导航雷达第三章雷达设备接收机
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第三章 雷达设备工作原理
第五节 雷达接收系统
变频器 高放 自双工器 混频器 中频 放大器 检波器 视频 放大器
至显示器
本振 MIC 人工调谐
自动调谐 （AFC）
触发脉冲 增益 海浪抑制
图3-5-1 接收系统框图
第三章 雷达设备-接收系统组成
（一）变频器： 把超高频回波信号变成中频（30、45、60 MHz）信号
第三章 雷达设备—雷达信息处理及显示系统
第六节 雷达信息处理及显示系统
PPI（Plane Position Indicator） : 模拟信号处理（ 传统式） 光栅（TV）、液晶 : 数字信号处理 （ 现代式）
阳极 罩
阴极
栅极
电子枪
偏转线圈
电子束 管脚灯丝 管径 位移线 圈 Fig CRT
屏荧 光
两部分：本机振荡器、混频器 1）本机振荡器： 产生比磁控管振荡频率高一个中频的小功 率等幅连续振荡信号，即本振信号fL 2）混频器： 把回波信号（fS）与本振信号（fL）通过非线性元件混频 产生含许多新频率的信号，经过选频电路选出本振信号 与回波信号的差频——中频信号（fI） 混频晶体二极管
接收系统的调谐： 调整本振的输出频率fL ，以满足其与回波信号频率 fS始终相差一个中频；调谐不当将影响雷达图像质量。 包括：人工调谐和自动调谐（AFC） 调谐标准：显示器上调谐指示最大或回波饱满清晰。
放大时失真越小，雷达的观测精度就越高，但雷达保持较高的放 大倍数和灵敏度就越受到限制，适合近量程。
第三章 雷达设备—接收系统的主要技术指标
（四）恢复时间 从引起接收系统饱和或过载的强信号过后开始， 到接收系统刚刚恢复正常工作能力为止所经历的时间， 越短越好。
恶劣天气中的强海浪回波、强雨雪回波以及近 距离大型船舶的回波，应警惕其后方目标。
被干扰的小目标 岸线基本不受影响
旁瓣接收同频干扰 （a）近量程 （b）量程增加 （c）远量程
图3-6-4 同频干扰图像
同频干扰的相关性：
相邻两次扫描中目标位置不变（相关），而同频干扰信号由于两 部雷达的重复频率和扫描起始时间不同，位置不同（不相关）
比较若干次扫描回波，有用的目标回波总是处于相同距离位置； 而同频干扰信号则因大多处于不相同的周期，所处的位置不同。利 用“与门”运算，可消除同频干扰
锥体
【传统PPI阴极射线管显示器】
【现代电视光栅扫描显示器 】
传感器
天线角位置 与船首标识 定时脉冲 雷达视频
信息处理与显示系统 方位量化 同步单元 视频量化 b a 坐 标 转 换 视 频 处 理 综合信息显示 与操作控制 刻度标识
基本 雷达
陀螺罗经 或 THD
艏向 IEC 61162 NMEA 等 其他接口 航速 I/O 接口及视频处理器
SDME
主控制器 EPFS 、AIS 位置、识别 其他传感器 水文地理信息 信息处理器 （目标跟踪、信息融合）
图 3-6-1 雷达信息处理与显示系统 现代雷达信息处理与显示系统的基本组成框图
第三章 雷达设备—显示系统 雷达视频处理电路
雨雪干扰抑制、同频干扰抑制、恒虚警率处理、 扫描相关处理、回波平均、回波扩展和尾迹显示 1．雨雪干扰抑制 （FTC—Fast Time Constant/ Anti-Rain Clutter）
第三章 雷达设备-接收系统组成
（二）中放（中频放大器）：
把微弱的中频回波信号不失真地放大近 百万倍 ，然后送去检波成为视频信号
V → V
1）前置中放： 着重尽可能地减小噪声，2 ~ 3级 2）主 中 放： 着重提高信号放大倍数，6 ~ 7级
增益控制电路：改变放大倍数以控制回波强度，控制影象的亮度 控制面板手动增益（GAIN）控钮的使用： 使荧光屏上的噪声斑点似见未见（刚刚可见）
2）同频干扰抑制电路（RIC—Radar Interference Canceler 或 IR）：
同频干扰：两台距离相近的同波段雷达同时工作，相互间产生的干扰。 其特点是：近量程时干扰在屏幕上较为分散，螺旋线效果不明显；随着 量程增大，干扰变得密集，远量程时干扰杂波表现为密集混乱的图像， 同频干扰一般发生在狭水道船舶航行密集的海域 。
