本发明涉及一种球形双偏振相控阵天气雷达，包括：球冠相控阵天线模块、数字收发模块以及信号处理模块；球冠相控阵天线模块包括球形支撑架、多个双极化微带辐射单元和多个电子开关；各双极化微带辐射单元紧密布设在球形支撑架上，双极化微带辐射单元发射的波束方向与球形支撑架的有效口径的法向一致，电子开关用于控制对应的双极化微带辐射单元进行电子扫描；数字收发模块与球冠相控阵天线模块之间进行无线传输；数字收发模块用于产生探测气象目标所需的调频信号或相位编码信号，以及接收目标反射的回波信号；信号处理模块与数字收发模块连接。双极化微带辐射单元发出的波束宽度和天线增益不会发生任何改变，提高了雷达探测气象目标的准确度。