雷达一些基本原理分解
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
雷达原理与系统教学课件下载-样章.ppt 四、雷达的作用原理
由雷达发射机产生的电磁波经收发开 关后传输给天线，由天线将此电磁波 定向辐射于大气中。电磁波在大气中 以近光速传播，如目标恰好位于定向 天线的波束内，则它将要截取一部分 电磁波。目标将被截取的电磁波向各 方向散射，其中部分散射的能量朝向 雷达接受方向。雷达天线搜集到这部 分散射的电磁波后，经传输线和收发 开关反馈给接收机。接收机将这微弱 信号放大并经信号处理后即可获取所 需信息，并将结果送至终端显示。
全国各城市的磁偏角
地名 磁偏角 地名 磁偏角 地名 磁偏角 地名 磁偏角 漠河 11°00‘ 齐齐哈尔9°54‘ 哈尔滨 9°39‘ 长春 8°53‘ 满洲里 8°40‘ 沈阳 7°44’ 旅大 6°35‘ 北京 5°50‘ 天津 5°30‘ 济南 5°01‘ 呼和浩特 4°36‘ 徐州 4°27‘ 上海 4°26‘ 太原 4°11‘ 包头 4°03’ 南京 4°00‘ 合肥 3°52‘ 郑州 3°50‘ 杭州 3°50‘ 许昌 3°40‘ 九江 3°03‘ 武汉 2°54‘ 南昌 2°48‘ 银川 2°35‘ 台北 2°32‘ 西安 2°29‘ 长沙 2°14‘ 赣州 2°01' 衡阳 1°56‘ 厦门 1°50‘ 兰州 1°44‘ 重庆 1°34‘ 贵阳 1°17‘ 遵义 1°26‘ 西宁 1°22’ 桂林 1°22‘ 成都 1°16‘ 广州 1°09‘ 柳州 1°08‘ 昆明 1°00‘ 南宁 0°50‘ 湛江 0°44’ 海口 0°29‘ 拉萨 0°21’ 珠穆朗玛 0°19‘西沙群岛0°10‘曾母暗沙 0°24‘(东） 南沙群岛 0°35’(东） 乌鲁木齐 2°44'(东) 东沙群岛 1°05‘
RD天线是一种定向天线。所以天线的方向始终要对准目标 物。 这就需要显示器上的扫描线必须与天线旋转同步，即 扫描线方向=天线方向 、扫描线方位=回波方位 。要实现 这个目标——雷达的标定——找到二者的起始位置的参考 点——真北方向。 角度采用度或密位表示, 其关系为：360度=6000密位 1度=16.7 密位 国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为： 1弧度=57度= 1000毫弧度 1毫弧度=0.057度
地球曲率补偿高 度:地曲补偿
§ 1. 3 脉冲雷达的基本组成
一. 框图如下图：
天线
收发开关 功率放大器
调制器
定时器
低噪声 放大器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本振
混频器
中频 放大器
匹配 滤波器
第二 检波器
视频 放大器
显示器
天线伺服系统
发射机产生的雷达信号(通常是重复的窄脉冲串)天线辐射 到空间。 收发开关雷达工作时实现收发共用一个天线 目标截获并反射一部分雷达信号雷达天线收集回波信号接 收机加以放大。如果接收机输出的信号幅度足够大，就说明目 标已被检测。 雷达通常测定目标的方位和距离，但回波信号也包含目标特性 信息。 显示器显示接收机的输出，操纵员根据显示器的显示判断目标 存在与否，或者采用电子设备处理接收机的输出，以便自动判 断目标的存在与否，并根据发现目标后的一段时间内的检测建 立目标的航迹。使用自动检测和跟踪(ADT)设备时，通常向操 纵员提供处理后的目标航迹，而不是原始雷达检测信号。在某 。 些应用中，处理后的雷达输出信号可直接用于控制一个系统 (如 制导导弹)，而无需操纵员的干预。
一、测距原理
测距物理基础：目标反射; 等速直线传播. 用脉冲测距法：测的是水平距离R. 雷达天线 R 目标
2R = C ·△t
R=C/2 ·△t
式中:
△t——电波在RD与目标间往返传播时间; C=3×108 m/s .
