1、第三章第三章雷达使用性能及其影响因素雷达使用性能及其影响因素3.1 最大探测距离及其影响因素最大探测距离及其影响因素 考虑地球曲率，天线和目标的高度及大气的折射影考虑地球曲率，天线和目标的高度及大气的折射影响，雷达所能观测的最大距离响，雷达所能观测的最大距离雷达地平和最大探测距离雷达地平和最大探测距离hh 21几何地平几何地平 1.93光学地平光学地平 2.07雷达地平雷达地平 2.23天线雷达地平天线雷达地平目标雷达地平目标雷达地平122.23Rhh受大气因素的影响较大受大气因素的影响较大1. 正常辐射正常辐射正常辐射正常辐射超折射和次折射超折射和次折射次折射次折射超折射超折射2. 超折射超
2、折射3. 次折射次折射3.2 最大作用距离及其影响因素最大作用距离及其影响因素影响因素影响因素1、技术指标：、技术指标：2、目标反射特性：、目标反射特性：3、海面反射：、海面反射：4、外界杂波干扰：、外界杂波干扰：5、大气传播衰减：、大气传播衰减：在一定的电波传播条件下，雷达对某特定物标探在一定的电波传播条件下，雷达对某特定物标探测的最大距离。表示雷达探测远距离目标的能力测的最大距离。表示雷达探测远距离目标的能力最大作用距离及其影响因素最大作用距离及其影响因素 IMO规定：规定： 正常电波传播条件下，天线高出水面正常电波传播条件下，天线高出水面15米，且无杂波干扰，应米，且无杂波干扰，应能显示
3、各种物标的距离如表能显示各种物标的距离如表物物 标标 回回 波波距距 离离海拔海拔60 m的岸线的岸线20 n mile海拔海拔6 m的岸线的岸线7 n mile 5000总吨的船舶总吨的船舶7 n mile 10 m长小船长小船3 n mile导航浮筒（导航浮筒（ 0=10 m2）2 n mile技术指标的影响：在自由空间中，雷达最大探测距离计算公式：在自由空间中，雷达最大探测距离计算公式：41min202max64rAtPGPRPt:天线发射的脉冲功率；天线发射的脉冲功率；GA：天线增益；：天线增益；：工作波长；：工作波长；P Prminrmin：接收机门限电压；：接收机门限电压；0 0：
4、物标有效散射面积：物标有效散射面积技术指标的影响： 1）工作波长）工作波长 ： 长：最大作用距离远；雨雪、海浪杂波干扰小。长：最大作用距离远；雨雪、海浪杂波干扰小。 短：距离分辨力高；测距精度高；（天线尺寸一定，短：距离分辨力高；测距精度高；（天线尺寸一定，水平波束宽度小）方位分辨力、测方位精度高。水平波束宽度小）方位分辨力、测方位精度高。 2）峰值功率）峰值功率Pt：功率大，最大作用距离远，杂波干扰强。：功率大，最大作用距离远，杂波干扰强。 3）脉冲宽度）脉冲宽度 ： 窄：最小作用距离近；距离分辨力、测距精度高；窄：最小作用距离近；距离分辨力、测距精度高；杂波干扰小。杂波干扰小。 宽：最大作
5、用距离远。宽：最大作用距离远。技术指标的影响： 4）天线增益）天线增益GA：越大对最大作用距离越有利。：越大对最大作用距离越有利。 5）天线水平波束宽度）天线水平波束宽度 ：越小，测方位精度、方位分：越小，测方位精度、方位分辨力越高；最大作用距离增加；雨雪海浪杂波干扰小。辨力越高；最大作用距离增加；雨雪海浪杂波干扰小。 6）天线垂直波束宽度）天线垂直波束宽度 ： 小：最大作用距离远；雨雪海浪杂波干扰小。小：最大作用距离远；雨雪海浪杂波干扰小。 大：最小作用距离近。大：最小作用距离近。 7）脉冲重复频率）脉冲重复频率F：高，增加最大作用距离，但受显：高，增加最大作用距离，但受显示器最大量程限制。
