第一章 雷达基本工作原理
雷达工作原理
雷达工作原理雷达是一种用于探测和追踪目标物体的设备，广泛应用于军事、航空、航海和气象等领域。
它通过发射电磁波并接收其反射信号，通过分析信号的特征来确定目标物体的位置、速度和形态。
本文将介绍雷达的基本原理和工作过程。
一、雷达的基本原理雷达的基本原理是利用电磁波在空间传播时的特性。
雷达发射器发出一束电磁波，并通过天线将电磁波辐射出去。
当电磁波遇到目标物体时，会发生反射或散射，部分信号会被接收天线接收到。
二、雷达的工作过程1. 发射信号：雷达工作时，发射器发出一束有一定频率和功率的电磁波。
电磁波可以是无线电波、微波或其他频率的波。
2. 接收信号：目标物体会对电磁波进行反射或散射，部分反射信号会被雷达接收器接收到。
接收器通过天线接收到的信号转换为电信号，并传送给信号处理系统。
3. 信号处理：信号处理系统对接收到的信号进行处理和分析。
这包括测量信号的时间、频率和幅度特征，以确定目标物体的距离、方位和速度。
4. 显示结果：最后，雷达系统将分析得到的目标信息显示在显示器上。
这可以是雷达图表或其他形式的可视化信息，帮助操作人员更好地理解目标的位置和运动状态。
三、不同类型雷达的原理1. 连续波雷达（CW雷达）：连续波雷达发射器持续地发射连续的高频电磁波。
接收器接收到的信号经过混频或激励信号调制后得到目标信息。
2. 脉冲雷达：脉冲雷达发射器以脉冲的形式发射电磁波，每个脉冲都有固定的能量和重复频率。
接收器通过测量脉冲的往返时间来计算目标的距离。
3. 多普勒雷达：多普勒雷达是基于多普勒效应的原理工作的。
当目标物体相对于雷达运动时，接收到的反射信号的频率会发生变化。
根据频率变化的特征，可以计算出目标的速度和运动方向。
四、雷达的应用领域雷达在军事、航空、航海和气象等领域有着广泛的应用。
1. 军事：雷达在军事领域中用于目标探测、导航、火控和情报收集等任务。
它可以帮助军队追踪和监视敌方目标，提供重要的战术信息。
2. 航空和航海：雷达在航空和航海领域中用于导航和防撞系统。
雷达知识点总结
雷达知识点总结1.雷达的工作原理1雷达测距原理超高频无线电波在空间传播具有等速、直线传播的特性，并且遇到物标有良好的反射现象。
用发射机产生高频无线电脉冲波，用天线向外升空和发送无线电脉冲波，用显示器展开计时、排序、表明物标的距离，用引爆电路产生的引爆脉冲并使它们同步工作。
2雷达测方位原理（1）利用超高频无线电波的空间直线传播；（2）雷达天线是一种定向型天线；（3）用方位读取系统把天线的瞬时边线随时精确地送至显示器，并使荧光屏上的扫描线和天线同步转动，于是物标脉冲也就按它的实际方位表明在荧光屏上。
雷达基本共同组成（1）触发电路（triggercircuit）促进作用：内要一定的时间产生一个促进作用时间很短的细长脉冲（引爆脉冲），分别送至发射机、接收机和显示器，并使它们同步工作。
（2）发射机（transmitter）促进作用：在引爆脉冲的掌控下产生一个具备一定宽度的大功率高频的脉冲信号（射频脉冲），经波导馈线送进天线向外升空。
参数：x波段：9300mhz―9500mhz（波长3cm）s波段：2900mhz―3100mhz（波长10cm）（3）天线（scanner;antenna）作用：把发射机经波导馈线送来的射频脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时只接收从该方向的物标反射的回波，并再经波导馈线送入接收机。
参数：顺时针匀速旋转，转速：15―30r/min（4）接收机（receiver）作用：将天线接收到的超高频回波信号放大，变频（变成中频）后，再放大、检波，变成显示器可以显示的视频回波信号。
（5）收发开关（t-rswitch）促进作用：在升空时自动停用接收机入口，使大功率射频脉冲只送至天线向外电磁辐射而不步入接收机；在升空完结后，能够自动拨打接收机通路使些微的脉冲信号成功步入接收机，同时停用发射机通路。
（6）显示器（display）作用：传统的ppi显示器在触发脉冲的控制下产生一条径向的距离扫描线，用来计时、计算物标回波的距离，同时这条扫描线由方位扫描系统带动天线同步旋转。
雷达基本工作原理课件-新版.ppt
微波传输线 发射脉冲
发射机
T/R 触发器
天线 回波
接收机
电源
船电
显示器
Fig1-2 (2)
回波 船首线 方位
精品
T/R
Receiver
Transmitter
第二节 雷达的基本组成、作用
一、基本组成七部分及作用：
1、定时器（触发电路、同步电路等）： 是雷达的指挥中心，产生周期性的窄脉冲——触发脉冲 送：1）发射机：控制发射开始 2）接收机：控制近距离增益 3）显示器：控制计时开始
船舶导航雷达
精品
第一章 雷达基本工作原理
引言
Radar —Radio detection and ranging
—无线电探测和测距
雷达：发射微波并接收目标反射回波，对目标进行探测 和测定目标信息
现代雷达 IBS的重要组成部分 定位、导航、避碰
主要传感器
精品
雷达 罗经 计程仪 GNSS AIS ECDIS
二、船用雷达单元构成：
1、三单元雷达： 收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关） 显示器、天线、中频电源