t
Ship （a）Raw video
Island t
（b）CFAR bias
t
4）回波平均
对连续两幅或多幅画面的回波强度进行平均化处 理，稳定可靠的回波强度基本保持不变，而杂波干扰 经平均后，屏幕显示亮度大幅度降低，去干扰。
第三章 雷达设备—接收系统的主要技术指标
二、雷达接收系统主要技术指标
（一）中频频率：根据设备型号不同，雷达中频 普遍采用30 MHz，45 MHz或 60 MHz 。 （二）灵敏度与放大倍数 表征接收系统接收弱信号的能力，通常由最小可辨 信号功率Prmin表示 ，一般可达10-12～10-14 W。 （三）通频带 通频带也称频带宽度，表示中频放大器能够不失 真地放大回波信号的频率响应范围。通频带越宽，信号被
雨/雪/云雾产生的回波是很宽的视频脉冲，图像呈棉絮状连续回 波亮斑，无明显边沿。回波很强时，能淹没雨区中的物标回波。 微分电路将宽回波视频信号微分变 窄，突出信号前沿，减弱回波信号 的能量即强度，只保留了回波的前 沿，以抑制雨雪干扰。同时也提高 了距离分辨力。
Input
Output
使用注意事项①将减小探测距离②丢失弱小目标回波,只在雨 雪干扰严重时使用FTC。
第三章 雷达设备-接收系统组成
（三）海浪杂波抑制电路（STC）
改变近距离放大倍数，抑制海浪干扰回波。
u 目标 海杂 波
目标 丢失
STC
抑制深度 t
增 加
O
抑制范围 控制电压 目标正 常保留 海杂波减 弱 目标减弱 目标重现 STC 作用
（四）检波及视频放大器
检波器：将中频雷达信号转变为低频的原始视 频信号，经过放大后送到显示器。
T
1st 扫描
I I
T T T
I I I
I I
T T
2nd 扫描
视频输出
二进制与门运算：
0×0=0； 1×0=0；
0×1=0 ；1×1=1
3）恒虚警率处理电路（CFAR-Constant False Alarm Rate ）
抑制机内噪声和干扰，为现 代雷达普遍采用
缺点：易丢失弱小目标
u O u O （c）CFAR video Sea u clutter O Ship Rain clutter
第五节 雷达接收系统
变频器 高放 自双工器 混频器 中频 放大器 检波器 视频 放大器
至显示器
本振 MIC 人工调谐
自动调谐 （AFC）
触发脉冲 增益 海浪抑制
图3-5-1 接收系统框图
第三章 雷达设备-接收系统组成
（一）变频器： 把超高频回波信号变成中频（30、45、60 MHz）信号
第三章 雷达设备—雷达信息处理及显示系统
第六节 雷达信息处理及显示系统
PPI（Plane Position Indicator） : 模拟信号处理（ 传统式） 光栅（TV）、液晶 : 数字信号处理 （ 现代式）
阳极 罩
阴极
栅极
电子枪
偏转线圈
电子束 管脚灯丝 管径 位移线 圈 Fig CRT
屏荧 光
两部分：本机振荡器、混频器 1）本机振荡器： 产生比磁控管振荡频率高一个中频的小功 率等幅连续振荡信号，即本振信号fL 2）混频器： 把回波信号（fS）与本振信号（fL）通过非线性元件混频 产生含许多新频率的信号，经过选频电路选出本振信号 与回波信号的差频——中频信号（fI） 混频晶体二极管
接收系统的调谐： 调整本振的输出频率fL ，以满足其与回波信号频率 fS始终相差一个中频；调谐不当将影响雷达图像质量。 包括：人工调谐和自动调谐（AFC） 调谐标准：显示器上调谐指示最大或回波饱满清晰。
放大时失真越小，雷达的观测精度就越高，但雷达保持较高的放 大倍数和灵敏度就越受到限制，适合近量程。
第三章 雷达设备—接收系统的主要技术指标
（四）恢复时间 从引起接收系统饱和或过载的强信号过后开始， 到接收系统刚刚恢复正常工作能力为止所经历的时间， 越短越好。
恶劣天气中的强海浪回波、强雨雪回波以及近 距离大型船舶的回波，应警惕其后方目标。
被干扰的小目标 岸线基本不受影响
旁瓣接收同频干扰 （a）近量程 （b）量程增加 （c）远量程
图3-6-4 同频干扰图像
同频干扰的相关性：
相邻两次扫描中目标位置不变（相关），而同频干扰信号由于两 部雷达的重复频率和扫描起始时间不同，位置不同（不相关）
