第二章++船用雷达设备(天线)
船舶导航雷达天线布置设计要点
船舶导航雷达天线布置设计要点郝绍瑞【摘要】船用雷达是船舶的重要助航、导航设备。
为确保航行安全，实现雷达天线系统的高性能、高可靠性和多功能等方面的导航、定位要求，雷达天线的高度及布置位置必须认真选取，否则将给雷达天线系统的工作造成一些不良后果。
文中所述有关雷达天线的布置设计要点以及雷达桅的适应性问题，可为相关设计人员提供参考。
%Marine radar is the important auxiliary and navigation equipment for ships. It is necessary to select the height and the location of radar antenna carefully in order to ensure the navigation safety and meet the requirements of navigation and positioning including the high performance, the high reliability and the multi-function of radar antenna system, otherwise the operation of radar antenna would result in adverse consequences. This paper discusses the key points of the arrangement of radar antenna and adaptitude issue of radar mast, which can provide references for the relevant designers.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P89-92)【关键词】船舶导航雷达;X波段导航雷达;S波段导航雷达;卫星导航系统;雷达盲区【作者】郝绍瑞【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011【正文语种】中文【中图分类】U666.1引言船用雷达是船舶的重要助航、导航设备，是保持正规暸望、避免船舶间发生碰撞的一种有效手段，尤其是在狭水道路、进出港及夜间、雾天等恶劣气象条件下，更显出雷达的优越性。
MARK-2船用雷达设备讲解
华盟HM-2032 MARK-2船用 雷达设计的目标回波最小显 示距离是15米。
最小作用距离示意图
《船舶通信导航设备运行与维护》课程讲义1
船用雷达多半用近距离档和远距离档以改换发射电磁波的脉冲宽度。用
近距离档时，脉冲宽度是0.1~0.25微秒，用距离表示则脉冲的长度为 30~75米。如果天线到物标的距离在脉冲宽度的二分之一以内时，则如图 1.2所示，目标反射脉冲波的前端已经到达天线，而脉冲的后尾还没有离 开天线（即处于发射中）。由于同一天线不能同时既发射又接收，所以 接收成为不可能了。而且天线在大功率辐射之后要调整到接收状态还需 要稍有恢复时间。所以实际最小作用距离要比脉冲宽度的二分之一长度 更长。 另外，影响最小作用距离的因素还 有天线安装高度和垂直波束宽度产 生的盲区，如左图所示。当船体倾 斜和摇摆剧烈时，必须注意盲区范 围还会增大，或者引起探测上的差
◆ 目标航迹的标绘，使驾驶员可以提前采取避碰措施。
◆ 工作电压：10.2至40.0VDC，设有反极性保护装置。 ◆ 6NM以下量程可选择高转速，方便快速航行船只使用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
《船舶通信导航设备运行与维护》课程讲义1
华盟HM-2032 MARK2船用雷达 使用性能的认知与归纳
雷达使用性能是雷达能力的标志，是使用者所关心的指标， 是用户选购雷达的主要依据。使用者对其所使用的雷达的能力 及局限性应有充分地了解，做到心中有数。雷达使用性能也是 设计者在设计雷达时的主要依据，是设计者应保证达到的指标。
相关知识点：雷达最大作用距离（Rmax）。
雷达的最大作用距离Rmax是指在雷达显示器屏幕上目标 清晰可见的最远距离，是雷达探测远距离目标的能力。他既与 雷达的很对技术指标有关，又与目标的反射性能、电磁波的传 播条件及干扰程度有关。
船用雷达
船用雷达0引言雷达概念形成于20世纪初。
雷达是英文radar的音译，为Radio Detection And Ranging的缩写，意为无线电检测和测距的电子设备。
它是利用电磁波探测目标的电子设备。
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、方向、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。