2、二单元雷达： 天线收发机、显示器、精中品频电源
荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离
二. 雷达测方位原理
1、利用收发定向天线 ，只向一个方向发射雷达波且 只接收此方向上的目标的反射回波
2、天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探知周围 物标的方位——天线的精品方向即目标的方向
触发器
天线
方位与 船首线
收发机 回波
显示器
ARPA
Fig1-2(1)
第二节 雷达的基本组成、作用
5、接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合
雷达原理(第三版)__丁鹭飞第1章
会产生模糊。无论是用距离变化率或用多卜勒频移来测量速度,
都需要时间。观测时间愈长，则速度测量精度愈高。 多卜勒频移除用作测速外 , 更广泛的是应用于动目标显示 (MTI)、脉冲多卜勒(PD)等雷达中，以区分运动目标回波和杂波。
第一章 绪 论 4. 目标尺寸和形状
目标识别提供了相应的基础。
第一章 绪 论 1.1.2 雷达探测能力——基本雷达ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程 设雷达发射机功率为 Pt, 当用各向均匀辐射的天线发射时 ,
距雷达 R 远处任一点的功率密度 S1' 等于功率被假想的球面积
4πR2所除, 即
Pt S 4R 2
' 1
实际雷达总是使用定向天线将发射机功率集中辐射于某些方向 上。天线增益G用来表示相对于各向同性天线, 实际天线在辐射 方向上功率增加的倍数。 因此当发射天线增益为G时, 距雷达R 处目标所照射到的功率密度为
并随制导体制而异。
第一章 绪 论 6) 战场监视雷达 这类雷达用于发现坦克、 军用车辆、 人 和其它在战场上的运动目标。
7) 机载雷达 这类雷达除机载预警雷达外， 主要有下列数种
类型:
(1) 机载截击雷达。当歼击机按照地面指挥所命令, 接近敌
第一章 绪 论
天线 收发转换开关 发射机
发射的电磁波 目标 接收的电磁波 R
噪声
接收机 信号 处理机
显示器
图1-2 雷达的原理及其基本组成
第一章 绪 论 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线, 再 由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光速
(约3×108m/s)传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它
雷达工作原理
雷达工作原理第一篇：雷达工作原理雷达的原理雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。
雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。
雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。
雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。
由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。
接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。
根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2其中S：目标距离T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间C：光速雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。
通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。
两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。
雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。
其中，作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。
雷达基本理论与基本原理
雷达基本理论与基本原理一、雷达的基本理论1、雷达工作的基本过程发射机产生电磁信号，由天线辐射到空中，发射的信号一部分被目标拦截并向许多方向再辐射。
向后再辐射回到雷达的信号被天线采集，并送到接受机，在接收机中，该信号被处理以检测目标的存在并确定其位置,最后在雷达终端上将处理结果显示出来。
2、雷达工作的基本原理一般来说，会通过雷达信号到目标并从目标返回雷达的时间，得到目标的距离。
目标的角度位置可以根据收到的回波信号幅度为最大时，窄波束宽度雷达天线所指的方向而获得。
如果目标是运动的，由于多普勒效应，回波信号的频率会漂移。
该频率的漂移与目标相对于雷达的速度成正比，根据2rd v f λ=,即可得到目标的速度。
