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基于边缘技术的多普勒测风雷达在当今世界的地位日趋重要。风场测量精度是每一个雷达系统的重要技术参数。本课题重点研究边缘技术测速系统精度的提高,首先是基于实验室配合目标速度测量,最终目的是大气风场探测。本文从理论和实验两个方面展开研究,在现有实验条件下提高配合目标速度测量精度。结果表明该实验测速系统可运用于大气风场测量中。理论主要包括2个方面:鉴频器件F-P标准具缺陷修正;新型分光棱镜设计。关于F-P标准具的经典透过率模型是基于平行平板多光束干涉理论,并没有考虑实际加工中存在的缺陷,通过将缺陷归结为高斯分布,进而从理论上得到修正的透过率表达式,与实验吻合较好。基于角度调谐的双边缘技术中,角度微小调节是难点,因此,本课题组研制了可以精确调整两束出射光夹角的新型分光棱镜,理论上可以将角度调节精度提高1~2个数量级。实验主要包括6个方面:脉冲计数法测量配合目标转速;分光棱镜性能测试实验;种子注入单纵模稳频激光器Spitlight 1200稳定性测试;单边缘技术测量配合目标转速;双边缘技术测量配合目标转速;大气回波信号探测与EMD降噪处理。使用He-Ne激光器并利用脉冲计数原理准确测量配合目标转速,无论顺时针还是逆时针旋转,速度测量标准差均不超过0.08m/s。利用1064nm脉冲激光测试分光棱镜性能,表明在激光入射角17°附近,出射光夹角调整精度可以提高50倍。控制种子源发散角在1.9mrad、1.5mrad、1.3mrad 3种情况下测量其在F-P标准具上的透过特性,最后选择发散角1.5mrad测量种子源频率稳定性,测量结果表明种子源短期稳定度在5MHz左右,相当于1.77×10-8,有2%的测试点频率波动超过5MHz。单边缘速度测量在采用频率修正前测速精度为2.1m/s,修正后测速精度为1.9m/s。该工作区域内最大测速灵敏度0.34%/(m/s),灵敏度不低于0.3%/(m/s)时,测速动态范围±50m/s。双边缘速度测量正向最大偏差2.1m/s,负向最大偏差2.6m/s,双边缘探测最大灵敏度为0.46%/(m/s),比单边缘探测灵敏度提高了1.4倍,这对微弱信号探测更加有利,在灵敏度不低于0.42%/(m/s)时,测速动态范围±70m/s。探测了大气后向散射回波信号,不加放大器时,雷达回波信号探测距离为1.3km。通过雷达方程进行数值模拟,表明在200m之后,理论与实际吻合较好。并将回波信号通过EMD方法分解为10个IMF分量和一个余量,通过在重构信号中剔除高频分量实现雷达信号的降噪处理。