新一代多普勒天气雷达辐射特性的定量分析刘文奇苏华丛郁刘源（辽宁省气象信息与技术保障中心，沈阳110015）摘要：通过对新一代多普勒天气雷达的主要性能参数定量分析，并按照《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)和《电磁辐射环境影响评价方法和标准》(HJ/T10.3-1996)的要求,分析了新一代多普勒天气雷达对环境的电磁辐射影响,由此估算出天气雷达工作时主瓣方向电磁辐射安全防护距离,对雷达布点站址选择、电磁辐射环境影响评价及雷达电磁防护的提供一定的参考。关键词：雷达；辐射；功率密度中图分类号：P415.2文献标识码：A1、前言目前我国已建设了150多部新一代多普勒天气雷(CINRAD)，根据我国的电磁防护规定（GB8702-88）新一代天气雷达的电磁辐射强度已超过免于管理的范围（3-30000MHz,小于100W），过量的电磁辐射场会对人体会造成一定的伤害。目前国内也出现了多起对雷达站周围居民对气象雷达辐射的投诉的事件，本文基于电磁辐射防护的有关国标和行业标准，对于雷达辐射对人体的影响进行分析和讨论。在分析电磁辐射对环境的影响时，只需求出所在地辐射场最大值、平均值和累加即可知道电磁辐射对人体的影响。2、新一代多谱勒雷达（S波段）工作参数及模式新一代天气雷达有SA、SC、CC、CD多种型号，本文以S波段雷达做为例子进行分析，其余雷达分析方法相同。表1S波段雷达发射参数工作频率发射机峰值功率发射机平均功率天线馈口峰值功率天线馈口平均功率2.7～3.0GHz750kW1.4kW350kW942W（重复频率1304）表2S波段雷达天线技术性能指标天线直径天线增益波束宽度第一旁瓣电平远端副瓣电平扫描方位角扫描仰角8.54m≥44dB≤1°≤-29dB≤-40dB0～360°0.5～30°新一代多普勒天气雷达天线扫描的运行方式有三种:平面位置扫描(PPI)、距离高度扫描(RHI)、体积扫描(VOL)。PPI扫描时天线仰角固定,方位角作0～360°的环扫,RHI扫描时,方位角设定在某一位置上,天线的仰角自下而上扫描,体积扫描由一组不同仰角的PPI扫描组成。由于雷达辐射的能量主要集中在主瓣，在几种扫描方式中，RHI扫描时电磁辐射值最大，PPI模式次之，VOL模式最小。3、雷达辐射的空间及其功率密度天气雷达天线为反射面天线，是具有高度方向性的定向辐射天线，它大部分能量集中在一个很窄的波束范围内朝一定的方向发射出去，其能量主要集中在主瓣方向上，其主瓣方向最大的辐射功率密度S可按GB9175-88中公式计算:S=PAVG/4πR2（2-1）式中:R为测点距雷达的距离,PAV为天馈平均功率,G为天线增益倍数44dB。按照新一代多普勒天气雷达（S波段）的参数带入计算,平均功率密度S为：1.9×106/R2(W/m2)，可见平均功率密度随距离的增大而迅速的减小。4、雷达电磁辐射对环境的影响在国家电磁防护规定GB8702-88中对于电磁防护提出了严格的要求，对于频率在30-300MHz的辐射体，在一天24h内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足的平均值应小于0.4W/m2,对于脉冲电磁波，除满足上述要求外，其瞬时峰值不得超过400W/m2。公众照射:在一天24h内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足表3的要求。表3公众照射导出限值频率范围（MHz）电场强度（V/m）磁场强度（A/m）功率密度（W/m2）0.1～3400.1(40)1)3～3067/0.17/(12/f)1)30～3000(12)2)(0.032)2)0.43000～15000(0.22/)2)(0.001/)2)f/750015000～30000(27)2)(0.073)2)2注:1)系平面波等效值，供对照参考。2)供对照参考，不作为限值，表中f是频率，单位为MHz;表中数据作了取整处理。在远场辐射区雷达天线主要集中在宽度为1º的主瓣上，根据公式：S=PAVG/4πR2功率密度与距离的平方成反比，其电磁场的辐射功率密度随距离急剧减小。4.1任意连续6min辐射功率密度的计算在仰角0.5°时连续作PPI扫描时雷达天线波瓣水平宽度为1°,此时位于天线同高度的人接收到辐射的时间占空比为1/360,公众照度雷达辐射功率密度的1/360，即S=PAVG/4πR2×1/360，则符合（GB8702-88）的距离为R2=PAVG/4πS×1/360，经计算得波段电磁辐射需进行防护的距离为则符合公众照射的距离为114米。4.2天线作RHI扫描时辐射功率密度的计算当雷达天线作RHI扫描时，雷达天线是在仰角0.5°～30°进行俯仰...