3、雷达的主要性能参数和技术参数 雷达的主要性能参数 雷达的探测范围雷达对目标进行连续观测的空域，叫做探测范围，又称威力范围，取决于雷达的最小可测距离和最大作用距离，仰角和方位角的探测范围。
测量目标参数的精确度和误差精确度高低用测量误差的大小来衡量，误差越小，精确度越高，雷达测量精确度的误差通常可以分为系统误差、随机误差和疏失误差。
分辨力指雷达对两个相邻目标的分辨能力。
可分为距离分辨力、角分辨力（方位分辨力和俯仰角分辨力）和速度分辨力。
距离分辨力的定义：第一个目标回波脉冲的后沿与第二个目标回波脉冲的前沿相接近以致不能分辨出是两个目标时，作为可分辨的极限，这个极限距离就是距离分辨力：min ()2c R τ∆=。
因此，脉宽越小，距离分辨力越好数据率雷达对整个威力范围完成一次探测所需时间的倒数。
抗干扰能力指雷达在自然干扰和人为干扰（主要的是敌方干扰（有源和无源））条件下工作的能力。
雷达可靠性分为硬件的可靠性（一般用平均无故障时间和平均修复时间衡量）、软件可靠性和战争条件下雷达的生存能力。
体积和重量体积和重量决定于雷达的任务要求、所用的器件和材料。
功耗及展开时间功耗指雷达的电源消耗总功率。
展开时间指雷达在机动中的架设和撤收时间。
雷达的知识点总结
雷达的知识点总结一、雷达的工作原理雷达的工作原理是利用发射器发射一定频率的无线电波，当这些电波遇到目标物时，一部分电波被目标物所反射，接收器捕捉这些被反射的电波，并通过信号处理，确定目标物的距离、方向和速度信息。
雷达工作的基本原理包括发射、接收和信号处理三个步骤。
1. 发射：雷达发射器产生并发射一定频率的无线电波，这些电波称为RCS（雷达交会截面）。
2. 接收：当RCS遇到目标物时，一部分电波被目标物所反射，接收器接收并捕捉这些被反射的电波。
3. 信号处理：接收到的被反射的电波通过信号处理系统进行处理，根据信号的时间延迟、频率偏移和振幅变化等信息，确定目标物的距离、方向和速度。
二、雷达的分类根据不同的工作原理和应用领域，雷达可以分为不同的分类。
1. 按工作频率分类：雷达可以根据工作频率的不同分为X波段雷达、K波段雷达、S波段雷达等，不同频率的雷达适用于不同的应用领域。
2. 按工作方式分类：雷达可以根据工作方式的不同分为连续波雷达和脉冲雷达，连续波雷达适用于测距，脉冲雷达适用于测速和目标分辨。
3. 按应用领域分类：雷达可以根据应用领域的不同分为军用雷达、民用雷达、航空雷达、舰船雷达等。
三、雷达的应用领域雷达技术在军事、民用航空、舰船航行、天气预报和科学研究等领域都有重要的应用价值。
1. 军事领域：雷达在军事领域具有重要的作用，可以用于目标探测、追踪和导航，对于战争中的空中防御和攻击具有重要的战术意义。
2. 民用航空：雷达在民用航空领域用于飞行导航、空中交通管制和飞行安全监测，对于航空运输的安全与效率具有重要的作用。
3. 舰船航行：雷达在舰船航行中用于目标探测、导航和防御，对于海上安全和航行效率起到关键的作用。
4. 天气预报：气象雷达用于对大气中的降水、风暴和气旋等气象现象进行探测和监测，对于天气预报和自然灾害预警具有重要的作用。
5. 科学研究：雷达技术也被广泛应用于科学研究领域，例如地球科学领域的地形测绘和地壳运动监测等。
雷达的工作原理
雷达的工作原理第一篇：雷达的工作原理雷达的工作原理蜻蜓的复眼我们知道，蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成，每个小眼都能成完整的像，这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多。
与此类似，相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的功能有关，可以从几百个到几万个。
这些单元有规则地排列在平面上，构成阵列天线。
利用电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位，就可以改变波束的方向进行扫描，故称为电扫描。
辐射单元把接收到的回波信号送入主机，完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。
每个天线单元除了有天线振子之外，还有移相器等必须的器件。
不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。
天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。
这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，“相控阵”由此得名。
有源相阵控雷达和无源相阵控雷达的区别是就是无源是只有单个或者几个发射机子阵原只能接收，而有源是每个阵原都有完整的发射和接收单元！相控阵雷达的优点：（1）波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高；（2）一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能；（3）目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标；（4）对复杂目标环境的适应能力强；（5）抗干扰性能好。
全固态相控阵雷达的可*性高，即使少量组件失效仍能正常工作。
