ICS07.060 A47 中华人民共和国国家标准 GB31223—2014 气象探测环境保护规范 天气雷达站 Specificationsformeteorologicalobservingenvironsprotection— Weatherradarstation 2014-09-30发布 2015-01-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅱ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 保护范围 2 ………………………………………………………………………………………………… 5 保护要求 2 ………………………………………………………………………………………………… 6 测量方法 4 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性附录) 天气雷达天线电磁辐射场区计算方法 5 ………………………………………… 附录B(规范性附录) 天气雷达探测净空保护计算方法 7 ……………………………………………… 附录C(规范性附录) 障碍物遮挡角容限值计算方法 11 ………………………………………………… 附录D(资料性附录) 天气雷达站对各种干扰源干扰电压容限值计算方法和最小防护间距的 计算示例 13 ………………………………………………………………………… 附录E(规范性附录) 障碍物海拔高度及限制海拔高度与限制方位宽度测量和计算方法 15 ………… 参考文献 19 ……………………………………………………………………………………………………GB31223—2014 前 言 本标准全部技术内容为强制性。 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国气象局提出。 本标准由全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会(SAC/TC507)归口。 本标准起草单位:中国气象局气象探测中心、福建省气象局、贵州省气象局、辽宁省气象局。 本标准主要起草人:陈大任、高玉春、李麟、张沪生、吴太旺、柴秀梅、程飞、李喆、郭锐、陈玉宝。 ⅠGB31223—2014 引 言 天气雷达是监测台风、暴雨、冰雹、龙卷、下击暴流等灾害性天气系统,为防灾减灾、保护人民生命财 产安全、短期临近预报预警提供科学决策依据的重要遥感探测设备。为保护天气雷达站的探测环境,充 分发挥天气雷达的使用效能,特制定本标准。 ⅡGB31223—2014 气象探测环境保护规范 天气雷达站 1 范围 本标准规定了天气雷达站探测环境保护的范围和要求。 本标准适用于天气雷达站探测环境保护活动。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB4824—2004 工业、科学和医疗(ISM)射频设备 电磁骚扰特性 限值和测量方法(CISPR11: 2003,IDT) GB13618—1992 对空情报雷达站电磁环境防护要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 天气雷达站 weatherradarstation 由天气雷达和满足设备运行环境要求的设施及其空间构成。 注:天气雷达是基于云、雾、雨、雪等粒子对电磁波的散射和产生多普勒效应等原理,探测降水回波强度与多普勒速 度的空间分布和演变,并以此警戒跟踪降水天气系统的雷达。 3.2 波束宽度 beamwidth 天线方向图中最大辐射方向两个半功率点之间的夹角。 3.3 障碍物 obstacle 对雷达所发射和接收的高频电磁波产生遮蔽和影响的物体。 3.4 孤立障碍物 isolatedobstacle 与相邻障碍物的横向间距大于2个波束宽度且遮挡方位角不大于容限值的障碍物。 3.5 遮挡仰角 blockelevationangle 从雷达最低工作仰角开始抬升波束直至其下边沿离开障碍物时的角度,即从存在遮挡至遮挡影响 消失时波束下边沿的抬升角度。 3.6 遮挡方位角 blockazimuthangle 障碍物对雷达波束形成遮挡,雷达波束边沿(-3dB)进入障碍物区域时所处方位,与雷达波束边沿 (-3dB)退出障碍物区域时所处方位之间的夹角。 1GB31223—2014 3.7 总遮挡方位角 totalblockangleinazimuth 所有遮挡方位角的总和。 