船上装备雷达始自第二次世界大战期间，战后逐渐扩大到民用商船。
1雷达的基本工作原理雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传给天线。
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。
2船用导航雷达2.1 船用导航雷达简介船用导航雷达(marine radar )是保障船舶航行，探测周围目标位置，以实施航行避让、自身定位等用的雷达，也称航海雷达。
它特别适用于黑夜、雾天引导船只出入海湾、通过窄水道和沿海航行，主要起航行防撞作用。
2.2 船用雷达与普通雷达的区别一般雷达把自身作为不动点表示在平面位置显示器的中心。
但在航海中，船舶自身在运动，总是与固定目标或运动目标作相对运动。
适应航海环境的雷达，应是真正运动的雷达，须能自动输入船舶自身的航速和航向，数据必须相当准确。
2.3船用导航雷达的最小作用距离—盲区导航雷达是用来探测水上目标的方位和距离,它不受气候影响,可以全天候引导船舶进出港口、码头和海上安全航行。
导航雷达最大作用距离主要取决于雷达脉冲的传播天线,如雷达天线高度、目标大小、形状及反射天线等。
船用雷达 详细介绍
C: 电磁波在空间直线传播速度 C = 3×102 m/ s
如△t = 1μs，则，R = 150 m；对应于1 nm 距离， △t ＝12.35 μs
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
第四节 雷达显示系统
2. 测方位误差的测定和校正：
1）相对方位（舷角）误差：艏线位置不正确 ①测定：用方位分罗经测物标真实相对方位（舷角），与雷达 测得的该物标的相对方位（舷角）比较 ②校正：调整艏线延时
2）船首线指零误差：扫描线与天线旋转不同步
①测定：艏向上显示，艏线未对准固定方位圈的0度， 当误差值超出1°时应进行调整
第一节 雷达发射机（Transmitter）
四、正常工作标志
通过收发箱内的表头或显示器上的磁控管电流指示判断
有——正常；无——不正常
五、性能检测
1.磁控管工作是否正常
1）查磁控管电流： 等于说明书规定值——正常 等于零——不发射 大于或小于规定值——管子衰老或高压太高或太低 电表指针抖动——管内打火
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
混频二极管（混频晶体）
第二章船用雷达设备显
触发脉 冲 发射脉冲 回波
锯齿波
一个又一个变 换
边缘 扫描线
7.1.3 方位显示 天线旋转, 由同步发送器传送到显示单元的同步接收器
，使偏转线圈与天线一起旋转，引起扫描线与天线一起旋 转。
当天线主波瓣指向船首 时, HDG 在荧光屏上闪烁。 这就是方位基准。
可旋转的偏转线圈
§7.2 传统 PPI 显示系统
增大的速度决定了电子束由中心扫描到边缘的时 间。例如：量程的改变。
为了避免 PPI 过亮，在改变量程前应首先减法亮 度。
阴极
电子枪 栅极
阳极 罩
偏转线圈
管脚 灯丝
管径 位移线 圈
Fig CRT
电子束 锥体
荧 光 屏
旋转
扫描线
电子束 F
7.1.2 距离显示
最大 nm 视频 = 扫描周期
零 nm 视频 = 扫描中c心enter
扼流圈
至收发机
波导馈线
辐射窗 齿轮箱 马达
性能监视器
到性能 扼流圈 监视器
扫描器
至保护 开关
至发射机 Ship’s main
性能监视器
(回波箱)
天线与扫描系统
光栅扫描
延时电路
由于微波传输线较长，在收
天线
方位与 船首线
发机间发射脉冲将消耗时间，
如显示器将这段时间包括在
收发机
内，会引起测距误差。因此， 触发脉冲
t
输出有用的目标回波。 (CFAR 视O 频).
（c）CFAR视频 CFAR 处理效果
第二章 船用雷达设备
第七节 雷达显示系统
PPI : 模拟信号处理 传统 光栅(TV) : 数字信号处理 现代
§7.1 CRT & PPI 显示器
第二章++船用雷达设备(接收机)
汇报人：
技术发展：雷达技术的不断进步使得船用雷达设备的性能不断提高
法规要求：国际海事组织对船舶安全提出了更高的要求推动了船用雷达设备的发 展
发展趋势：智能化、集成化、小型化是船用雷达设备未来的发展趋势
技术发展趋势：数字化、智能化、网络化 未来展望：更加智能化、自动化、集成化 技术挑战：提高精度、降低功耗、提高可靠性 市场前景：随着船舶自动化和智能化的发展船用雷达设备(接收机)的市场需求将持续增长。
市场竞争：全球范围内船用雷达设备(接收机)市场竞争激烈主要厂商包括Rytheon、Northrop Grummn、Thles等
发展趋势：随着技术的不断发展船用雷达设备(接收加强技术创新提高产品质量降低成本提高售后服务水平以增强市场竞 争力
定期检查：确 保设备运行正
常无故障
清洁保养：定 期清洁设备保
持清洁
更换零件：定 期更换磨损或
