2) 단파골
3.1 기상레이더 기초이론
3.1.5 펄스반복주기(Pulse Repetition Frequency, PRF), 최대관측거리( R max ), 최대관측속도( V max )
그림 3.4에서 뇌우의 핵에서 우적크기 분포는 반사도 60dBZ에 해당한다.
점선으로 표시된 부분에 높은 반사도의 핵이 있고 두 빔이 지나간다. 그러 나 오직 레이더 B의 빔만이 60dBZ로 가득 채워져 있다. 반면 더 먼 거리 에 있는 빔 A의 경우 60dBZ 코어와 그보다 약한 주변 에코를 포함한다.
따라서 빔 부피에 대한 평균효과에 의하여 60dBZ 보다 작은 반사도가 A 에서 관측된다. 이와 같이 빔이 완전히 채워지지 않을 경우 종종 같은 고 도를 관측하는 두 레이더가 서로 다른 반사도를 나타낸다.
3.1.5 펄스반복주기(Pulse Repetition Frequency, PRF), 최대관측거리( R
max),
원격탐사 원격탐사
-3.1 기상레이더 기초이론
3.1.5.2 최대 측정 거리(Maximum Unambiguous Range, R
max)와 PRF의 관계
전자기파를 주어진 시간 간격을 가지는 펄스파를 이용하는 가장 주된 이 유는 이를 통한 거리측정이다. 수신시간(Listening Period)은 첫 번째 펄 스 송신 이후에서 두 번째 펄스를 발사하기 전까지의 시간을 나타낸다. 이 기간에 의하여 첫 번째 펄스가 전파되어 수신될 때까지 가능한 왕복 최대 거리가 결정된다. 이 거리를 2로 나누어 산출한 것이 최대 측정 거리 (Rmax)이다. Rmax는 수학적으로 다음과 같이 표현된다.
(3.5)
이 때 c 는 빛 의 속 도 , 는 수 신 시 간 이 다 . 펄 스 지 속 시 간 (Pulse Duration, )이 PRT( )에 비해 매우 작기 때문에Rmax는 대신 PRT 나 PRT로 전환해서 나타낼 수 있고 다음과 같다.
(3.6)
(3.7)
PRF(s-1)는 펄스반복 주파수, PRT(s)는 펄스반복 시간이다.
즉 이다.
3장 레이더기상학 기초
9
원격탐사 원격탐사
-3.1 기상레이더 기초이론
3.1.5.4 도플러 딜레마
Rmax와Vmax둘 다 PRF에 의존하지만 의존정도가 다르다. 다음 두 식에서 Rmax는 PRF와 역의 의존성을 가지고Vmax는 직접적인 의존성을 가진다.
(3.10)
(3.11)
= 최대 탐지 거리
= 최대탐지속도
= 파장 ( S-밴드 10cm ) PRF = 펄스반복주파수
3.1.5.3 최대 측정 속도(Maximum Unambiguous Velocity, V
max)와 PRF의 관계
Rmax가 PRF에 의존할 뿐만 아니라 최대 측정 속도 또한 PRF에 의존한다.
모호하지 않음(Unambiguous)은 기상레이더가 가장 큰 도플러속도를 정 확하게 결정할 수 있는 성능을 나타낸다. Vmax와 PRF의 관계는 수학적으 로 다음과 같이 표현한다.
(3.8)
(3.9)
이때 PRF 는 펄스 반복 주기( ), PRT는 펄스 반복 시간=1/펄스반복주 기( )이다. PRF가 1000펄스/s이고 (PRT=0.001s) 파장이 10.5cm( )는 송신파의 파장)일 때Vmax는 26.25m/s(51kt)이다.
목표물 거리
10
3장 레이더기상학 기초원격탐사 원격탐사
-PRF# PRF Rmax(nm) Vmax(kts)
1 322 252 16
2 446 181 22
3 644 126 32
4 857 95 43
5 1014 80 51
6 1095 74 55
7 1181 69 59
8 1282 63 64
[표 3.3]여덟개의 PRF와Rmax, Vmax
PRF가 증가하면 Rmax는 감소하는 반면 Vmax는 증가한다. 또한, PRF가 감 소하면 Rmax는 증가하지만 Vmax는 감소한다. 높은 Vmax가 높은 PRF를 가 져야 하기 때문에 관측최대 거리 Rmax가 짧아진다. 높은 PRF는 짧은 Rmax 를 가지고 다중착에코(Multiple Trip Echo)의 확률을 증가시킨다. 도플러 딜레마는 Rmax와 Vmax 둘 다 최대로 하는 하나의 PRF는 없음을 나타낸다.
표 3.3은 다양한 현업용 PRF와 상응하는Rmax와 Vmax값을 나타낸다. PRF 가 조절가능하기 때문에Rmax와 Vmax의 PRF에 대한 의존성은 레이더 운영 자에게 매우 중요하다.
낮은 PRF는 관측거리와 출력에 있어 바람직한 반면 높은 PRF는 목표물의 속도 관측에 필수적이다. 하나의 PRF에 대해 두 가지 모두 만족시킬 수 없 는 것을 도플러 딜레마(Doppler Dilemma)라 부른다.