3.8 障碍物限制海拔高度 restrictedaltitudeforobstacle 根据允许的最大遮挡仰角计算得到的障碍物最高点所处海拔高度。 3.9 障碍物限制方位宽度 restrictedazimuthwidthforobstacle 根据允许的最大遮挡方位角计算得到的障碍物宽度。 3.10 净空 clearance 天气雷达按照业务模式在最低仰角工作时,天线主波束不受到遮挡的探测环境。 4 保护范围 4.1 总则 天气雷达站探测环境保护范围由一级保护区和二级保护区构成,范围图示及说明见附录A。在天 气雷达站周边不应有对雷达正常工作产生影响的其他干扰。对于电磁干扰的防护范围不限于一级、二 级保护区。 4.2 一级保护区 天气雷达的辐射近场区范围内高于和低于雷达天线口上下沿10个雷达波长的平行线与过渡区“边 缘”构成的区域。 4.3 二级保护区 以天气雷达为中心,从一级保护区的外沿至距离雷达20km的环形区域。 5 保护要求 5.1 总则 5.1.1 障碍物对天气雷达造成的回波强度损失不应大于1dB。 5.1.2 不可避免的有源干扰造成的雷达接收机灵敏度损失不应大于1dB。 5.2 一级保护区 5.2.1 不应有对天气雷达探测造成遮挡的障碍物。 5.2.2 对应的限制海拔高度h2按式(1)计算,图示及说明见B.1。 h2=h1-10λ 0<d≤D2/2λ+10λ/tan(180λ/πD) h1+D/2-d×tan(180λ/πD)D2/2λ+10λ/tan(180λ/πD)<d≤2D2/λ {……(1) 式中: h2———雷达天线在水平扫描时物体最高点的限制海拔高度,单位为米(m); h1———雷达天线口下沿点的海拔高度,单位为米(m); λ———雷达工作波长,单位为米(m); 2GB31223—2014 d———雷达天线口下沿点到物体最高点的水平距离,单位为米(m); D———雷达天线直径,单位为米(m)。 5.3 二级保护区 5.3.1 孤立障碍物遮挡仰角限制 雷达工作在最低仰角时,孤立障碍物遮挡仰角容限值见表C.1,计算方法见附录C。 5.3.2 障碍物遮挡方位角限制 雷达工作在最低仰角时,孤立障碍物遮挡方位角容限值见表C.1,计算方法见附录C。 周边所有障碍物的总遮挡方位角不大于5°。 5.3.3 高度限制 障碍物限制海拔高度按式(2)计算,示意图及说明见B.2.1。 h3=h1+(D/2)×cosφ+[d+(D/2)×sinφ]×tan(φ-θ/2+β),d>2D2/λ……(2) 式中: h3 ———遮挡仰角容限值β对应障碍物最高点的限制海拔高度,单位为米(m); d———雷达天线口下沿点到障碍物最高点的水平距离,单位为米(m); β———障碍物最高点对应的遮挡仰角容限值,单位为度(°); φ———业务模式中雷达最低工作仰角,单位为度(°); θ———雷达天线波束宽度,单位为度(°); h1,D———同式(1)。 5.3.4 方位宽度限制 孤立障碍物限制方位宽度按式(3)计算,图示及说明见B.2.2。 b=2×d1×tan(Ψ/2) …………………………(3) 式中: b———遮挡雷达波束的孤立障碍物的限制方位宽度,单位为米(m); d1———障碍物上任意点所对应的该障碍物遮挡方位角(以雷达天线为圆心的圆心角)在该点的弦 到雷达天线中心的距离,单位为米(m); Ψ———障碍物的遮挡方位角容限值,单位为度(°)。 5.4 电磁干扰限制 天气雷达站周边,其他电子设备在雷达工作频点及所占频谱范围内的干扰电压的容限值应满足 表1的规定。 表1 干扰电压的容限值 频率范围/GHz 2.7~3.0 5.3~5.7 9.3~9.7 干扰电压容限值/μV 0.40 0.43 0.44 注:2.7GHz~3.0GHz频段的干扰电压容限值引自GB13618—1992;5.3GHz~5.7GHz、9.3GHz~9.7GHz频 段的干扰电压容限值计算方法参见D.1。 3GB31223—2014 5.5 最小防护间距 天气雷达站与典型的干扰源的最小防护间距应满足表2中的规定。 表2 最小防护间距容限值 干扰源最小防护间距 km 2.7GHz~3.0GHz5.3GHz~5.7GHz9.3GHz~9.7GHz 高压架空输电线路500kV 1.00 0.30 0.10 220kV~330kV 0.80 0.24 0.08 110kV 0.70 0.21 0.07 高压变电站500kV 1.20 0.36 0.12 220kV~330kV 0.80 0.24 0.08 110kV 0.70 0.21 0.07 电气化铁路 电力机车