2.2.2　叠加性

2.2.2　叠加性

气象雷达探测常采取波束扫描的方式来获得空中气象目标的信息。气象目标范围宽阔，对于一束电磁波照射的区域，将会充满了雨滴，那么，雷达天线接收的信号并不是来自一个粒子的散射，而是被电磁波同时照射的大量微粒单元后向散射能量的总和。

图2.13　归一化后向散射RCS

设气象雷达波束水平方向半功率宽度角为θ，垂直方向半功率宽度角为φ。由于θ和φ通常很小，则电磁波同时照射到的体积为

式中，R为雷达与目标的距离，c为电磁波传播速度，为发射脉冲宽度。

如果散射单元均匀分布，单位体积内散射粒子数目为n，则散射单元的总数为

气象雷达探测实际大气中的云雨时，接收到的散射是由一群粒子共同构成的。一群云雨粒子的瞬时回波是涨落的，其原因是同时散射能量到天线处的许多云雨粒子之间位置不断发生变化，从而使云雨粒子产生的回波到达天线的行程差也发生不规则的变化，一般雷达都对云雨粒子群瞬时回波取一定时段的平均。有效雷达截面积σ0可表示为

式中，σu为单位体积内有效雷达截面积。瑞利散射情况下，式（2.37）可写为

式中，D为粒子的直径，λ为波长，参数K为

式中，m是构成粒子介质的复折射率。当D/（2λ）＞0.1时，则有