01第一章雷达基本工作原理

距离与方位测量
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 Δ t ： 往返于天线与目标的时间 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
回波
电源
船首线 方位
Transmitter
船电
显示器
第二节 雷达的基本组成、作用
一、基本组成七部分及作用：
1、定时器（触发电路、同步电路等）：
是雷达的指挥中心，产生周期性的窄脉冲——触发脉冲 送：1）发射机：控制发射开始 2）接收机：控制近距离增益 3）显示器：控制计时开始
2、发射机：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、收发开关： 发射时，关闭接收机入口，大功率射频脉冲送天线； 接收时，关闭发射机通路，微弱回波能量送接收机。
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
天线
触发器
方位与 船首线 回波
收发机
显示器 ARPA
天线
T/R
微波传输线
发射脉冲 发射机
T/R
回波
触发器
接收机
Receiver
海上雷达的用途
航海雷达特点: 厘米波长（3厘米，10厘米）
微波脉冲发射——脉冲雷达
尽早发现目标 (1) 远距离探测 (2) 无视线限制 测量目标参数 距离，方位，速度，航向，…… 导航
(1) 避碰
三个主要用途:
(2) 定位
第一章 雷达基本工作原理
真速度 真航向 CPA（Closest Point of Approach） TCPA（Distance to CPA）
雷达/ARPA、 ECDIS、GPS/DGPS 和自动舵等构成的综合船桥系统（IBS） 是未来主要的导航系统
二、船用雷达单元构成：
1、三单元雷达： 收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关） 显示器、天线、中频电源 2、二单元雷达： 天线收发机、显示器、中频电源
雷达目标
雷达所能发现的目标：
★ 船舶
★ 岛屿（陆地）
★ 浮标
★ 海浪杂波
★ 雨雪、云雾杂波
目标信息
直接测得
相对位置（距离和方位）
经计算得到
第一节 雷达测距与测方位原理
岛屿 本船 Δ t＝123.5 μ s 目标
0 方向扫描
90° 本船 扫描线 HL
245° 岛屿
海图平面
目标船 270 245 90
回波 (at 10 nm)
方位标志
雷达不能“感知”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 荧光屏边缘
4、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。
第二节 雷达的基本组成、作用
5、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。 V 几十V
6、显示器：平面位置显示器（PPI）。计时及计算，将目标 回波按目标的实际距离和方位显示在荧光屏上； 且配有测量系统供随时测量。 7、雷达电源：把船电变成雷达所需的中频交流电。 400 ~ 2000 Hz
雷达观测
“雷达”译自英文词汇——Radar
Radar—— Radio detection and ranging
—— 无线电探测和测距
定义：雷达是一种通过发射电磁波和接收
目标反射回波，对目标进行探测和Leabharlann Baidu
测定目标信息的设备
雷达技术的发展


1886-1888 Hertz(Germany): 实现了电磁波振荡、发射、接收。 1914 (American): 回声探测器－雷达的初始模型。 Marconi (Italy): 提出一个可实践的雷达系统。 1930 Blair : 脉冲回波测量（距离，方向）系统，基本雷达. RCA Co.(American): 发明了机载雷达。 (American): “New York” 巡洋舰首先安装舰载雷达。 After WWII 成为了发展快速的导航仪器。 中国:主要从发达国家引进技术。 现代雷达/ARPA: 具有计算机, 构成组合导航 integrated navigation system(Loran, GPS, ECDIS), 及自动船桥系统 Automatic bridge navigation system.