6、示器最大量程限制。 8）最小可辩功率）最小可辩功率Prmin：小，最大作用距离远；杂波：小，最大作用距离远；杂波干扰大。干扰大。 9）噪声系数）噪声系数N：越小，最大作用距离越远。：越小，最大作用距离越远。技术指标的影响： 10）通频带宽度）通频带宽度 f0.707： 宽：距离分辨力、测距精度高；图象清晰。宽：距离分辨力、测距精度高；图象清晰。 窄：最大作用距离远。窄：最大作用距离远。 11）天线转速）天线转速n： 高：图象完整；海浪干扰小；有利识别观测高速高：图象完整；海浪干扰小；有利识别观测高速目标。目标。 低：最大作用距离远。低：最大作用距离远。 12）天线极化类型：）天线极化类型： 水
7、平极化：海浪干扰小，海面目标反射强。水平极化：海浪干扰小，海面目标反射强。 垂直极化：雨雪干扰小。垂直极化：雨雪干扰小。 圆极化：雨雪干扰很小；对称性目标回波减弱。圆极化：雨雪干扰很小；对称性目标回波减弱。目标反射特性的影响： 1）目标视角：）目标视角： 水平视角；水平视角； 垂直视角。垂直视角。 视角随船和目标相对位置改变而变化。视角不同，视角随船和目标相对位置改变而变化。视角不同，回波不同。回波不同。 2）目标形状和表面结构：）目标形状和表面结构： 平板：决定于表面状况及视角大小。平板：决定于表面状况及视角大小。 球形：很差目标，表面粗造稍好。球形：很差目标，表面粗造稍好。 圆柱：具体回波
8、要看大小和视角。圆柱：具体回波要看大小和视角。 圆锥：很差目标。圆锥：很差目标。目标反射特性的影响： 3）目标尺寸：面积大，）目标尺寸：面积大，回波强。回波强。 宽度：宽度： a.小于水平波束宽小于水平波束宽度，回波强度随宽度，回波强度随宽度成正比。度成正比。 b.大于水平波束宽大于水平波束宽度，回波强度与各度，回波强度与各段目标特性有关。段目标特性有关。 高度：越高回波越高度：越高回波越强，但要看坡度，高强，但要看坡度，高山不一定有强回波。山不一定有强回波。 深度：雷达不能深度：雷达不能“感觉感觉”深度。深度。侧视图侧视图俯视图俯视图目标反射特性的影响： 4）目标材料：反射能力取决于基本电特
9、性。金属好，海水较好，木、冰差。 5）目标有效散射面积（雷达横截面积）：表示对入射波的散射能力。大好。有效散射面积与波长有关。海面反射的影响海面反射的影响14H q q (1) 镜面镜面 到达物标有直射波和海面反射波，两者互相作用造成雷达到达物标有直射波和海面反射波，两者互相作用造成雷达波束在垂直方向上的分裂现象。回波将时隐时现。波束在垂直方向上的分裂现象。回波将时隐时现。 最低波瓣仰角最低波瓣仰角 与波长成正比，与波长成正比，X波段比波段比S波段好。波段好。14Hq海面反射的影响海面反射的影响 (2) 波浪海面干扰波浪海面干扰海杂波干扰的特点：海杂波干扰的特点： 近强远弱。近强远弱。 上风侧
10、强，下内侧弱。上风侧强，下内侧弱。 最大作用距离达最大作用距离达10 nm. 海杂波干扰受下列因素影响：海杂波干扰受下列因素影响：1.海浪的强度海浪的强度2.天线的高度天线的高度3.发射功率与波长发射功率与波长大气衰减的影响大气衰减的影响衰减：雷达波在大气中传播时受到气体分子衰减：雷达波在大气中传播时受到气体分子（主要是氧气和水蒸气）的吸收及散射而产生。（主要是氧气和水蒸气）的吸收及散射而产生。水滴衰减的特点：水滴衰减的特点：1.与工作频率有关，衰减量基本随波长减小而增与工作频率有关，衰减量基本随波长减小而增大。大。 S波段强于波段强于X波段。波段。2.雨中衰减量随降雨量和密度增大而增大。雨中