距离的单位： 国内常用:“Km（千米）或“m” 国外常采用: “mile（英里）” “ft英尺”、 “ nmile（海里）” 或“yd”（码） 换算关系：
注意：关于真北的概念及三北方向*
我国通用的标准方向有真子午线方向、 磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称 为真北方向、磁北方向和轴北方向， 即三北方向。 1．真子午线方向： 通过地球表面某点的真子午线的切线方向 ，称为该点的真子午线方向，即真北方向。 它是通过天文测量或用陀螺经纬仪测定的。
2．磁子午线方向：
1000yd=3000ft=0.914km≈0.568mile
1nmile=1.853km
二、测方位原理
P
目标方位角： 指真北与雷达和目标联 线在水平面上投影的夹角。 即斜距R在水平面上的投影 OB与正北（真北）之间的 夹角。
正北 R H
α O
β
B D
直线传播（微波） RD——测方位物理基础 天线定向收、发
+δ
–γ β
α
1
A
2
三种方位角之间的关系
真北是通过地面或图面上某点指向北地 极的方向，即经线（亦称子午线）所指 的北，磁北则是通过地面或地图上某点 指向北磁极的方向，由于磁极与地极并 不完全一致，所以磁北方向与真北方向 常有一定的夹角。这个夹角叫做磁偏角。
由于多种因素的影响，各个地区磁偏角 的大小常有不同。在一个地方用罗盘确 定方向时，必须根据当地的磁偏角予以 订正。
两个概念：多普勒频移与径向速度
1、多普勒频移：当目标物与雷达之间存在相对运 动时，接收到回波信号的载波频率相对于原来 的发射的载波频率产生一个频率偏移，这个频 率偏移在物理学上称之为多普勒频移
2、径向速度：物体（目标）在观察着视线方向的 速度。
四、目标高度测量
例：飞机着陆
Nz——正北 D——水平距 β——仰角 P——目标 R——斜距 H——高度 ——方位角
通过地球表面某点的磁子午线的切线方向称为 该点的磁子午线方向，即磁北方向。它是用罗 盘仪测定的，磁针在地球磁场的作用下自由静 止时所指的方向即为磁子午线方向。
3．坐标纵轴方向： 在高斯平面直角坐标系中 ， 其每一投影带中央子午线的 投影为坐标纵轴方向，即轴 北方向。若采用假定坐标系 则坐标纵轴方向为标准方向 。 在同一投影带内，各点的坐 标纵轴线方向是彼此平行的 。
三北之间的关系*
+δ –γ α 1 A β
2
三种方位角之间的关系
过1点的真北方向与磁北方向之间的夹角称为磁偏角，用δ表示。 过1点的真北方向与坐标纵轴北方向之间的夹角称为子午线收敛 角，用γ表示。 δ和γ的符号规定相同：当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向 东侧时，δ和γ的符号为“＋”；当磁北方向或坐标纵轴北方向在 真北方向西侧时，δ和γ的符号为“－”。同一直线的三种方位角 之间的关系为： A=β+δ A=α+λ α=β+δ+λ
Nz
H
P
测R、 α、 β可定目标空间位置
H R si n
考虑到地平线上弯曲的，H 应予修正。
H hA R sin
R2/(2ρ )——h修正=
R2
2
0
β
地平线
D
h修正
hA-天线高度；ρ ——地球曲率半径；
弯曲的地平线
R2/17000
H= hA + Rsin+ R2/17000 米
常规雷达工作流程
多普勒雷达工作流程
§ 1. 2
雷达目标位置的测量
电磁波的速度（v）=光速（c）. 目标物的位置：方位角、水平距离、高度 电磁波在传播过程中遇到目标产生二次散射，是雷达发现目标 的物理基础。 电磁波在均匀介质中的匀速直线传播，是雷达测定目标距离的 物理基础。 雷达定向发射和接收电磁波，是雷达测定目标角位置的物理 基础。 目标回波的多普勒效应，是雷达测定目标速度的物理基础。
三、测速原理
当目标相对于RD运动后，出现△fD(回 波相对于发射ft 的频率偏移)，此时， 目标相对于RD的径向速度为：
1 VR f D 2