比较若干次扫描回波，有用的目标回波总是处于相同距离位置； 而同频干扰信号则因大多处于不相同的周期，所处的位置不同。利 用“与门”运算，可消除同频干扰
锥体
【传统PPI阴极射线管显示器】
【现代电视光栅扫描显示器 】
传感器
天线角位置 与船首标识 定时脉冲 雷达视频
信息处理与显示系统 方位量化 同步单元 视频量化 b a 坐 标 转 换 视 频 处 理 综合信息显示 与操作控制 刻度标识
基本 雷达
陀螺罗经 或 THD
艏向 IEC 61162 NMEA 等 其他接口 航速 I/O 接口及视频处理器
SDME
主控制器 EPFS 、AIS 位置、识别 其他传感器 水文地理信息 信息处理器 （目标跟踪、信息融合）
图 3-6-1 雷达信息处理与显示系统 现代雷达信息处理与显示系统的基本组成框图
第三章 雷达设备—显示系统 雷达视频处理电路
雨雪干扰抑制、同频干扰抑制、恒虚警率处理、 扫描相关处理、回波平均、回波扩展和尾迹显示 1．雨雪干扰抑制 （FTC—Fast Time Constant/ Anti-Rain Clutter）
第三章 雷达设备-接收系统组成
（二）中放（中频放大器）：
把微弱的中频回波信号不失真地放大近 百万倍 ，然后送去检波成为视频信号
V → V
1）前置中放： 着重尽可能地减小噪声，2 ~ 3级 2）主 中 放： 着重提高信号放大倍数，6 ~ 7级
增益控制电路：改变放大倍数以控制回波强度，控制影象的亮度 控制面板手动增益（GAIN）控钮的使用： 使荧光屏上的噪声斑点似见未见（刚刚可见）
2）同频干扰抑制电路（RIC—Radar Interference Canceler 或 IR）：
同频干扰：两台距离相近的同波段雷达同时工作，相互间产生的干扰。 其特点是：近量程时干扰在屏幕上较为分散，螺旋线效果不明显；随着 量程增大，干扰变得密集，远量程时干扰杂波表现为密集混乱的图像， 同频干扰一般发生在狭水道船舶航行密集的海域 。
t
Ship （a）Raw video
Island t
（b）CFAR bias
t
4）回波平均
对连续两幅或多幅画面的回波强度进行平均化处 理，稳定可靠的回波强度基本保持不变，而杂波干扰 经平均后，屏幕显示亮度大幅度降低，去干扰。
第三章 雷达设备—接收系统的主要技术指标
二、雷达接收系统主要技术指标
（一）中频频率：根据设备型号不同，雷达中频 普遍采用30 MHz，45 MHz或 60 MHz 。 （二）灵敏度与放大倍数 表征接收系统接收弱信号的能力，通常由最小可辨 信号功率Prmin表示 ，一般可达10-12～10-14 W。 （三）通频带 通频带也称频带宽度，表示中频放大器能够不失 真地放大回波信号的频率响应范围。通频带越宽，信号被
雨/雪/云雾产生的回波是很宽的视频脉冲，图像呈棉絮状连续回 波亮斑，无明显边沿。回波很强时，能淹没雨区中的物标回波。 微分电路将宽回波视频信号微分变 窄，突出信号前沿，减弱回波信号 的能量即强度，只保留了回波的前 沿，以抑制雨雪干扰。同时也提高 了距离分辨力。
Input
Output
使用注意事项①将减小探测距离②丢失弱小目标回波,只在雨 雪干扰严重时使用FTC。
第三章 雷达设备-接收系统组成
（三）海浪杂波抑制电路（STC）
改变近距离放大倍数，抑制海浪干扰回波。
u 目标 海杂 波
目标 丢失
STC
抑制深度 t
增 加
O
抑制范围 控制电压 目标正 常保留 海杂波减 弱 目标减弱 目标重现 STC 作用
（四）检波及视频放大器
检波器：将中频雷达信号转变为低频的原始视 频信号，经过放大后送到显示器。
T
1st 扫描
I I
T T T
I I I
I I
T T
2nd 扫描
视频输出
二进制与门运算：
0×0=0； 1×0=0；
0×1=0 ；1×1=1
3）恒虚警率处理电路（CFAR-Constant False Alarm Rate ）
抑制机内噪声和干扰，为现 代雷达普遍采用
缺点：易丢失弱小目标
u O u O （c）CFAR video Sea u clutter O Ship Rain clutter