11、衰减量随降雨量和密度增大而增大。3.云雾中衰减量与水粒的密度成正比。大雾对雷云雾中衰减量与水粒的密度成正比。大雾对雷达回波有影响。能见度为达回波有影响。能见度为30米的大雾比中雨引米的大雾比中雨引起的衰减还大。起的衰减还大。4.与天线波束宽度及脉冲宽度有关。与天线波束宽度及脉冲宽度有关。3.3最小作用距离及其影响因素最小作用距离及其影响因素一、最小作用距离：一、最小作用距离：雷达荧光屏上显示目标的最近距离。雷达荧光屏上显示目标的最近距离。雷达探测近距离目标的能力雷达探测近距离目标的能力最小作用距离：最小作用距离：取以下二者大者取以下二者大者1、雷达脉冲宽度、雷达脉冲宽度 及收发开关恢复时间及收
12、发开关恢复时间tr：rmin1 = ( + t r )C22、雷达天线垂直波束照射角度、雷达天线垂直波束照射角度q qv：rmin2 = h1 ctgq qv23.3最小作用距离及其影响因素最小作用距离及其影响因素rmin1rmin2target range affected by VBWZero power lineHalf power lineq qv二、影响因素二、影响因素1、技术指标：、技术指标： 2、天线高度：、天线高度： 3、目标反射特性：、目标反射特性：三、性能标准要求三、性能标准要求天线高天线高15 m，对于，对于5 000总吨的船舶、总吨的船舶、10 m长的小船长的小船及有效
13、散射面积及有效散射面积10 m2的导航浮筒，不动除量程外的的导航浮筒，不动除量程外的任何控钮开关，应在任何控钮开关，应在50米到米到1 n mile清楚显示。清楚显示。3.43.4距离分辨力及其影响因素距离分辨力及其影响因素同一方位不同距离上两个相邻的目标在雷达同一方位不同距离上两个相邻的目标在雷达荧光屏上显示为两个影像的最小距离差荧光屏上显示为两个影像的最小距离差 rmin一、距离分辨力：一、距离分辨力： rmin = C2( + ) + 2RD1 fDdC电波传播速度电波传播速度 发射脉冲宽度发射脉冲宽度d 光点直径光点直径 f接收机通频带接收机通频带D 屏幕直径屏幕直径RD 所用量程所用
14、量程带宽失真带宽失真距离分瓣率距离分瓣率荧光屏边缘荧光屏边缘 AB3.4 3.4 距离分辨力及其影响因素距离分辨力及其影响因素二、影响因素二、影响因素1、脉冲宽度、脉冲宽度 ：主要因素，脉冲宽度越小，分辨力越高主要因素，脉冲宽度越小，分辨力越高 它使目标影像向屏边缘延伸它使目标影像向屏边缘延伸 C /2 1）当两个目标相距）当两个目标相距大于大于 C /2，能分辨，能分辨 2）当两个目标相距）当两个目标相距小于等于小于等于 C /2，不能分辨，不能分辨2、量程、量程：近量程比远量程分辨力高近量程比远量程分辨力高3、光点尺寸：、光点尺寸：聚焦越好，光点尺寸越小，分辨力越高聚焦越好，光点尺寸越小，
15、分辨力越高4、接收机通频带：、接收机通频带：越大分辨力越高越大分辨力越高5、脉冲波形：、脉冲波形：波形越陡直，分辨力越高波形越陡直，分辨力越高三、性能标准要求三、性能标准要求在在2 n mile或更小量程的或更小量程的50%至至100%的距离范围的距离范围内观测两个同方位的相邻小目标，能分开显示的内观测两个同方位的相邻小目标，能分开显示的最小间距不大于最小间距不大于50 m。3.53.5方位分辨力及其影响因素方位分辨力及其影响因素一、方位分辨力：一、方位分辨力：同一距离不同方位上两个相邻的目标在雷达荧同一距离不同方位上两个相邻的目标在雷达荧光屏上显示为两个影像的最小方位差光屏上显示为两个影像的