v
式中 VR——目标与雷达的相对（径向）速度 （m/s） λ ——RD工作波长（m） fd ——双程多普勒频率（Hz）
地平线
0
D
在海上, 速度单位俗称为“节 ”（1Kn）, 即1 n mile / h
由雷达发射机产生的电磁波经收发开 关后传输给天线，由天线将此电磁波 定向辐射于大气中。电磁波在大气中 以近光速传播，如目标恰好位于定向 天线的波束内，则它将要截取一部分 电磁波。目标将被截取的电磁波向各 方向散射，其中部分散射的能量朝向 雷达接受方向。雷达天线搜集到这部 分散射的电磁波后，经传输线和收发 开关反馈给接收机。接收机将这微弱 信号放大并经信号处理后即可获取所 需信息，并将结果送至终端显示。
全国各城市的磁偏角
地名 磁偏角 地名 磁偏角 地名 磁偏角 地名 磁偏角 漠河 11°00‘ 齐齐哈尔9°54‘ 哈尔滨 9°39‘ 长春 8°53‘ 满洲里 8°40‘ 沈阳 7°44’ 旅大 6°35‘ 北京 5°50‘ 天津 5°30‘ 济南 5°01‘ 呼和浩特 4°36‘ 徐州 4°27‘ 上海 4°26‘ 太原 4°11‘ 包头 4°03’ 南京 4°00‘ 合肥 3°52‘ 郑州 3°50‘ 杭州 3°50‘ 许昌 3°40‘ 九江 3°03‘ 武汉 2°54‘ 南昌 2°48‘ 银川 2°35‘ 台北 2°32‘ 西安 2°29‘ 长沙 2°14‘ 赣州 2°01' 衡阳 1°56‘ 厦门 1°50‘ 兰州 1°44‘ 重庆 1°34‘ 贵阳 1°17‘ 遵义 1°26‘ 西宁 1°22’ 桂林 1°22‘ 成都 1°16‘ 广州 1°09‘ 柳州 1°08‘ 昆明 1°00‘ 南宁 0°50‘ 湛江 0°44’ 海口 0°29‘ 拉萨 0°21’ 珠穆朗玛 0°19‘西沙群岛0°10‘曾母暗沙 0°24‘(东） 南沙群岛 0°35’(东） 乌鲁木齐 2°44'(东) 东沙群岛 1°05‘
RD天线是一种定向天线。所以天线的方向始终要对准目标 物。 这就需要显示器上的扫描线必须与天线旋转同步，即 扫描线方向=天线方向 、扫描线方位=回波方位 。要实现 这个目标——雷达的标定——找到二者的起始位置的参考 点——真北方向。 角度采用度或密位表示, 其关系为：360度=6000密位 1度=16.7 密位 国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为： 1弧度=57度= 1000毫弧度 1毫弧度=0.057度
地球曲率补偿高 度:地曲补偿
§ 1. 3 脉冲雷达的基本组成
一. 框图如下图：
天线
收发开关 功率放大器
调制器
定时器
低噪声 放大器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本振
混频器
中频 放大器
匹配 滤波器
第二 检波器
视频 放大器
显示器
天线伺服系统
发射机产生的雷达信号(通常是重复的窄脉冲串)天线辐射 到空间。 收发开关雷达工作时实现收发共用一个天线 目标截获并反射一部分雷达信号雷达天线收集回波信号接 收机加以放大。如果接收机输出的信号幅度足够大，就说明目 标已被检测。 雷达通常测定目标的方位和距离，但回波信号也包含目标特性 信息。 显示器显示接收机的输出，操纵员根据显示器的显示判断目标 存在与否，或者采用电子设备处理接收机的输出，以便自动判 断目标的存在与否，并根据发现目标后的一段时间内的检测建 立目标的航迹。使用自动检测和跟踪(ADT)设备时，通常向操 纵员提供处理后的目标航迹，而不是原始雷达检测信号。在某 。 些应用中，处理后的雷达输出信号可直接用于控制一个系统 (如 制导导弹)，而无需操纵员的干预。
一、测距原理
测距物理基础：目标反射; 等速直线传播. 用脉冲测距法：测的是水平距离R. 雷达天线 R 目标
2R = C ·△t
R=C/2 ·△t
式中:
△t——电波在RD与目标间往返传播时间; C=3×108 m/s .
