雷达基本工作原理雷达与雷达模拟器

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第一章雷达基本工作原理,1.1,引言,1.1.1,基本概念,“雷达”译自英文词汇,Radar,Ra,dio,d,etection,a,nd,r,anging,无线电探测和测距。,定义：雷达是一种通过发射,电磁波,和接收回波，对,目标,进行探测和测定,目标信息,的设备。,1.1.2,雷达技术的发展,1886-1888 Hertz(Germany):,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。,Marconi(Italy):,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,.,RCA Co.(American):,发明了机载雷达。,(America): “New York”,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。,中国,:,主要从发达国家引进技术,目前已生产具有自主产权的航海雷达。,现代雷达,/ARPA:,具有计算机,构成组合导航,integrated navigation system(Loran, GPS, ECDIS),及,自动船桥系统,Automatic bridge navigation system.,1.1.3,海上雷达的用途,航海雷达特点,:,厘米波长（,3,厘米，,10,厘米）,脉冲发射，导航,(1),避碰,距离，方位,测量目标参数,(2),无视线限制,(1),远距离探测,尽早发现目标,三个主要用途,:,(2),定位,航行,方向扫描,量程,:,回波,(,在,10 nm),t,123.5,s,荧光屏边缘,本船,目标,岛屿,12 nm,目标,90,245,245,EBL,90,180,270,0,方位标志,海图平面,雷达平面,距离与方位测量,扫描线,固定距标圈,HL,岛屿,本船,雷达不能“感知”目标的背面，因此目标的后沿是不可见的,.,1.2,雷达的测距与测向原理,（,1,）,测距原理,：,1,）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。,2,）测距公式：,R=C,t/,2,（,t,=,t,2,t,1,C,= 300 m/,s,）,（,2,）,测方位原理,：,1,）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，则可探知周围目标的方位。,发射脉冲,回波,显示器,回波,(2),发射机,接收机,电源,船电,船首线,微波传输线,天线,方位,回波,T/R,触发器,Transmitter,Receiver,T/R,天线,收发机,显示器,ARPA,(1),触发器,方位与船首线,1.3,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机。保护接收机。,1.3,雷达的,基本组成部分及作用,（,4,）,天线,：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回来的雷达波（回波）送接收机。,（,5,）,接收机,：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合显示器要求。,（,6,）,显示器,：平面位置显示器（,PPI,），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屏上；配有测量系统供随时测量。,（,7,）,雷达电源,：把船电变成雷达所需的中频电。,400,2000 Hz,。,ARPA :,A,utomatic,r,adar,p,lotting,a,ids,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,岛屿（陆地）,浮标,海浪杂波,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,/ARPA, ECDIS, GPS/DGPS,和自动舵构成的自动船桥系统是未来主要的导航系统,