移动和强弱，分析大气层结稳定度，对预报降水、气温、辐射等有重要作用。

在数值预报中，有关云的观测主要是通过云分析方案在中尺度数值模式中的试验应用，所谓云分析是指利用多种云资料，根据云热力-动力学原理及观测实验经验关系等，对云区、云量、云底高、云顶高、云状等进行诊断和分析，进一步根据云雷达观测及物理经验关系确定云内各种水凝物（云水、云冰、雨水、雪水、雹等）的含量，并进一步通过松弛逼近（Nudging）方法实现云内信息初始化应用，对云内动力热力场进行相应的调整。

在人工影响天气中，通过云观测资料主要应用于作业条件选择识别、作业追踪指挥和作业效果评估等业务需求，获取云的宏观和微物理特征，如云状、云类型、云结构、过冷水区、云水含量、云粒子谱、云粒子特性等。

重点提高对云降水形成、演变及其催化过程的精细监测能力。

虽然在静止气象卫星云图上可以得到云分布、云量、云状信息，利用红外辐射与温度相关，可以从红外气象卫星云图上反演得到云顶高度信息，但红外辐射强度还与云体结构（疏密）等因素有关，因此云顶高度有时误差较大。

气象应用中最典型的云信息包括云垂直分布、云水平分布、云量、云状等，在人影领域还需要云微物理信息。

而卫星云图只给出了云量、云状、云顶分布（需要校准），而没有给出云垂直分布、云底水平分布。

而Ka波段毫米波测云仪能够提供云的高度信息和云的垂直分布信息，弥补卫星观测不足。

2）国外发展情况

科学研究中，发现云体和水凝物的宏观特征和微观特征的观测对于大气辐射模型、天气系统描述等具有重要意义。

因此，美、德、英、日等发达国家，开展了通过毫米波微波开展云宏观特征和水凝物微观特性观测的相关研制和业务应用技术的研究。

20世纪90年代开始，欧美等发达国家完成了包括偏振、双波长、全相干极化多普勒等多种型号地基毫米波云探测雷达的研制，以针对云开展相关探测，探测能力已趋于成熟，数据质量控制和产品应用开发也已达到业务应用水平。

3）国内发展情况

我国从20世纪70年代开始，就尝试性开展了毫米波雷达的研制工作，但受到波导核心部件技术水平的限制，与国外先进国家存在明显差距，但全固态发射技术的成熟，为我国云雷达研制提供了快速发展的契机。

为此，我国电科集团14所、38所、航天科工集团23所、西安华腾纷纷研制了以固态发射技术为核心的云雷达，包括单线偏振云雷达、双线偏振云雷达、连续波云雷达，特别是研制了针对地面业务观测需要的毫米波测云仪，为我国建设世界先进水平的地面自动化云观测和垂直大气廓线探测提供了技术和设备条件。

2013年开始，中国气象局气象探测中心在南郊基地开展全固态Ka波段毫米波测云仪的技术孵化，经过几年的功能、性能改进，目前已经有1家企业的定型产品通过测试，取得了装备许可证，另有3种型号正在开展测试评估工作。

目前，针对天气雷达的测试方法已经成熟，由于Ka波段频率更高，造成测试存在一定困难，因此有必要建立一套规范化的Ka波段毫米波测云仪测试方法，以便在将来业务使用中进行规范化测试。

4）相关标准制订情况

已经发布的《QX/T461-2018C波段多普勒天气雷达》，重点规范了地基固定式和移动式速调管发射机C波段多普勒天气雷达的通用要求，测试方法，检验规则，标识、标签和随行文件，包装、运输和贮存等要求。

已经发布的《QX/T462-2018C波段双线偏振多普勒天气雷达》，重点规范了地基固定式和移动式速调管发射机C波段双线偏振（双极化）多普勒天气雷达的通用要求，测试方法，检验规则，标识、标签和随行文件，包装、运输和贮存等要求。

已经发布的《QX/T463-2018S波段多普勒天气雷达》，重点规范了速调管发射机S波段多普勒天气雷达的通用要求，试验方法，检验规则，标识、标签和随行文件，包装、运输和贮存等要求。

已经发布的《QX/T464-2018S波段双线偏振多普勒天气雷达》，重点规范了速调管发射机S波段双线偏振（双极化）多普勒天气雷达的通用要求，试验方法，检验规则，标识、标签和随行文件，包装、运输和贮存等要求。

目前已经颁布的C波段和S波段天气雷达的相关标准中，对于测试方法进行了明确规定，截止目前还没有针对全固态Ka波段毫米波测云仪的测试标准。

全固态Ka波段毫米波测云仪的技术指标在《全固态Ka波段毫米波测云仪（基本型）功能规格需求书》没有全面规定约束，只规定了最基本的要求，但是与之相对应的检测方法尚不全面。

在本标准制订过程中，吸收借鉴了行业内外经过实践检验，行之有效、合理且可重复操作的技术方法，将其中成熟的技术方法纳入本标准。

（2）参考依据

本标准主要依据的标准包括：

GB191-2008包装贮运图示标志

GB3784-1983雷达名词术语

GB/T33695-2017地面气象要素编码与数据格式

QXT129-2011气象数据传输文件命名

GB/T2423电工电子产品环境试验

GB/T17626电磁兼容试验和测量技术

GB8702电磁辐射防护规定

GJB151B-2013军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量

GJB299B-1998电子设备可靠性预计手册

GB5080.7-1986设备可靠性试验

GJB2072-1994维修性试验与评定

QX4-2000气象台（站）防雷技术规范

QX/T8-2000气象仪器术语

参考的文献资料主要包括：

《全固态Ka波段毫米波测云仪（基本型）功能规格需求书》（气测函〔2017〕110号）

《气象观测专用技术装备测试方法　总则（修订）》（气测函〔2017〕36号）

《气象观测专用技术装备测试方法地面气象观测设备（试行）》（气测函〔2016〕5号）

《气象观测专用技术装备测试方法天气雷达（试行）》（气测函〔2016〕156号）

《气象观测专用技术装备测试方法风廓线雷达（试行）》（气测函〔2017〕185号）

（3）测试内容

测试内容包括：

成套性检查、外观结构检查、功能检查、技术性能测试、测量性能测试、环境适应性测试、可靠性和维修性、安全性能等。

（4）技术指标

本标准规定的全固态Ka波段毫米波测云仪的技术指标要求与《全固态Ka波段毫米波测云仪（基本型）功能规格需求书》中重复部分保持一致，测试方法参照天气雷达和风廓线雷达的方法，根据Ka波段的实际特性进行制定。

表1　测云仪技术性能指标要求

系统名称

测试项目

指标要求

天线和馈线

工作频率

35GHz±

500MHz

天线体制

卡塞格伦

天线口径

≤2.5m

波束宽度

≤0.6°

第一副瓣

≤-20dB

天线增益

≥50dB

驻波比

≤1.5

收发馈线损耗

≤3dB

极化方式

水平极化发射，水平极化接收

天线罩双程损耗