航海雷达与

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第一章基本工作原课

第一节测距测方位基本原理

1．测距

a）利用电磁波特性：

1）.直接传播（微波波段）

2）.匀速传播（同一媒质中）

3）.反射特性（在任何两种媒质的边界面）

b）计算公式:

S = C( t2 - t1 ) / 2

其中：S：目标和本船距离; t1 ：发射时刻;

t2 ：接收时刻；C：电波速度；为300000公里/秒

为准确测量( t2 - t1 ) ，发射信号包络为矩形脉冲。

2．测向

天线为定向天线，只向一个方向发射，也只接收这个方向的目标回波，实现这个方向的测距。随着天波的转动，实现不同方向的测距。

第二节基本组成及各部分作用

1）触发电路：

每隔一段时产生一个尖脉冲，同时送到发射机、接收机、显示器三部分，使它们同步工作。(触发电路决定工作开始的时间)

2）发射机：

触发脉冲到来后，立刻产生一个大功率，微波波段，具有一定宽度的脉冲包络射频（雷达工作频率,微波波段）的信号。

3）发收开关：

发射时；将发射机与天线接通，并将天线与接收机断开。

接收时；将发射机与天线断开，并将天线与接收机接通。

第二章船用雷达设备

第一节中频电源设备

为满足船用雷达工作、及工作环境的要求，雷达对电源的电压值、频率值及各指标的稳定性均有具体的要求，船舶上存在低频、高频电源干扰，有船电负载多变化大等等现象。采用专门的中频电源，正是为了防止这些干扰和有害的现象。目前；雷达电源有中频逆变器、中频变流机组二种。

第三节雷达发射机

一、主要组成及各部分作用

1：触发脉冲产生器：

相当于时钟电路，使雷达各部分同步工作。

2．调制器及预调制器：

触发脉冲一到，预调制器输出具有一定宽度的小功率正方波，控制预调制器产生的方波的起始时刻，预调制器产生的方波控制调制器，使调制器产生大功率负高压脉冲。有的雷达没有预调制器，预调制器的功能由调制器完成。

所以；调制器是产生高压的部件。

3：磁控营：在调制器输出的负高压作用下，磁控营产生矩形调制的微波振荡脉冲.实现能量转换，调制器相当于高压电源。

）：磁控营基本结构及工作原理

磁控营是实现微波振荡的元件，其结构、工作原理，与实际使用中的调试、维护等等事宜有关。下面我们扼要介绍之。

A：基本结构

阴极和阳极之间的空间, 称为空腔，空腔内为真空。空腔内,有永久磁铁提供的恒定磁场，如图示。

阴极内含有灯丝，加调制器送来的负高压前，灯丝先通电3min，用于加热阴极，阴极表面有氧化物涂层，加热使其产生自由电子，能量转换是自由电子完成的，没有3min加热，磁控管不能正常工作。

B：工作原理

调制器负高压脉冲一到，阴极和阳极之间激起微波振荡。

阴极附件的自由电子，在飞向阳极过程中，由调制器提供的高压，使电子获得能量。

又在恒定磁场的作用下，把自由电子获得的能量，传给微波振荡，使原本微弱的微波振荡强大起来。

载波频率采用下列二种：

S波段—（2900~3100）MHZ — 10cm（波长）

X波段—（9300~9500）MHZ —3cm（波长）

）：工作状态判断：

●磁控管正常工作时，有稳定的阳极电流，所以；能够输出稳定的大功

率微波，氖灯遇大功率微波辐射会发亮。

●这样；我们可以采用氖灯法、电流观察法、雷达性能监视器三种方法来

判断磁控管工作状态。

●①电流法：

●a）：电流值为规定值，磁控管工作正常。否则为不正常。

●②氖灯法：

●氖灯放在距收发机波导口10~15（cm）处，若氖灯发亮，说明正常。不发亮，

管子不工作。

●③雷达性能监视器

●（后续章节介绍）

）：磁控管保存及使用：

由于磁化作用，磁控管保存有如下规定：

木箱内，磁控管离铁磁体至少10cm，二个磁控管之间至少距离20cm。

备用磁控管应经常轮流使用。

）：老练

●“老练”是更换磁控管时，为确保设备安全，要进行的一个步骤。

●什么是“打火”

●磁控营空腔内为真空，如果空腔内有气体，高压会使气体电离，就会有

负离子飞向阳极，形成阳极电流，这一现象称为“打火”。

●什么是“老练”

●气体一下子全部电离，就会有大量负离子飞向阳极，形成很大的阳极电

流，会损伤阳极。

●逐步加高压，逐步电离，慢慢去除气体，可以避免对磁控管的伤害，

这一过程称为老练，步骤如下：

●“老练”步骤

●a）：先加灯丝电压半小时。

●b）：再加较低的高压半小时或更长时间，之后加较高的电压。

●c）：若在某电压灯火，退回先前的电压，一段时间后，再返回该电压，若再打

火，则再退回，直到不打火，这样；电压慢慢向上升，直到额定值。

●老练前提：新管，6个月未用的旧管。

●三．特高压电源的三种开关

●发射开并、延时开关、门开关三种开关各自有不同的用处，三种开关同

时合上、高压才能加到磁控管。

1：3分钟延时开关：保护磁控管

2：门开关：收发机箱的盖板没有合上，门开关断开，调制器没有特高压电源供电，不能发射。这样就确保了人员的安全。

3：发射开关（雷达电源：off -> Standby）：

由操作人员控制。开启雷达电源后，“预备”指示灯亮，延时开关，保证在发射开并合上3分钟后，再接通。

●第四节微波传输及天线系统

●天线系统实现了雷达微波信号的径向发射与接收，微波传输部件实现了

天线与收发机的连接。

●微波传输及天线系统采用的器件是微波器件，有别于雷达的其他部分。

下面我们予以介绍。

●1．组成及基本工作原理

●天线系统由天线、驱动电机、传动装置、船首线电路、方位同步发

送机、波导等组成。各部分作用如下：

●1)：驱动电机：

●通过传动装置，带动天线、船首线电路及方位同步发送机转动。天线约

每3秒转一圈。

●2)：方位同步发送机：

●将天线的转动角信号，送去显示器，使得显示器产生的扫描线，扫描

线相对于固定方位圈0°刻度方向的夹角，与天线发射方向相对于实际船首线的夹角相同，如图示。

●3)：船首线电路：

●将产生的船首线信号，送到显示器，使显示器显示出船首线时，恰为天

线向实际船首线方向发射的时刻。如图示。

●4): 天线通过波导，与收发机相连。