损坏的零件
备份数据：定 期备份设备数 据防止数据丢
失
安全性要求：符合国际海事组织 (IMO)和国际电工委员会(IEC)的相 关标准
测试项目：包括但不限于接收机的 灵敏度、抗干扰能力、稳定性等
添加标题
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,
汇报人：
01
02
03
04
05
06
定义：船用雷达设备(接收机)是一种用于船舶导航、定位和避碰的电子设备能够接收和显示雷达信号 帮助船舶驾驶员了解周围环境和航行情况。
作用：船用雷达设备(接收机)的主要作用包括： . 导航：提供船舶位置、航向和速度等信息帮助船舶 驾驶员进行航线规划和导航。 b. 定位：通过接收和显示雷达信号帮助船舶驾驶员确定船舶位置和周围 环境。 c. 避碰：通过接收和显示雷达信号帮助船舶驾驶员及时发现和避免碰撞危险。 d. 通信：通过 接收和显示雷达信号帮助船舶驾驶员进行通信和协调。
船用雷达工作原理
船用雷达工作原理雷达是利用电磁波进行遥感探测的无线电传感技术。
船用雷达利用超高频电磁波能够穿透雾、雨、霜、雪等恶劣气象环境，对水面、陆地、船只等进行探测，以实现船舶导航、安全警示和通讯等功能。
船用雷达主要由雷达天线、发射、接收、信号处理等部分组成，其工作原理为：雷达天线发出一束高功率、短脉冲的电磁波，并接收回波信号，在信号处理装置中将回波信号转换为可视化的雷达图像，以指引船只航行和避免风险。
船用雷达的发射部分包括频率发生器、高频功率放大器、脉冲调制器等。
频率发生器产生电波，高频功率放大器将电波放大，脉冲调制器将电波转换成短脉冲形式，控制发射时间和频率，从而实现雷达的发射功能。
雷达天线是船用雷达中的核心部分，用于发射和接收电磁波，在不同方向上扫描目标并接收回波信号。
雷达天线的构造形式有大臂、小臂、座式、开合式等多种，其选用应依据不同的使用场景和需求来决定。
接收部分由接收器、低噪声放大器、中频放大器、检波器、A/D转换器等组成。
接收器接收到回波信号后将其放大，并通过中频放大器将信号转换为中频信号，检波器将中频信号解调成低频信号，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，供信号处理部分进一步处理。
信号处理部分由波形处理器、滤波器、调制解调器、图像处理器等组成。
波形处理器将数字信号转换为基本波形，滤波器对信号进行滤波、降噪处理，调制解调器将信号转换成可视化图像信号，图像处理器将信号转换为雷达图像，供船员使用。
总之，船用雷达通过发射短脉冲电磁波、接收回波信号并进行处理，能够精确定位船只位置和目标方位、距离，提高船舶导航和安全性能。
在恶劣气象、强光干扰等环境中，船用雷达仍能实现高精度探测，为航行带来便利和保障。
船舶信号与系统控制教案船用天线
船舶信号与系统控制教案船用天线
这种天线与T型和Г型天线相比，其有以下优点： （1）不影响船舶装卸货，无需拆卸天线； (2) T型和Г型天线遇雨或结冰时，绝缘子附挂的 冰水将会使天线与桅杆短路，而直立天线无此问 题。 （3）可进行标准化设计，不受具体船体限制。 这种天线的缺点： （1）对底部绝缘要求高； （2）天线固定困难； （3）由于拉索的存在，天线所占面积较大。 为此，有改进型的顶馈接地桅杆式天线和立 式桅杆天线（也称自立式竖笼天线）。
4. 抛物面天线 如图所示的天线就是抛物面天线。这种天线使用聚焦
课题十九、天线系统
一、天线概述 二、船用天线系统
船舶信号与系统控制教案船用天线
一、天线概述
天线是一种变换器，它把传输线上传播的导 行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中 传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电 设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通 信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、 射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信 息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁 波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。 一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作 发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发 射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线 的互易定理。