但相控阵雷达设备复杂、造价昂贵，且波束扫描范围有限，最大扫描角为90°～120°。
当需要进行全方位监视时，需配置3～4个天线相控阵雷达与机械扫描雷达相比，扫描更灵活、性能更可*、抗干扰能力更强，能快速适应战场条件的变化。
多功能相控阵雷达已广泛用于地面远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等。
美国“爱国者”防空系统的AN／MPQ-53雷达、舰载“宙斯盾”指挥控制系统中的雷达、B-1B轰炸机上的APQ-164雷达、俄罗斯C-300防空武器系统的多功能雷达等都是典型的相控阵雷达。
雷达原理与系统知识要点总结(必修)
雷达原理与系统（必修）知识要点整理第一章：1、雷达基本工作原理框图认知。
2、雷达面临的四大威胁3、距离和延时对应关系4、速度与多普勒关系（径向速度与线速度）5、距离分辨力，角分辨力6、基本雷达方程（物理过程，各参数意义，相互关系，基本推导）7、雷达的基本组成（几个主要部分），及各部分作用第二章雷达发射机1、单级振荡与主振放大式发射机区别2、基本任务和组成框图3、峰值功率、平均功率，工作比（占空比），脉宽、PRI（Tr），PRF（fr）的关系。
第三章接收机1、超外差技术和超外差接收机基本结构（关键在混频）2、灵敏度的定义，识别系数定义3、接收机动态范围的定义4、额定噪声功率N=KTB N、噪声系数计算及其物理意义5、级联电路的噪声系数计算6、习题7、AGC，AFC，STC的含意和作用第四章显示器1、雷达显示器类型及其坐标含义；2、A型、B型、P型、J型第五章作用距离1、雷达作用距离方程，多种形式，各参数意义，PX=？Rmax=？（灵敏度表示的、检测因子表示的等）2、增益G和雷达截面A的关系2、雷达目标截面积定义3、习题4、最小可检测信噪比、检测因子表示的距离方程5、奈曼皮尔逊准则的定义6、虚警概率、检测概率、信噪比三者关系，习题.（会看图查数）由概率分布函数、门限积分区间表示的各种概率形式；7、为什么要积累，相参积累与非相参积累对信噪比改善如何，相参M~M倍。
8、积累对作用距离的改善，（方程、结论、习题）9、大气折射原因、直视距离计算（注意单位Km还是m）10、二次雷达方程、习题。
11、分贝表示的雷达方程，计算、习题，普通雷达方程的计算。
第六章距离测量1、R,tr,距离分辨力、脉宽、带宽关系2、最短作用距离、最大不模糊距离与脉宽、重频关系3、双重频判距离模糊、习题。
4、调频连续波测距原理，（距离到频率的转换，简单推导）,测速。
5、相位差与距离的关系6、习题第七章测角1、相位测角原理（路程差与相位差的相互补偿）2、三天线测角原理、习题。
《雷达基本工作原理》PPT课件(2024)
雷达抗干扰与隐身技术探讨
2024/1/28
15
常见干扰类型及抗干扰措施
有源干扰
通过发射与雷达信号相似的干扰信号，使雷达难以区分目标 回波和干扰信号。
2024/1/28
无源干扰
利用反射、散射等方式，使雷达信号偏离目标或产生虚假目 标。
16
常见干扰类型及抗干扰措施
01
02
03
信号处理技术
采用先进的信号处理技术 ，如脉冲压缩、动目标检 测等，提高雷达抗干扰能 力。
2024/1/28
雷达定义
利用电磁波的反射原理进行目标 探测和定位的电子设备。
发展历程
从20世纪初的萌芽阶段到二战期 间的广泛应用，再到现代雷达技 术的不断创新和发展。
4
雷达应用领域及重要性
应用领域
军事、民用航空、气象、海洋监测、 地质勘探等。
重要性
在各个领域发挥着不可替代的作用， 如保障国家安全、提高航空安全、预 测天气变化等。
强化信号处理部分
信号处理是雷达技术的核心，建议增加相关 课时和实验，深入讲解信号处理技术。
2024/1/28
33
课程安排建议和拓展学习资源推荐
• 引入新技术：随着科技的发展，新型雷达技术不断涌现，建议课程中加入新型雷达技术的介绍和 讨论。
2024/1/28
34
课程安排建议和拓展学习资源推荐
2024/1/28
02
在安检、反恐、生物医学等领域 具有潜在应用价值。
2024/1/28
30
06
总结回顾与课程安排建议
2024/1/28
31
关键知识点总结回顾
雷达基本概念
雷达是一种利用电磁波进行探测和测 距的电子设备，广泛应用于军事、民 用等领域。
雷达的工作原理
雷达的工作原理雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的技术，广泛应用于军事、航空、气象和海洋等领域。
本文将从雷达的工作原理、主要组成部分、工作模式和应用领域等方面进行详细介绍。
一、雷达的工作原理：1. 发射和接收信号：雷达通过发射射频信号，并监听回波信号来进行目标探测。
发射的信号会以电磁波的形式向四周传播。
2. 接收回波信号：当发射的电磁波与目标相遇时，会产生回波信号。
雷达接收器通过接收回波信号，以获取目标的位置、距离和速度等信息。
3. 信号处理和显示：雷达接收器将接收到的回波信号进行信号处理，如滤波、放大、解调等操作，以提取有用的目标信息。
处理后的数据可以通过显示设备以图形或数字的形式呈现。
二、雷达的主要组成部分：1. 发射器：负责产生并发射射频信号，通常使用高频、大功率的电子设备。
2. 接收器：接收回波信号，并进行信号处理和解调等操作，以提取有用的信息。
