第六章 目标距离的测量 雷达原理 教学课件

的方向移动，即使t’趋向于t 。
设控制器输出为电压信号，用E表示， 则控制器输出与输入关系表示为
E f (ue )
分析上式输入输出函数可能是什么样 的函数形式，即可能由什么样的电路 来实现？
FA
f d t d
2V
2R
C
FB
f d td
2V
2R
C
FC f d 2V /
由上面三式可得即
FB
FA
4
R C
即： R (FB FA )C / 4
V FC / 2
第六章
1 、 画出调频连续波雷达组成框图，并简述 其工作原理。
2、怎样求测距误差？ 3、说明三角形波调制测距的原理。（画出图
t’
ue=k1(t-t’)
跟踪脉冲 产生器
控制器 u=f(ue)
自动距离跟踪简化方框图
下面分别讨论自动距离跟踪 系统的三个组成部分
1：时间鉴别器 用途：比较回波信号与跟踪脉冲之间
延迟时间差 t=t-t’,并将 t 转换成与它 成比例的误差电压 Ue.
跟踪脉冲
①
前波门 ④
形成电路
前选通 ⑥ 放大器
第六章 目标距离的测量
第六章 目标距离的测量
测量目标的距离是雷达的基本任务之一。
目标至雷达站的距离R可以通过测量目标回波
的时延tr得到。
R
1 2
ctr
根据雷达发射信号的不同，测距可分为： 脉冲法测距 调频法测距 相位法测距
第六章 目标距离的测量
6.1脉冲法测距 6.1.1 基本原理 1）早期雷达用显示器作为终端，根据扫掠量程 和回波的位置直接测读延时时间。 2) 现代雷达常常采用电子设备自动地测读回波 到达的迟延时间tr。 有两种定义回波到达时间tr的方法: ■一种是以目标回波脉冲的前沿作为它的到达时 刻；
缺点：受锯齿波电压的线性度、比较电压 Ep不稳的影响，精度不高。
距标旋转盘
Ec Ep Ep
触发 脉冲
比较 电压 Ep
①
②
锯齿 比
电压 较 产生 器
器
③
脉 冲产 生器
延迟 脉冲
触发 脉冲
比较 电压 Ep
①
②
锯齿 比
电压 较 产生 器
器
③
脉 冲 产
生 延迟 器 脉冲
① ②
③
tx tp
t
Ep Eo
差为
R c Rc
（6.1.3）
2.因大气折射引起的误差
3.测读方法误差 6.13 距离分辨率和测距范围
6.1.4 判距离模糊的方法 1. 多种重复频率判模糊
6.1.4 判距离模糊的方法 2. “舍脉冲”法判模糊
6.1 调频法测距 6.2.1 调频连续波测距
1.三角形波调制
由图 6.8 表示,发射频率 ft 和回波的频率 fr 可写成如 下表示式:
§6.3 距离跟踪原理
测距时需要对目标距离作连续 的测量，称为距离跟踪。
距离跟踪方法分类：
人工距离跟踪，
自动距离跟踪
一 人工距离跟踪
（手动调整距标对准回波方法）
人工距离跟踪方法分类： 1 锯齿电压波法 2 相位调制法
1．锯齿电压波法
操作过程：手动旋转雷达终端上的距标旋 转盘（实际上是一个电位器调节端子）， 调节电位器电阻，改变电位器上的电压降 ，就是改变输出比较电压Ep的大小，Ep的 改变就导致了延迟脉冲出现时刻的左右移 动，通过移动延迟脉冲使其对准回波，从 而实现距离的跟踪。
直线，此时测距公式（6.01）中的 c 值可认为是常数。但
实际上大气层的分布是不均匀的且其参数随时间、地点而
变化。大气密度、湿度、温度等参数的随机变化，导致大
气传播介质导磁系数和介电常数也发生相应的变化，因而
电波传播速度 c 不是常量而是一个随机变量。由式（6.1.2）
可知，由于电波传播速度的随机误差而引起的相对测距误
■另一种是以回波脉冲的中心（或最大值）作为 它的到达时刻。
第六章 目标距离的测量
6.1.2 影响测距精度的因素
测距公式:
1 R 2 Ct R
（6.1.1）
由测距公式可以看出影响测量精度的因素。对式（6.1.1）
求全微分，得到
dR
R c
dc
R t R
dtR
R c
dc
c 2 dtR
R c tR 2
t
t
2 相位调制法 特点：精度高于锯齿电压波法
正弦振荡器
压来
信 号
自
距
标
转
盘
的
机
械
电
放大、限幅 、微分
正向削波
移相电路
脉冲产生器
二 自动距离跟踪
自动距离跟踪：
系统的电移动距 标自动地跟踪目 标并连续地给出 目标距离数据
自动距离跟踪系 统包括
搜索
捕获
自动跟踪
来自接收 机的回波 脉冲
t
时间鉴别器
发射的频率：
ft
f0
df dt
t
f0
f t Tm / 4
回波的频率：
f
f0
4f Tm
(t
2R) c
差频：
fb
ft
f
8fR Tm c
平均频率：
f bar
8fR
Tm [
2R C
]
Tmc Tm
可求出目标距离为： R c fbav
8f fm
■当反射回波来自运动目标时：
回波的频率：
fr
f0
fd
4f Tm
t
2R c
前半周正向调频：
fb
ft
f
8fR Tmc
fd
后半周负向调频：
fb
ft
f
8fR Tmc
fd
可求出目标距离为：
R
C 8f
fb fb 2 fm
目标运动的径向速度:
V
4
(
fb
Biblioteka Baidu
fb )
6.2.2 脉冲调频测距
6.2.2 脉冲调频测距
6.2.2 脉冲调频测距
设发射信号的调频斜率为 ， F /T 而 A、B、C 各段收发信号间的差频为：
用增量代替微分，可得到测距误差为
R c
1 2
tR
R c
式中:
R
R c
c
c 2
t R
■ c 为电波传播速度平均值的误差；
■ tR 为测量目标回波迟延时间的误差。
误差按其性质可分为系统误差和随机误差两类。
系统误差
误差
设备误差
随机误差
外界误差
1. 电波传播速度变化产生的误差
如果大气是均匀的，则电磁波在大气中的传播是等速
④
延迟电路
③
回波 回 波 脉 冲
② 处理电路
③
后 波 门 ⑤ 后选通 ⑦
形成电路
放大器
积分电路
1 ⑧
比较电路 ⑩
⑨
积分电路
2
时间鉴别器框图
① ④ ⑤ ② ③ ⑥ ⑦
⑧
⑨
⑩
时间鉴别器
2：控制器
用途：将误差信号ue进行加
工变换后，输出去控制跟踪波门移
动 ， 即 改 变 时 延 t’ ， 使 其 朝 减 小 ue
形）
4、什么叫距离跟踪？ 5、说明脉冲调频测距原理。
（画出图形）
6、说明双重复频率测距判模糊的原理。
第六章 作业
1 、 画出调频连续波雷达组成框图，并简述其工 作原理。
2、怎样求测距误差？ 3、说明三角形波调制测距的原理。（画出图形） 4、什么叫距离跟踪？ 5、说明脉冲调频测距原理。
（画出图形）
6、说明双重复频率测距判模糊的原理。