船舶信号与系统控制教案船用天线
船舶信号与系统控制教案船用天线
船舶信号与系统控制教案船用天线
船舶信号与系统控制教案船用天线
船舶信号与系统控制教案船用天线
船舶信号与系统控制教案船用天线
船舶信号与系统控制教案船用天线
高频头
高频头：俗称调谐器，是电视高频信号 公共通道的第一部分，目前电视机使用的 高频头一般分为数字信号高频头（简称数 字高频头）和模拟信号高频头（简称模拟 高频头）。 简单的讲就是接受电视信号的 调谐及高频信号放大器。
第二章++船用雷达设备(天线)
船首标志开关 方位发送器 到方位接收器 至船首标志电路 交流电源输入 (自逆 自逆 变器.) 变器 扼流圈 至收发机
性能监视器
扼流圈
至保护 开关
到性能
监视器
扫描器
至发射机 Ship’s main
性能监视器
(回波箱 回波箱) 回波箱
天线与扫描系统
天线
作用: 定向发射/定向接收电磁波 作用 定向发射 定向接收电磁波 要求: 要求 方位分辨率↑， °左右。 方位分辨率 ， 非常窄的水平波束宽度 HBW 1°左右。 防止船舶纵摇与颠簸时丢失目标， 防止船舶纵摇与颠簸时丢失目标 ， 较宽的垂直波束宽度 VBW 20°左右 。 ° 顺时针匀速旋转 20RPM。 。 时仍能正常启动和运转。 相对风速为 100kn 时仍能正常启动和运转。 水平极化波束。 水平极化波束。
极化天线
水平极化天线 垂直极化天线 圆极化天线
圆极化天线
应用: 应用 反雨雪杂波 圆极化天线 10 cm 雷达 反雨雪杂波电路 长脉冲
反雨雪杂波方法
4.5.1 10cm and 3cm 微波效果 S 波段雷达有更好的 去除雨雪杂波的能力
4.5.2 Effect of polarization on echo return The type of polarization is determined by the vector pointing of electric field while the electromagnetic wave travelling. The wave that the electric field vibration is horizontal is called horizontal polarization. The Electric λ field wave that the electric field Magnetic vibration is vertical is called field Electric field Magnetic vertical polarization. The field wave that the electric field Travel Electric direction vibration is turned is called Magnetic field circular polarization. The field Fig. Circular polarized wave circular polarized wave can easily be divided into clockwise one or anti-clockwise one.
船用导航雷达 天线类型
船用导航雷达天线类型
船用导航雷达的天线类型通常可以分为两大类，开阵天线和旋转天线。
开阵天线是指由多个小型天线组成的阵列，可以同时进行多波束扫描，具有较高的目标分辨率和抗干扰能力。
这种天线通常用于要求高精度导航和目标探测的船舶，如军舰和特种船舶。
旋转天线则是指安装在雷达旋转支架上的单一大型天线，通过旋转运动来完成对周围环境的全方位扫描。
这种天线结构简单，成本较低，适用于一般商用船舶和渔船等。
此外，根据雷达工作频率的不同，船用导航雷达的天线还可以分为X波段、S波段、C波段等不同频段的天线。
不同频段的天线在传输距离、穿透能力和抗干扰能力上有所差异，船舶根据自身的需求和预算选择合适的天线类型。
总的来说，船用导航雷达的天线类型多样，船舶可以根据自身的需求和实际情况选择合适的天线类型，以确保航行安全和导航精度。
船用雷达详细介绍课件
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
显示器通常具有高亮度和高分辨率，以便在恶劣海况下清楚显示目标。
目标跟踪与数据处理
目标跟踪与数据处理是船用雷达系统的重要功能之一，它能够实时跟踪多 个目标，并进行数据处理和分析。
通过自动或手动方式设定航路点和危险区域等参数，雷达系统能够自动检 测和跟踪目标，并实时更新目标位置、速度和航向等信息。
数据处理系统还能够对多个目标进行分类、过滤和融会处理，以提高目标 检测和辨认的准确性。
保持雷达的软件和固件最新，以获得最佳性能和安全性。
检查电源和接地
确保雷达的电源和接地良好，没有安全隐患。
常见故障排除与处理
1 2
雷达无响应
检查电源、电缆和雷达本身是否正常工作。