3. 天线系统：用于发送和接收电磁波信号，一般包括发射天线和接收天线。
4. 控制器：负责控制雷达的工作模式和参数设置，并处理接收到的目标信息。
5. 显示设备：用于显示目标信息，可以是示波器、计算机屏幕或专用的雷达显示器等。
三、雷达的工作模式：1. 连续波雷达（CW雷达）：发射连续的电磁波信号，并通过检测回波信号的频率变化来估计目标的速度。
2. 脉冲雷达：以脉冲的形式发射电磁波信号，测量回波信号的时间延迟来计算目标的距离。
3. 多普勒雷达：基于多普勒效应，通过测量回波信号频率的变化来确定目标的速度和运动方向。
四、雷达的应用领域：1. 军事应用：雷达在军事领域广泛用于目标探测、情报侦察、导航引导和火力控制等任务。
2. 航空应用：雷达在航空领域被用于飞行器导航、空中交通控制以及天气预报和防雷等方面。
3. 气象应用：气象雷达可以探测大气中的降水情况，对气象预报和气候研究起到重要作用。
4. 海洋应用：海洋雷达可以用于测量海洋表面的波高、潮汐、海流等参数，对海洋科学和海上交通具有重要意义。
雷达原理复习总结
噪声系数、噪声温度的计算。 噪声系数：
器、信号处理器或由计算机控制的雷达终端设备中。
超外差接收机概念 将接收信号与本机振荡电路的振荡频率，经混频后得到一 个中频信号，这称为外差式接收。得到的中频信号再经中 频放大器放大的，称为超外差式。中频信号经检波后得到 视频信号。 接收机主要组成部分
式中, Si 为输入额定信号功率; Ni 为输入额定噪声功率 (Ni =kT0Bn); So 为输出额定信号功率; No 为输出额定噪 声功率。 噪声温度 NA=kTABn 3、匹配滤波
微电子化和模块化结构
瞬时自动增益控制
2、接收机的噪声系数（重点）
防止等幅波干扰、宽脉冲干扰和低频调幅波干扰等引起的
中频放大器过载。
近程增益控制
防止近程杂波干扰引起的中频放大器过载。
第四章
最大作用距离与各因素的关系
1、雷达终端显示器的的任务
雷达终端显示器用来显示ห้องสมุดไป่ตู้达所获得的目标信息和情报， 包括目标的位置及其运动情况，目标的各种特征参数等。 2、显示器的主要类型
雷达原理复习要点 第一章（重点）
3、目标角度的测量 方位分辨率取决于哪些因素
1、雷达的基本概念
雷达概念(Radar)：
4、雷达的基本组成
radar 的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。 雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么
无线电探测和测距，无线电定位。
同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。
向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
电源
仰角β：斜距 R 与它在水平面上的投影 OB 在铅垂面上的 第二章
夹角，有时也称为倾角或高低角。
1、雷达发射机的任务
雷达原理知识点汇总
雷达原理知识点汇总第一章绪论1、雷达概念(Radar)：radar的音译，“Radio Detection and Ranging ”的缩写。
原意是“无线电探测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。
2、雷达工作原理：发射机在定时器控制下，产生高频大功率的脉冲串，通过收发开关到达定向天线，以电磁波形式向外辐射。
在天线控制设备的控制下，天线波束按照指定方向在空间扫描，当电磁波照射到目标上，二次散射电磁波的一部分到达雷达天线，经收发开关至接收机，进行放大、混频和检波处理后，送到雷达终端设备，能判断目标的存在、方位、距离、速度等。
3、雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位。
随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。
4、从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息，通过什么方式获取这些信息？斜距R : 雷达到目标的直线距离OP。
方位角α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
俯仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。
5、雷达工作方式连续波和脉冲波6、雷达测距原理R=(C∆t)/2式中，R为目标到雷达的单程距离，∆t为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，C为电磁波的传播速率(3×108米/秒)7、影响雷达性能指标脉冲宽度（窄），天线尺寸（大），波束（窄），方向性。
8、距离测量分辨力两个目标在距离方向上的最小可区分距离：Δr c=c/2(τ+d/υn)∆rc=c/2(τ+d/υn)或者Δr c=c/2∙1/B∆rc=c/2∙1/B其中，d为光点直径，υnυn为光点扫面速度；B为有效相关带宽。
9、雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么？同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。
