第一章雷达基本工作原理-雷达与雷达模拟器教材课件.ppt

1、第一章雷达基本工作原理第一章雷达基本工作原理1.1 引言引言1.1.1 基本概念基本概念“雷达雷达”译自英文词汇译自英文词汇Radar Radio detection and ranging 无线电探测和测距。无线电探测和测距。定义：雷达是一种通过发射定义：雷达是一种通过发射电磁波电磁波和接收回波，对和接收回波，对目目标标进行探测和测定进行探测和测定目标信息目标信息的设备。的设备。1.1.2 雷达技术的发展雷达技术的发展1886-1888 Hertz(Germany):实现了电磁波振荡，发射，接收。实现了电磁波振荡，发射，接收。1914(American):回声探测器雷达的初始模型。回声探测器

2、雷达的初始模型。Marconi(Italy):提出一个可实践的雷达系统。提出一个可实践的雷达系统。1930 Blair:脉冲回波测量（距离，方向）系统，基本雷达脉冲回波测量（距离，方向）系统，基本雷达.RCA Co.(American):发明了机载雷达。发明了机载雷达。(America):“New York”巡洋舰首先安装舰载雷达。巡洋舰首先安装舰载雷达。After WWII 成为了发展快速的导航仪器。成为了发展快速的导航仪器。中国中国:主要从发达国家引进技术主要从发达国家引进技术,目前已生产具有自主产权的目前已生产具有自主产权的航海雷达。航海雷达。现 代 雷 达现 代 雷 达/A R P A

3、:具 有 计 算 机具 有 计 算 机,构 成 组 合 导 航构 成 组 合 导 航 integrated navigation system(Loran,GPS,ECDIS),及及自动船自动船桥系统桥系统 Automatic bridge navigation system.1.1.3 海上雷达的用途海上雷达的用途航海雷达特点航海雷达特点:厘米波长（厘米波长（3厘米，厘米，10厘米）厘米）脉冲发射，导航脉冲发射，导航(1)避碰避碰 距离，方位距离，方位测量目标参数测量目标参数(2)无视线限制无视线限制(1)远距离探测远距离探测尽早发现目标尽早发现目标三个主要用途三个主要用途:(2)定位定位航

4、行航行方向扫描方向扫描量程量程:回波回波(在在 10 nm)t123.5ss荧光屏边缘荧光屏边缘本船本船目标目标岛屿岛屿12 nm目标目标90245245EBL901802700方位标志方位标志海图平海图平面面雷 达 平雷 达 平面面距离与方位测量距离与方位测量扫描线扫描线固定距标圈固定距标圈HL岛屿岛屿本船本船雷达不能雷达不能“感知感知”目标的背面，目标的背面，因此目标的后沿是不可见的因此目标的后沿是不可见的.1.2 雷达的测距与测向原理雷达的测距与测向原理（1）测距原理测距原理：1）物理基础：超高频无线电波在空间等速）物理基础：超高频无线电波在空间等速直线传播；遇物标良好反射。直线传播；遇

5、物标良好反射。2）测距公式：）测距公式：R=C t/2 （t=t2 t1 C=300 m/s）（2）测方位原理测方位原理：1）利用定向收发天线，只向一个方向发射雷）利用定向收发天线，只向一个方向发射雷达波且只接收此方向上目标反射的回波，天线的方达波且只接收此方向上目标反射的回波，天线的方向即是目标的方位；向即是目标的方位；2）天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探）天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探知周围目标的方位。知周围目标的方位。发射脉冲发射脉冲回波回波显示器显示器回波回波(2)发射机发射机接收机接收机电源电源船电船电船首线船首线 微波传输线微波传输线天线天线方位方位回波回波T/R触发器触

6、发器TransmitterReceiverT/R天线天线收发机收发机显示器显示器ARPA(1)触发器触发器方位与方位与船首线船首线1.3 雷达的雷达的基本组成部分及作用 （1）定时器（亦称触发电路、触发脉冲产生器、定时电路、同步电路）（Trigger）：是雷达的指挥中心；产生周期性的窄脉冲即触发脉冲（定时脉冲、同步脉冲）。送：发射机：控制发射开始。接收机：控制近距离增益。显示器：控制计时开始。（2）发射机：在触发脉冲控制下产生周期性的大功率射频脉冲（微波脉冲、发射脉冲、雷达波）。（3）收发开关：发射时，关闭接收机入口，保护接收机，大功率射频脉冲送天线；接收时，关闭发射机通路，微弱回波能量送接收

7、机。保护接收机。1.3 雷达的雷达的基本组成部分及作用（4）天线天线：定向收发天线，将发射机送来的射频脉冲：定向收发天线，将发射机送来的射频脉冲聚成细束集中向一个方向发射，接收此方向目标反射聚成细束集中向一个方向发射，接收此方向目标反射回来的雷达波（回波）送接收机。回来的雷达波（回波）送接收机。（5）接收机接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合显示器要求。万倍以符合显示器要求。（6）显示器显示器：平面位置显示器（：平面位置显示器（PPI），计时及计），计时及计算，将目标回波按目标的实际距离和方位显示在荧光算，将目标回波按目标的实际距离和方位显示在荧光屏

8、上；配有测量系统供随时测量。屏上；配有测量系统供随时测量。（7）雷达电源雷达电源：把船电变成雷达所需的中频电。：把船电变成雷达所需的中频电。4002000 Hz。ARPA :Automatic radar plotting aids a plotting device整机工作过程 通电后，雷达电源产生的中频电加到各分机。定时器产生的触发脉冲一路送显示器控制扫描系统在荧光屏上形成距离扫描线；一路送发射机，控制发射机产生发射脉冲，经收发开关、波导管送天线并发射出去，当雷达波遇到目标，被反射回来，一部分反射信号被天线接收，送入接收机，构成目标回波脉冲，经放大并变换成视频脉冲，加到阴极射线管，在扫描线

9、相应的位置上形成加强的回波亮点。天线的旋转方位角信号经方位同步系统送入显示器，使扫描线与天线同步旋转。天线旋转向四周发射雷达波，被目标反射回来的雷达波在相应的扫描线上形成目标回波亮点。利用测量标志可测量目标的距离和方位。电磁波特性直线传播二次辐射（反射）目标雷达目标雷达所能发现的所有目标。船舶船舶岛屿（陆地）岛屿（陆地）浮标浮标海浪杂波海浪杂波雨雪杂波雨雪杂波目标信息相对位置（距离和方位）真速度真航向CPA（Closest Point of Approach)DCPA(Distance to CPA)TCPA(TIME to CPA)雷达雷达/ARPA,ECDIS,GPS/DGPS和自动舵构成的自动和自动舵构成的自动船桥系统是未来主要的导航系统船桥系统是未来主要的导航系统