图像模糊或失真
可能是由于天线、发射机或接收机的问题，需要 专业维修。
3
显示特殊
检查雷达的显示部件是否正常工作，可能需要更 换。
助航设备联动控制
助航设备联动
雷达可以与船舶的助航设备进行联动控 制，如灯光、警报等，根据雷达探测到 的目标信息，自动调整助航设备的状态 ，提高航行的安全性和效率。
VS
自动辨认系统
通过与自动辨认系统（AIS）的配合使用 ，雷达可以获取船舶的航行信息，如航向 、速度等，有助于船员全面了解航行过程 中的船舶动态。
01
船用雷达的未来发 展
新技术应用
01
02
03
雷达信号处理技术
利用先进的信号处理算法 ，提高雷达的探测精度和 抗干扰能力，降低虚警率 。
雷达组网技术
通过多部雷达协同工作， 实现更大范围的覆盖和更 高精度的定位，提高目标 跟踪和辨认能力。
第二章++船用雷达设备(显示方式+双雷达系统)
8.1.3 航向向上显示方式（Course-up ） 航向向上显示方式（ 这种显示方式综合了前两种显示方式的特点。 这种显示方式综合了前两种显示方式的特点。 具有两个方位圈：内部固定， 具有两个方位圈：内部固定，外部可动并与罗经航向 信号连接 。 显示特点： 显示特点： 1. 航向稳定时，与船首向上特点类似。 航向稳定时，与船首向上特点类似。 2. 转向时，与真北向上特点类似。 转向时，与真北向上特点类似。 3. 当转向完毕时，按动 “course-up” 按钮, 则船首线、 当转向完毕时， 按钮 则船首线、 图像及可动方位圈一起转动， 图像及可动方位圈一起转动，直到船首线指固定方 位圈0°为止。 位圈 °为止。
10.2 雷达整机状态判断
8.1.2 真北向上显示方式（North-up） 真北向上显示方式（ ） 条件：接入罗经航向信号 条件： 显示特点：（用于定位） 显示特点：（用于定位） ：（用于定位 1. 扫描中心（本船）在荧屏中心，物标回波相对本船运动， 扫描中心（本船）在荧屏中心，物标回波相对本船运动， 固定物标则与本船等速反向运动。 固定物标则与本船等速反向运动。 2. 方位圈的 °代表真北，船首线指航向值。物标方位为真 方位圈的0°代表真北，船首线指航向值。 方位。 真方位显示方式” 方位。“真方位显示方式” 3. 本船转向时，船首线移向新航向，而周围固定图像稳定不 本船转向时，船首线移向新航向， 动。
9.2 雷达性能监视器
监视雷达辐射系统和接收机性能的装置
• 辐射、接收总性能监视器 辐射、 • 收发机监视器 • 辐射功率监视器
第十节 整机框图和工作状态判断
§9.1 雷达整机框图
雷达电源：产生1000hz、100v电压的中频电源 雷达电源：产生1000hz、100v电压的中频电源 触发脉冲产生器： 由量程决定脉冲重复周期（频率） 同步发射机调制器、接收机STC电路、显示器经 同步发射机调制器、接收机STC电路、显示器经 延时电路的方波产生器 发射机 由量程、脉冲宽度决定发送脉冲 雷达天线 基本结构和功能 向显示器发送2 向显示器发送2个信号：船艏标志（船艏标志电 路）、天线角位置（方位同步发送机）
第二章++船用雷达设备(显示方式+双雷达系统)可修改全文
270°(T)
240°(T)
Course 240 航海视景
Course 270
240
240
0
0 270
0
0
Course up
270 0
0
§8.2 真运动雷达显示方式 需要接入罗经（航向）和计程仪（航速）信号。 显示特点:
代表本船的扫描中心在屏上按本船的航向航速 移动，固定物标在屏上稳定不动，活动物标与其在 海上实际运动状态相同，按各自的航向和航速移动。 屏上画面像在空中俯看海面一样。
第二章 船用雷达设备
第八节 雷达显示方式
§8.1 相对运动显示方式
8.1.1 船首向上显示方式 （ head-up） 显示特点：（用于避碰） 1. 扫描中心（本船）在荧屏中心，物标回波相对本船运动，
固定物标则与本船等速反向运动。 2. 船首线指方位圈的0°，并代表船首方向。 物标的方位
是相对本船船首的相对方位（舷角）。 “相对方位显示 方式” 3. 本船转向时，船首线不动而物标回波圆周反转，有弧形 尾迹，影响观测。转向时减小增益，可防止图像模糊。
图像及可动方位圈一起转动，直到船首线指固定方 位圈0°为止。
海图平面
270°(T)
240°(T)
Course 240 航行视景
Courd up
海图平面
270°(T)
240°(T)
Course 240 航海视景
Course 270
0
270°
0
240°
North up
海图平面
收发开关 接收机：
超外差方式实现中频输出 AFC电路（或调谐按钮）实现本振稳定 增益控制电路控制中放 STC电路调节海浪抑制 量程开关控制脉冲宽度、通频带宽度（近量程，窄脉冲， 宽通频带；远量程，宽脉冲，窄通频带） 对数放大器抗饱和、过载、抑制杂波干扰 显示器 延时线电路 方波产生器：送到梯度电压产生器、辉亮控制电路、固定 距标电路、活动距标电路 电子方位标志电路 船艏线