发射机：产生大功率射频脉冲。
雷达的工作原理是什么
雷达的工作原理是什么
雷达是一种使用电磁波进行探测和测量的技术。
雷达基本原理是通过发送射频脉冲信号并接收其反射回来的信号，以确定目标的位置、距离和速度。
具体而言，雷达工作原理包括以下步骤：
1. 发射信号：雷达系统通过天线向目标区域发射射频脉冲信号。
这些信号一般属于微波频段，具有高频率和短波长。
2. 接收回波：当射频信号遇到物体，如飞机、船只或云层等，一部分信号会被反射回来，形成回波。
雷达系统中的接收器将接收到的回波信号放大并进行处理。
3. 脉冲压缩：为了提高雷达的距离分辨率，接收到的回波信号通常需要进行脉冲压缩处理。
脉冲压缩通过改变信号的压缩和展宽来提高距离分辨率，从而更好地确定目标位置。
4. 信号处理：接收到的回波信号经过滤波、放大和调制等处理后，以数字形式传输给雷达系统的处理器。
处理器对信号进行解调、抽取和分析，从而确定目标的位置、距离和速度等信息。
5. 显示结果：雷达系统将处理后的结果通过显示器或其他输出设备展示给操作员。
通常以图像或数值的形式显示目标的位置、距离和速度等信息。
通过这些步骤，雷达系统能够实现对目标的探测、跟踪和测量。
雷达在军事、民航、气象、海洋等领域都有广泛的应用。
雷达课件第1部分
C A’ B 岛屿 C’
本船
(a) 侧视图
A
外形轮廓
本船
(b ) 俯视图
岛屿
扫描 方向
扫描线 扫描原点 O (本船) 实际距离 探测距离 (c) 雷达图像 A
岛屿
C CRT边缘
• 2．径向扩展 • 发射脉冲宽度τ、接收机通频带宽度△f以
及荧光屏光点直径d会使物标回波在半径 方向上产生扩展。现以点物标为例进行 说明。 • 宽度为τ的发射脉冲打到点物标时，显然 ，回波的宽度也为τ。宽度为r的回波脉冲 通过接收机放大时，会使回波宽度失真 变形，增加约1／△f的宽度，这样，一 个点物标的回波宽度变成C(τ+1／△f)／2 。
两侧较暗。若扫描亮度、增益控钮稍些， 波的两侧边缘也会向中缩。 • 物标回波图像的横向缩小可提高雷达的 方位分辨率，但可能丢尖物标的真正边 缘．造成雷达测方位的误差。
船用雷达 详细介绍
第二节 微波传输线及雷达天线系统
波导元件
①均匀波导：直、扭、弯、软波导 ②不均匀波导：谐振腔、带销钉的波导、
分支、开缝波导等 波导接头：扼流接头 波导旋转接头：耦合环——探针
(a)Waveguide section
(b) Broad side bend
(d) Elbow
不能随便拆卸调整
Plane surface
245
量程: 12 nm
Fig. 距离与方位测量
本船
目标
Δt＝123.5 μs 0 方向扫描
扫描线 HL
回波 (10 nm)
90 方位标志
EBL
180 雷达平面
固定距标圈 荧光屏边缘
第一节 雷达测距与测方位原理
一. 雷达测距原理
1、物理基础：超高频无线电波在空间直线传播 遇物标能良好反射
2、测距公式：R = 1/2·C × t
显示器要求。
V 几十V
6、显示器：平面位置显示器（PPI）。显示与测量目标，目标 回波按目标的实际距离和方位显示在荧光屏上； 且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交流电。 400 ~ 2000 Hz
二、雷达单元构成
1、三单元雷达： 收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关） 显示器、天线、中频电源
3、收发开关：
发射时，关闭接收机，大功率射频脉冲送天线； 接收时，接通接收机，微弱回波能量送接收机。
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，并接收此方向物标反射回来 的雷达波（回波）送接收机。
第二节 雷达的基本组成、作用
5、接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合
雷达观测与模拟器题库-第四五章
雷达观测与模拟器题库-第四五章《雷达观测与模拟器》试题集一、选择题第一章雷达基本工作原理02001（4）A船用雷达属于哪一种类型的雷达? ____A、脉冲B、多普勒C、连续波D、调频 02002（4）B船用雷达测距原理是测量电磁波在天线与目标之间的______。
A、传播速度B、往返传播时间C、传播次数D、往返传播时的频率变化 02003（6）B某径向扫描雷达的量程为24 n mile，那么其扫描线全长代表的时间为。
A、590.4 usB、295.2 usC、300.0 usD、600.0 us 020xx（6）B雷达测得电波在天线与物标之间的往返时间为36.9us, 则该物标到本船的距离为。
A、6 n mileB、3 n mileC、4 n mileD、5 n mile 020xx（5）D雷达的测距原理是利用电波的以下特性 ____A、在空间匀速传播B、在空间直线传播C、碰到物标具有良好反射性D、以上都是 020xx（6）D雷达测方位原理是利用_____特性。
A、雷达天线定向发射和接收B、雷达天线360˙旋转C、雷达天线与扫描线同步D、以上都是 01022001（5）A雷达发射机产生射频脉冲，其特点是_____。
