船用导航雷达简介

船用导航雷达简介

摘要：本文简单介绍了雷达的工作原理，并以此为基础重点介绍了船用导航雷达与普通雷达的区别、相关规范要求、基本组成及作用，技术指标。

关键词：雷达雷达的工作原理船用导航雷达盲区基本组成及作用技术指标自动雷达标绘仪

Abstract: this paper briefly introduces the working principle of the radar, and, on this basis, focusing on the Marine navigation radar and common radar difference, relevant specification requirements, basic composition and function, the technical indexes.

Keywords: radar radar principle of work of the Marine navigation radar blind area basic composition and function technical indicators to be automatic radar instrument plot

0引言

雷达(radar)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。

国际海事组织(IMO)规定,1600吨位以上的船支须装备导航雷达。导航雷达的一项重要任务是目标标绘，这项任务正逐渐改由自动雷达标绘装置来担任。国际海事组织还规定所有1万吨位以上的船支逐步装设这种装置。

SOLAS第V章第19条2.3.2项也指明：“所有300总吨及以上的船舶和不论尺度大小的客船，应有1台9GHz雷达或其他装置，用于确定和显示雷达应答器其它水上船舶、碍航物、浮标、海岸线和航标的距离和方位，借以助航和避碰”；第2.3.3项指明：要有“1套电子标绘装置（EPA）或其它装置，用于电子标绘目标的距离和方位，以便确定碰撞危险；”；对所有10，000总吨及以上的船舶，要求要有“1台自动雷达标绘仪（ARPA）或其他装置，与1台指示船舶相对于水的速度和航程的装置相联，用于自动标绘至少20个其它目标的距离和方位，以确定碰撞危险和模拟试验性操纵”。

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。雷达最小作用距离是一个重要指标,所谓最小作用距离是指在此距离内,不管目标有多大,均发现不了目标,常称为雷达的盲区。雷达的最小作用距离是由雷达脉冲宽度和天线架设的高度决定的。一般情况下雷达的最小作用距离小于30m。

2.4 船用导航雷达的基本组成及作用

2.4.1发射机

1. 基本组成：脉冲调制器（预调制器、调制器）、磁控管振荡器、电源（低压、高压）

2.作用：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.主要与船厂相关的技术指标

1）工作频率（波长）：超高频（正弦波）的频率范围，即船用雷达磁控管工作频率。

S 波段：λ＝10cm; f=2 900~3100 MHz如：3050 MHz

X波段: λ＝3cm; f=9 000~9500 MHz如：9375 MHz

为了保证船舶在恶劣海况中航行安全,导航雷达配备双雷达系统,即10cm(S 波段)和3cm(X波段)两部雷达。这种配备主要是两种波段雷达互为备份,取长补短,提高设备可靠性,保证船舶安全航行。正常情况下,使用X波段雷达工作,探测精度高,显示画面清晰,但在恶劣气候海况下,它受雨雪干扰大,使用性能较差;而S 波段雷达却受雨雪干扰较小,抑制海浪干扰能力强;尽管气候恶劣,显示画面仍然清晰,作用距离也比X波段大。

2.4.2 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。

2.4.3 天线

1.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。

天线与扫描系统

2.微波传输线:

1）要求：损耗小，防止辐射、干扰、失真

2）种类：波导、同轴电缆

3) 同轴电缆:用于10 cm雷达,由内外两层导体构成，严格同轴。

3. 波导：用于3 cm雷达, 由矩形空心管构成—由铜拉制成。

2.4.4接收机

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。