船用雷达 详细介绍ppt课件
三、雷达传感器与IBS
现代雷达
IBS的重要组成部分 定位、导航、避碰
主要传感器
雷达 罗经 计程仪 GNSS AIS ECDIS
第二章 船用雷达设备
第一节 雷达发射机（Transmitter）
一、组成部分及作用
至显示器 至接收机 触发脉冲 产生器 低压 电源 来自电源 雷达发射机 发 射 开 关 发射机 脉冲调制器 调制器 磁控管 至天线 特高压 磁控管 调制器 予调制器
船用雷达 详细 介绍
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：发射微波脉冲 探测目标回波
测定目标信息
第一节 雷达测距与测方位原理
岛屿 本船 Δ t＝123.5 μ s 0 方向扫描 90° 本船 245° 岛屿 海图平面 270 245 雷达不能探测目标的背面，因 此目标的后沿是不可见的. 量程: 12 nm EBL 180 雷达平面 固定距标圈 90 目标船 扫描线 HL 回波 (10 nm) 目标
4.发射功率：指峰值功率，一般3~75 kW 1）峰值功率 pt: 在脉冲持续时间内的平均功率 2）平均功率 Pm: 一个脉冲重复周期内输出功率的平均值 3）二者关系 R max t 杂波 p = p p↑→ m tT 天线旁瓣干扰 故障 5.脉冲波形：发射脉冲的包络 理想脉冲: 矩形 波形： u 1）越接近矩形，能量越大， 实际波形:
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——天线的方向即目标的方向
船上雷达设备操作规程(3篇)
第1篇一、引言雷达设备是现代船舶安全航行的重要辅助设备，它能有效提高船舶在复杂气象、能见度不良等条件下的航行安全性。
为确保雷达设备的安全、有效运行，特制定本操作规程。
二、适用范围本规程适用于所有配备雷达设备的船舶，包括但不限于客船、货船、油轮、化学品船等。
三、操作人员要求1. 操作人员应具备雷达设备操作资格，熟悉雷达设备的基本原理、性能和操作方法。
2. 操作人员应了解船舶的航行路线、航行计划和周围环境。
3. 操作人员应掌握雷达设备故障处理和应急操作程序。
四、操作步骤1. 启动雷达设备（1）打开雷达设备电源开关。
（2）确认雷达设备工作正常，显示屏亮度适中。
（3）调整雷达天线位置，使其指向船舶前方。
2. 调整雷达参数（1）调整雷达发射功率，确保雷达设备正常工作。
（2）调整雷达波束宽度，根据航行需求选择合适的波束宽度。
（3）调整雷达扫描速度，确保雷达图像稳定。
（4）调整雷达距离标尺，使其与实际航行距离相符。
3. 观察雷达图像（1）观察雷达图像，了解周围船舶、障碍物和危险区的分布情况。
（2）分析雷达图像，判断船舶与周围物体的距离、方位和速度。
（3）根据雷达图像，调整船舶航向和航速，确保航行安全。
4. 故障处理（1）如雷达设备出现故障，应立即停止操作，并向船长报告。
（2）根据故障现象，采取相应措施进行处理，如关闭雷达设备、检查线路、更换备件等。
（3）在故障排除前，应使用其他导航设备辅助航行。
五、应急操作1. 雷达设备失效（1）立即通知船长，启动应急导航程序。
（2）使用其他导航设备，如GPS、罗盘等，确定船舶位置。
（3）根据实际情况，调整船舶航向和航速。
2. 雷达设备故障（1）在确保船舶安全的前提下，尽量使用雷达设备进行导航。
（2）如雷达设备故障无法修复，应立即通知船长，采取应急措施。
（3）根据船长指示，使用其他导航设备或依靠船员的航行经验进行航行。
六、注意事项1. 操作雷达设备时，应保持专注，注意观察雷达图像。
航海学课件03第二章波导与天线
船首标志形成电路组成。其它形式
天线转到船首方向开关闭合产生信号送到显示器，在 荧光屏上显示一条代表船首的径向亮线——船首线 触点开关可左右调转15 ④方位同步发送机：方位扫描系统 把天线的角位置变成电信号送显示器的同步接收机， 使扫描线与天线同步转动
2）天线：
⑤天线：定向收发共用天线。发射雷达波、接收目标反射波
定向点天线
4.天线增益GA ：
GA = DA
全方位点天线 点状天线：全方位辐射 定向天线：固定方向辐射
等于天线方向性系数DA与天线效率的乘积 即
与天线有效面积关系： GA= 4KS/2 与波束宽度的关系： GA 27 000/ H V
第四节 微波传输线及雷达天线系统
5.半功率点宽度：（主瓣宽度、3 dB宽度、波束宽度）
波导旋转接头：耦合环——探针
不能随便拆卸调整
Plane surface λ /4 joint Water proof seal slot Fix screw λ /4 λ /4
Chock joint Chock joint slot
Chock joint slot
λ /4 Broad side
Narrow side
