新型LED光源气溶胶探测雷达系统优化设计与初步实验

为了实现近地面、多波长气溶胶时空探测，克服激光波长可选择性不足的问题，利用LED丰富的光谱特性，设计了一种新型发光二极管(LED)光源雷达。LED能量小且发散角大，其出光能量、发散角、接收视场角和几何重叠因子都会对LED光源雷达探测距离产生影响。针对共轴LED光源雷达系统的特点，分析了几何重叠因子的特征和计算方法，详细讨论了光源发散角和接收视场角对几何重叠因子的影响。结合LED光源的特点，利用美国标准大气模型对雷达系统的探测能力进行了仿真，优化了光源发散角和接收视场角，在LED能量一定的情况下获得了最大的探测距离。搭建了LED光源雷达系统并完成了初步实验观测，结果表明该雷达夜晚能够接收到240 m远处的大气回波，验证了雷达探测低层大气气溶胶的能力。