距离的单位： 国内常用:“Km（千米）或“m” 国外常采用: “mile（英里）” “ft英尺”、 “ nmile（海里）” 或“yd”（码） 换算关系：
注意：关于真北的概念及三北方向*
我国通用的标准方向有真子午线方向、 磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称 为真北方向、磁北方向和轴北方向， 即三北方向。 1．真子午线方向： 通过地球表面某点的真子午线的切线方向 ，称为该点的真子午线方向，即真北方向。 它是通过天文测量或用陀螺经纬仪测定的。
2．磁子午线方向：
1000yd=3000ft=0.914km≈0.568mile
1nmile=1.853km
二、测方位原理
P
目标方位角： 指真北与雷达和目标联 线在水平面上投影的夹角。 即斜距R在水平面上的投影 OB与正北（真北）之间的 夹角。
正北 R H
α O
β
B D
直线传播（微波） RD——测方位物理基础 天线定向收、发
+δ
–γ β
α
1
A
2
三种方位角之间的关系
真北是通过地面或图面上某点指向北地 极的方向，即经线（亦称子午线）所指 的北，磁北则是通过地面或地图上某点 指向北磁极的方向，由于磁极与地极并 不完全一致，所以磁北方向与真北方向 常有一定的夹角。这个夹角叫做磁偏角。
由于多种因素的影响，各个地区磁偏角 的大小常有不同。在一个地方用罗盘确 定方向时，必须根据当地的磁偏角予以 订正。
两个概念：多普勒频移与径向速度
1、多普勒频移：当目标物与雷达之间存在相对运 动时，接收到回波信号的载波频率相对于原来 的发射的载波频率产生一个频率偏移，这个频 率偏移在物理学上称之为多普勒频移
2、径向速度：物体（目标）在观察着视线方向的 速度。
四、目标高度测量
例：飞机着陆
Nz——正北 D——水平距 β——仰角 P——目标 R——斜距 H——高度 ——方位角
通过地球表面某点的磁子午线的切线方向称为 该点的磁子午线方向，即磁北方向。它是用罗 盘仪测定的，磁针在地球磁场的作用下自由静 止时所指的方向即为磁子午线方向。
3．坐标纵轴方向： 在高斯平面直角坐标系中 ， 其每一投影带中央子午线的 投影为坐标纵轴方向，即轴 北方向。若采用假定坐标系 则坐标纵轴方向为标准方向 。 在同一投影带内，各点的坐 标纵轴线方向是彼此平行的 。
三北之间的关系*
+δ –γ α 1 A β
2
三种方位角之间的关系
过1点的真北方向与磁北方向之间的夹角称为磁偏角，用δ表示。 过1点的真北方向与坐标纵轴北方向之间的夹角称为子午线收敛 角，用γ表示。 δ和γ的符号规定相同：当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向 东侧时，δ和γ的符号为“＋”；当磁北方向或坐标纵轴北方向在 真北方向西侧时，δ和γ的符号为“－”。同一直线的三种方位角 之间的关系为： A=β+δ A=α+λ α=β+δ+λ
Nz
H
P
测R、 α、 β可定目标空间位置
H R si n
考虑到地平线上弯曲的，H 应予修正。
H hA R sin
R2/(2ρ )——h修正=
R2
2
0
β
地平线
D
h修正
hA-天线高度；ρ ——地球曲率半径；
弯曲的地平线
R2/17000
H= hA + Rsin+ R2/17000 米
常规雷达工作流程
多普勒雷达工作流程
§ 1. 2
雷达目标位置的测量
电磁波的速度（v）=光速（c）. 目标物的位置：方位角、水平距离、高度 电磁波在传播过程中遇到目标产生二次散射，是雷达发现目标 的物理基础。 电磁波在均匀介质中的匀速直线传播，是雷达测定目标距离的 物理基础。 雷达定向发射和接收电磁波，是雷达测定目标角位置的物理 基础。 目标回波的多普勒效应，是雷达测定目标速度的物理基础。
三、测速原理
当目标相对于RD运动后，出现△fD(回 波相对于发射ft 的频率偏移)，此时， 目标相对于RD的径向速度为：
1 VR f D 2
v
式中 VR——目标与雷达的相对（径向）速度 （m/s） λ ——RD工作波长（m） fd ——双程多普勒频率（Hz）
地平线
0
D
在海上, 速度单位俗称为“节 ”（1Kn）, 即1 n mile / h