耦合环探针不能随便拆卸调整法兰盘密封圈组成部分及作用天线与扫描系统船首标志开关方位发送器马达扼流圈至收发机到方位接收器至船首标志电路旋转接头辐射窗交流电源输入隙缝波导防护罩安全开关性能监视器回波箱波导馈线发射性能监视器方位同步发送机船首位置信号产生器传动装置
第二章
船用雷达设备
第四节 微波传输线及雷达天线系统
常用矩形波导
2）要求：波导截面尺寸由要传输的微波波长决定
/2 a ；0 b /2 一般选：a = 0.7 ； b = 0.4 ~ 0.5
MARK-2船用雷达设备
出原因，予以解决。
⑥ 对安装在露天的波导和电缆，应仔细检查其是否紧固牢靠及有无损坏情况，
并经常涂漆。
17
《船舶通信导航设备运行与维护》课程讲义8
（3）收发机的维护 ① 每三个月检查一次各种电缆接头和连接器是否牢固可靠。 ② 至少每三个月检查一次雷达测试电表各项指示是否在正常范围内。测试时， 应在雷达工作半小时后进行。 ③ 每半年用软毛刷清除一次收发机内的灰尘。 ④ 当收发机及显示器工作正常，而回波明显减弱时，应检查波导管内有无积水 现象。 ⑤ 当更换磁控管后，应“预热”半小时以上再加高压，或按该磁控管的技术要 求进行“老练”。 ⑥ 当更换磁控管、调制管、速调管等主要器件后，应按技术说明书要求对收发 机进行重新调试，并将器件的更换日期、更换人员及各测试数据重新记入雷达 使用记录本。
15
《船舶通信导航设备运行与维护》课程讲义8
3．行业标准文件（JT/T 8100.2-92 ）对雷达天线收发单元的维护保养工 作的具体要求 JT/T 8100.2-92 ——《船用通信、导航设备的安装、使用、维护、修理技 术要求》文件对雷达天线收发单元维护保养工作的具体要求如下： （1）注意事项 ① 当对雷达进行维护保养工作时，应切断雷达的总电源，并且在雷达电 源开关和显示器上挂警告牌禁止开机。 ② 维护人员应了解维护工作的要求和工作顺序。 ③ 进行维护工作时，不要旋动不相关的旋钮和内部调整零件。 ④ 所有维护工作应由分管雷达的驾驶员负责。 ⑤ 在维护收发机和显示器时，应将高压储能器件对地放电，防止高压放 电。 ⑥ 任何维护工作完成后，应将其详细的情况记录在雷达使用本中。
3
《船舶通信导航设备运行与维护》课程讲义8
3．更换碳刷 当雷达工作3000小时以上，如果发生天线 不转的情况，请检查电机内置碳刷是否磨 损，如果有磨损请及时更换。具体更换方 法如图4.1所示。 操作步骤如下：
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Circular polarizing filter Back to back mounted antenna
Back to back mounted antenna
驱动电机
作用是带动天线匀速转动，通常电机转速在 1000r/min~3000r/min
传动装置
作用是一个减速装置。 作用是一个减速装置 。 将电机转速减速保证天线以 15r/min~30r/min的速度匀速转动 的速度匀速转动
同步发送器
方位信息传送到显示器单元（同步接收器），以至 方位信息传送到显示器单元（同步接收器），以至 ）， 于扫描线准确地跟随天线旋转
极化天线
水平极化天线 垂直极化天线 圆极化天线
圆极化天线
应用: 应用 反雨雪杂波 圆极化天线 10 cm 雷达 反雨雪杂波电路 长脉冲
反雨雪杂波方法
4.5.1 10cm and 3cm 微波效果 S 波段雷达f polarization on echo return The type of polarization is determined by the vector pointing of electric field while the electromagnetic wave travelling. The wave that the electric field vibration is horizontal is called horizontal polarization. The Electric λ field wave that the electric field Magnetic vibration is vertical is called field Electric field Magnetic vertical polarization. The field wave that the electric field Travel Electric direction vibration is turned is called Magnetic field circular polarization. The field Fig. Circular polarized wave circular polarized wave can easily be divided into clockwise one or anti-clockwise one.