A、周期性大功率B、周期性小功率C、连续等幅小功率D、连续等幅大功率01022002(5) C雷达之所以能够发射和接收共用一个雷达天线, 是因为 .A、雷达天线是定向天线B、雷达天线是波导天线C、收发开关的转换作用D、雷达天线用波导传输能量01022003(4) B雷达天线其转速通常为 .A、80转/分B、15-30转/分C、120转/分D、90转/分 010220xx(4) C雷达显示器为了得到完整的图像, 其荧光屏采用 -A、短余辉B、中余辉C、长余辉D、超长余辉 010220xx(4) B雷达显示器是PPI显示器, 可以测得物标的二维数据,即A、距离和高度B、距离和方位C、大小和高度D、方位高度 010220xx(5) D雷达射频脉冲与物标回波相比 .A、二者功率相同, 频率相同B、二者功率不同, 频率不同 C、二者功率相同, 频率不同 D、二者功率不同,频率相同1010220xx(5) B 雷达电源 .A、就是船电B、由船电转换而成C、是中频电源, 由高频用电设备转换而成D、A或B 01022021(4) C船用雷达发射机的任务就是产生一个功率较大的_____脉冲.A、连续波B、调频C、射频D、调幅 01022021(4) D船用导航雷达使用的频率属于下列哪个波段? _____A、 LB、 XC、 SD、 X和S 01022021(5) C雷达接收机一般都采用____式接收机.A、再生B、直放C、超外差D、阻容耦合 01032001(5) C雷达电源应在船电电压变化----的情况下，输出的中频电位变化应小于5%. A、±10% B、±15% C、±20% D、±25% 01032002(6) B简单判断雷达逆变器工作是否正常的方法是____ A、用耳听不到振动声 B、听到清晰均匀的振动声C、听到时断时续的振动声D、用手摸不发热01032003(4) B一般雷达电源都采用_____电源。
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3 雷达相关技术参数
7.接收机带宽
△f 指在放大情况下，允许通过接收机的信号频率范围。
长脉冲 →窄范围的频谱 △f ↑→ 噪声↑→灵敏度↓→ 失真↓ △f ↓→ 噪声↓→ 灵敏度↑→ 失真↑ 兼顾: 远量程 △f ↓→ 灵敏度↑ 近量程 △f ↑→ 灵敏度↓ 航海雷达 1～25 MHz
4.2 最大作用距离
2 物标反射性能对雷达最大作用距离的影响 大小尺寸 物标形状 表面结构 入射波的方向 物标质地 工作波长
侧视图
俯视图
4.2 最大作用距离
3 海面（镜面）反射对雷达最大作用距离的影响 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。
5.1 工作波长对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
正常天气观测较小的物标时，3cm雷达的rmax要比10cm的大 雨雪天，则10cm雷达的rmax要比3cm雷达的大得多
2 对距离分辨率和测距精度的关系
工作波长越短，脉冲前沿越短，测距精度高；脉冲前沿越短，有 利于缩短脉冲宽度，提高距离分辨率
目标 直射波
反射波 平静的海面
4.2 最大作用距离
4 大气衰减对雷达最大作用距离的影响 指雷达波在大气层传播过程中受到大气吸收或散射导致 雷达波能量的衰减，其特点是：
与工作频率有关，S波段强于X波段 大雾对雷达回波有影响 与天线波束宽度及脉冲宽度有关
4 雷达使用性能及其影响因素
通过分析雷达使用性能及其影响因素，了解雷达影像失 真的特点及其产生原因，是正确理解和使用雷达图像信息的 前提。
最大探测距离 最大作用距离 最小作用距离 距离分辨率 方位分辨率
4.1 最大探测距离
在考虑地球曲率、天线高度、物标高度及雷达电波传播 空间大气折射影响时，雷达可能观测的最大距离
2 雷达基本组成
天线
微波传输线 回波 发射脉冲 T/R
发射机
触发器
接收机
回波 船首线 方位 船电
电源
显示器
3 雷达相关技术参数
1. 波长λ
S 波段 X 波段 10cm波长 2000~4000MHz 7.5~15cm 3050MHz 3cm波长 8000~12500MHz 2.4~3.75cm 9375MHz 。
雷达技术参数 物标反射性能 海面反射（工作环境） 大气衰减
4.2 最大作用距离
1 雷达技术参数对雷达最大作用距离的影响
Rmax
Pt G A l2 0 = 2 64p P r min
1 4
Pt : 天线发射的脉冲功率； GA： 天线增益； λ ：工作波长； Prmin：接收机门限电压； σ 0 ： 物标有效散射面积
4 对抗杂波干扰能力的关系
5.3 天线波束宽度对使用性能影响
1 天线水平波束宽度θ H
θ H越小， △amin越小，方位分辨率越高 θ H越小，回波图像的“角向肥大” （θ H/2 ）越小,测方位精度越
θ H越小，GA越大，rmax越大
高
θ H越小，照射到海浪、雨雪等范围小，杂波干扰回波强度小
2 天线转速高
图像连续性较好 有利于观察高速运动的物标 有利于抗海浪干扰
1.3雷达考核内容
雷达结构及其工作原理 雷达影像失真的特点及其产生原因 影响雷达正常观测的诸要素 雷达测距/测方位 雷达定位与导航 雷达航标
1.4 雷达的测距与测向原理