16、最小方位差 min min = q qH + d 相同方位而距离不同的两物标相同方位而距离不同的两物标H H光点角尺光点角尺寸寸H H3.53.5方位分辨力及其影响因素方位分辨力及其影响因素二、影响因素二、影响因素1、水平波束宽度、水平波束宽度q qH ：主要因素，主要因素， q qH越小，分辨力越高越小，分辨力越高 它使目标影像向左右各延伸它使目标影像向左右各延伸 q qH /2 1）当两个点状目标方位差（夹角）当两个点状目标方位差（夹角）大于大于q qH，能分辨，能分辨 2）当两个点状目标方位差（夹角）当两个点状目标方位差（夹角）小于等于小于等于 q qH，不能分辨，不能分辨2、光点角尺寸
17、、光点角尺寸：光点张角越小，分辨力越高光点张角越小，分辨力越高3、目标距离：、目标距离：间距一定的两个目标，离本船越近，越易分辨间距一定的两个目标，离本船越近，越易分辨 距离本船距离本船D距离波束宽度所对应的弧长距离波束宽度所对应的弧长 d 2 q q H D/360 q q H D/57.3 目标间距目标间距d d，能分辨；目标间距，能分辨；目标间距d d，不能分辨，不能分辨三、性能标准要求三、性能标准要求在在1.5 或或 2 n mile量程的量程的50%至至100%的距离范围内观的距离范围内观测两个等距离的相邻小目标，分开显示的最小间隔测两个等距离的相邻小目标，分开显示的最小间隔不大于不
18、大于2.5 3.63.6测距精度及其影响因素测距精度及其影响因素一、影响因素一、影响因素1、同步误差、同步误差 ：扫描开始与天线发射时刻不一致扫描开始与天线发射时刻不一致2、固标和活标不准确：、固标和活标不准确：3、扫描锯齿波的非线性：、扫描锯齿波的非线性：荧光屏上同样距离对应的时间不同荧光屏上同样距离对应的时间不同4、光点尺寸：、光点尺寸：越大越差越大越差5、天线高度：、天线高度：越高越差越高越差6、目标回波闪烁：、目标回波闪烁： 本船和目标摇摆，目标反射中心不稳，回波闪烁本船和目标摇摆，目标反射中心不稳，回波闪烁7、雷达波传播速度：、雷达波传播速度：变化变化二、性能标准要求二、性能标准要求
19、固标圈和活标圈测量，误差不能超过所用量程的固标圈和活标圈测量，误差不能超过所用量程的1.5%或或70 m二者之大者二者之大者ABCA岛屿岛屿岛屿岛屿岛屿岛屿扫描线扫描线扫描扫描方向方向O扫描原点扫描原点(本船本船)CRT边缘边缘实际距离实际距离探测距离探测距离本船本船(a) 侧视图侧视图(b ) 俯视图俯视图(c) 雷达图像雷达图像本船本船外形轮廓外形轮廓ACC3.73.7测方位精度及其影响因素测方位精度及其影响因素一、影响因素一、影响因素1、水平波束宽度和波束形状不对称：、水平波束宽度和波束形状不对称：2、方位同步系统角数据传递误差：、方位同步系统角数据传递误差：扫描线与天线旋转不同步扫描线
20、与天线旋转不同步3、船首标志线的宽度和精度：、船首标志线的宽度和精度：4、波束主瓣轴线方向偏离：、波束主瓣轴线方向偏离：5、方位测量设备的误差：、方位测量设备的误差：6、扫描起始点与荧光屏几何中心不一致（机械式）：、扫描起始点与荧光屏几何中心不一致（机械式）：7、船舶摇摆倾斜导致的误差：、船舶摇摆倾斜导致的误差：首尾正横方向最小，象限方向最大首尾正横方向最小，象限方向最大8、光点尺寸；视差；罗经航向误差：、光点尺寸；视差；罗经航向误差：二、性能标准要求二、性能标准要求测量位于屏边缘的目标回波，误差不能超过测量位于屏边缘的目标回波，误差不能超过1 ；船首线误差不能超过船首线误差不能超过1 ；船首