偏离角: 偏离角 由于设计、加工等原因， 由于设计、加工等原因，电磁波传送方 向会偏离天线窗口中点法线方向的顺时针 方向约3º~5º。 方向约 。
天线罩 偏离角 中点法线方向
隙缝波导
传输线
波导 ———X 波段 扼流圈 波导附件 旋转扼流圈 bends, elbow, pliable, resonance cavity 同轴电缆 ———S 波段
The clockwise or anti-clockwise circular polarized wave antenna can receive the same turn wave only. The symmetrical targets reflect the injection circular polarized wave to the reverse direction. Rain/snow drops are symmetrical objects, but the ships and complex targets are not. So when use circular polarized wave, rain echo must be greatly reduced while other targets echoes are reduced slightly. Two ways to achieve circular polarized wave
船艏位置信号产生器
设定方位基准 标志线宽度 0.5°↓ ° 误差 ±1° ° 调整范围 ±15° or so °
当天线主瓣指向船首时,开关接通 产生 当天线主瓣指向船首时 开关接通,产生 开关接通 一个脉冲,在显示器上出现一条亮线。 一个脉冲 在显示器上出现一条亮线。 在显示器上出现一条亮线
G = a λ 4π Ae
2
定向
全方位
λ ↑→ G ↓ a ⇒ A ↑→ G ↑ e a
波束宽度
水平波束宽度 70λ θH = L
L ↑→ θ H ↓→ 方位分辩率↑ 方位分辩率↑
一般为1 一般为1º 棒状波束
VBW HBW
垂直波束宽度θ 垂直波束宽度θ H 为防止船舶摇摆时不至丢失目标，一般 为防止船舶摇摆时不至丢失目标，一般15 º ~30 º 由增益同水平波速和垂直波速关系： 由增益同水平波速和垂直波速关系： 波束越宽，海浪杂波越强， 波束越宽，海浪杂波越强，天线增益越小。
性能监视器
作用: 作用 在难以确定雷达是否工作正常时用监 视器进行观查 (如开扩的海域附近没有任 如开扩的海域附近没有任 何可测目标 时). 性能监视器的使用 正常开机10分钟后 正常开机 分钟后 抗杂波控钮 → 最小 量程 → 较低 (根据操作手册 根据操作手册) 根据操作手册 按下“监视器”开关， 按下“监视器”开关，可见测量图像 Performance monitor Performance monitor
天线的基本参数
方向性图
L 特别对近距离目标， 特别对近距离目标 ， 可能产生 旁瓣回波 P R C B C B 半功率点
θH
A
半功率点
水平方向性图
方向性系数 天线效率 天线增益
天线功率增益（方向性系数） 天线功率增益（方向性系数）
点状天线： 点状天线：全方位 定向天线： 定向天线：固定方向 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。 的平均功率之比。 表示定向天线的功率集束能力。 表示定向天线的功率集束能力。
辐射窗 齿轮箱 马达
船首标志开关 方位发送器 到方位接收器 至船首标志电路 交流电源输入 (自逆 自逆 变器.) 变器 扼流圈 至收发机
性能监视器
扼流圈
至保护 开关
到性能
监视器
扫描器
至发射机 Ship’s main
性能监视器
(回波箱 回波箱) 回波箱
天线与扫描系统
天线
作用: 定向发射/定向接收电磁波 作用 定向发射 定向接收电磁波 要求: 要求 方位分辨率↑， °左右。 方位分辨率 ， 非常窄的水平波束宽度 HBW 1°左右。 防止船舶纵摇与颠簸时丢失目标， 防止船舶纵摇与颠簸时丢失目标 ， 较宽的垂直波束宽度 VBW 20°左右 。 ° 顺时针匀速旋转 20RPM。 。 时仍能正常启动和运转。 相对风速为 100kn 时仍能正常启动和运转。 水平极化波束。 水平极化波束。
船首标志的调整
1. 方位误差的调整 (1) 测量肉眼可见小目标方位及该目标的雷达方位 (2) 调整同步发送器使两方位读数一致
2.船首标志的调整 船首标志的调整 (1) 选择船首向上（ H-up）显示方式 选择船首向上（ ） (2) 调整船首标志开关 (3) 确保标志线指向荧光屏的0°方向 确保标志线指向荧光屏的 °
第二章 船用雷达设备
第四节
天线 系统组成
雷达天线及微波传输系统
传输线
波导 x 波段 同轴电缆 s波段 波段 驱动马达：单相或三相（ 驱动马达：单相或三相（1000~3000RPM） ） 传动装置（减速齿轮） 传动装置（减速齿轮）
扫描器
方位同步发送器 船首位置开关 雷达性能监视器
隙缝波导防护罩 波导馈线