岛屿 本船 Δ t＝123.5μ s 0 方向扫描 90° 扫描线 本船 目标 245° 岛屿 海图平 面 HL 回波 (at 10 nm) 270 90 目标
θ B
H
70l qH = L
L q H 方位分辩率
A
半功率点
一般为1º
水平方向性图
3 雷达相关技术参数
10.垂直波束宽度θ V
表示在垂直面内的波束半功率点的宽度。为防止船舶摇摆时不至丢失目标， 一般15 º~30 º。 VBW
棒状波束
HBW
水平波束宽度 荧光屏及象素点大小 增益亮度调整
θ
H
方位分瓣率
θ 象素分瓣 率
H
5 雷达指标对使用性能影响
工作波长λ 脉冲宽度τ 脉冲重复频率f * 发射峰值功率Pt * 天线波束宽度 天线转速nA 天线极化型式 * 接收机通频带△f *
3 雷达相关技术参数
8.天线增益
定向天线最大辐射方向的功率与点状天线各向均匀辐射的平均功率之比。 表示定向天线的功率集束能力。
G = a l
4p Ae
2
l G a A G e a
L P R C C B 半功率点
9.水平波束宽度θ H
在水平面内的波束半功率点的宽度。
4. 发射峰值功率Pt: 在脉宽持续时间内的功率 p 5. 发射平均功率Pm:
率
在脉冲重复周期内的功
m
= p
t
tT
6. 接收机灵敏度Prmin:表示接收机接收微弱信号的能力
P rmin = kT△f· N △f接收机通频带 N接收机噪声 K波尔兹曼常数 T接收机端绝对温度
4.3 最小作用距离
指雷达能在显示器屏幕上显示并测定物标的最近距离， 最小作用距离取决于：
脉冲宽度τ 和收发开关恢复时间tr
R = C (t + t ) r min1 2
R
雷达的安装位置，吃水 ，垂直波束宽度 Rmin2 = H· ctgθ
v
min1
…………
θH
零发射线
半功率发射线 最小作用距离 受垂直波束宽度影响
天气好: X band; 天气坏(雨/雪) : S band
2. 脉冲宽度τ 每次发射脉冲的射频振荡持续时间.0.05~0.2us
3 雷达相关技术参数
3. 脉冲重复频率f/脉冲重复周期T
f（P.R.F Pulse Repeat Frequency）
每相邻两次发射脉冲的时间间隔 。（400~4000Hz）
3 对方位分辨率和测方位精度的关系
工作波长越短，天线水平波束宽度越窄，方位分辨率和测方位进 度越高
4 抗杂波干扰能力的关系
工作波长越短，雨雪海浪等对雷达波德反射越强，干扰越大
5.2 脉冲宽度对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
脉冲宽度越大，能量越大，作用距离越大
雷达与ARPA
大连海事大学航海学院 仪器教研室
第一部分 雷达基本工作原理
雷达: ——Radar —— Radio detection and ranging —— 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。
R = 2.23( h + 1 h ) 2
几何地平 1.93 光学地平 2.07
h1
天线雷达地平 目标雷达地平
雷达地平 2.23
h2 雷达地平和最大探测距离
4.2 最大作用距离
一台雷达在一定的电波传播条件下，对某一特定的物标， 雷达能满足一定发现概率是，所能观测到物标的最大距离， 其影响因素包括：
直线传播 二次辐射（反射）
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
相对位置（距离和方位） 真速度 真航向 CPA（Closest Point of Approach) TCPA(Distance to CPA)
2 对最小作用距离的关系
脉冲宽度越小，rmin越小 脉冲宽度越小， △rmin越小，距离分辨率越高 脉冲宽度越小，雷达回波图像外侧的图像扩大效应越小，图像失 真小，有利于提高测距精度 脉冲宽度越短，缩短照射在雨雪及海浪上的时间，干扰回波较弱
3 对距离分辨率和测距精度的关系
1.2海上雷达的用途
尽早发现目标 (1) 远距离探 测 (2) 无视线限制 测量目标参数 距离，方位，速度，航向... 导航 (1) 避碰 (2) 定位
三个主要用途:
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
R
min2
4.4 距离分辨率
指雷达分辨同方位的两个相邻物标的能力，取决于：
量程选择 脉冲宽度和回波波形 屏幕大小及象素点 接收带宽
距离分瓣率
A B
带 宽 失 真
荧 光 屏 边 缘
4.5 方位分辨率
指雷达分辨距离相同方位相邻的两个物标的能力， 取决于：
方位标志 EBL
固定距标圈 量程: 12 nm
雷达不能“感知”目标的背面， 245 因此目标的后沿是不可见的.
Hale Waihona Puke Fig. 距离与方位测量雷达平面
180
荧光屏边缘
1.4 雷达的测距与测向原理
1. 雷达测距原理 Δ t: 往返于天线与目标的时间, C: 电磁波在空间传播速度3×108m/s。 R = 1 2 2. 雷达测向原理 借助于定向天线 － 扫描. C ×Δ t
2 天线垂直波束宽度θ v
θ v越小，GA越大，rmax越大 θ v越大，最小作用距离越小θ v越小， θ v越小，照射到海浪、雨雪等范围小，杂波干扰回波强度小