21、线宽度不大于；船首线宽度不大于0.5 3.9 阴影扇区及真假回波阴影扇区及真假回波由于绕射，雷达波束的弯曲阴影区由于绕射，雷达波束的弯曲阴影区的强反射物标也会被接收到，但方的强反射物标也会被接收到，但方位不准确。在阴影区中的小木船容位不准确。在阴影区中的小木船容易丢失。易丢失。1. 阴影区阴影区 产生原因：产生原因： 本船上的高大建筑物的遮挡。总是存在。本船上的高大建筑物的遮挡。总是存在。陆地上的遮挡物或其它船舶的遮挡和吸收。随船舶运动变化。陆地上的遮挡物或其它船舶的遮挡和吸收。随船舶运动变化。 因雷达波束被阻挡，而无法探测，在荧光屏上形成的无回波的扇形暗区，称之为影响阴影区大小的因素：影响阴
22、影区大小的因素： 阻挡物与天线的间距阻挡物与天线的间距 阻挡物的大小阻挡物的大小 阻挡物与天线的相对高度阻挡物与天线的相对高度2. 间接反射回波间接反射回波AAA假回波假回波真回波真回波固定距标圈固定距标圈A假回波假回波AA(a)烟囱的反射烟囱的反射(b) 其它反射其它反射间接回波间接回波真回波真回波原因：船岸高大建筑物二次反射造成的原因：船岸高大建筑物二次反射造成的 。回波的特点回波的特点:出现在阴影扇形内。出现在阴影扇形内。距离：距离：a.船上障碍物反射：与真回波基本相等；船上障碍物反射：与真回波基本相等； b.船外障碍物反射：障碍物与目标和与天线距离之和。船外障碍物反射：障碍物与目标和与
23、天线距离之和。与真回波比较形状明显畸变且移动不正常，比真回波弱。与真回波比较形状明显畸变且移动不正常，比真回波弱。本船改向，仍在阴影扇形内或消失。本船改向，仍在阴影扇形内或消失。2、多次反射回波、多次反射回波 经与本船经与本船正横，近距离正横，近距离的强反射的强反射体多次往返反射形成的。体多次往返反射形成的。特点：特点： 真回波外侧，连续等间距，真回波外侧，连续等间距， 同同方位，强度逐个减弱。方位，强度逐个减弱。识别：识别： 强反射体相距约强反射体相距约1nm内，正横内，正横 减小增益抑制减小增益抑制（a）多次反射（b）雷达图像3. 旁瓣回波旁瓣回波特点：特点：对称分布在真回波两侧的圆弧上。
24、对称分布在真回波两侧的圆弧上。距离与真回波相等，方位不对。距离与真回波相等，方位不对。强度比真回波弱的多。强度比真回波弱的多。旁瓣波束引起的假回波较弱，可通过调整增益或旁瓣波束引起的假回波较弱，可通过调整增益或STC消除。消除。HH0.5 power0.5 powerABEDCPLRABCDE物标物标(a) 天线水平波束方向性图天线水平波束方向性图(b) 旁瓣回波旁瓣回波4. 二次扫描回波二次扫描回波由于发射脉冲过强，由于发射脉冲过强，远距离物标经很长远距离物标经很长时间在第二次扫描时间在第二次扫描时返回，引起测距时返回，引起测距误差。误差。.T触发脉冲触发脉冲发射脉冲发射脉冲回波回波锯齿波锯齿波固定距标圈固定距标圈二次扫描回波二次扫描回波特点特点:(1)方位是真实方位是真实 (2)距离距离 = 真实距离真实距离CT/2.(3)改变量程使图像变形或改变量程使图像变形或消失消失.(4)直线陡岸在屏幕上变成直线陡岸在屏幕上变成V字形图像。字形图像。A12.5BCDE50504344.844.8量程 ：12 nmPRF：500s二次扫描回波12.512.512.5
