第一章雷达基本工作原理-雷达与雷达模拟器

天线
触发器 收 发 机
方位与 船首线 回波
显示器 ARPA
(1)
天线
微波Baidu Nhomakorabea输线
发射脉冲
发射机
T/R 触发器
回波
T/R Receiver
Transmitte r
接收机 回波
电源
船首线 方位
船电 (2)
显示器
§1.3 雷达的基本组成部分及作用
• （1）定时器（亦称触发电路、触发脉冲产生器、定时
电路、同步电路）（Trigger）：是雷达的指挥中心； 产生周期性的窄脉冲即触发脉冲（定时脉冲、同步脉 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，保护 接收机，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。保护接收机。
1.1.3 海上雷达的用途
航海雷达特点: 厘米波长（3厘米，10厘米） 脉冲发射，导航
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 航行 (1) 避碰 (2) 定位
三个主要用途:
§1.2 雷达的测距与测向原理
岛屿 本船 Δ t＝123.5μ s 0 方向扫描 90° 扫描线 本船 目标 245° 岛屿 海图平 面 HL 回波 (在 10 nm) 270 90 目标
• • • • •
§1.3 雷达的基本组成部分及作用
• （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，接收此方向目标反射 回来的雷达波（回波）送接收机。 • （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。 • （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；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电。 400～2000 Hz。 ARPA : Automatic radar plotting aids —— a plotting device
方位标志 EBL
固定距标圈 量程: 12 nm
雷达不能“感知”目标的背面， 245 因此目标的后沿是不可见的.
距离与方位测量
雷达平面
180
荧光屏边缘
（1）测距原理： 1）物理基础：超高频无线电波在空间等速 直线传播；遇物标良好反射。 2）测距公式：R=C· t/2 （t = t2t1 C= 300 m/s） （2）测方位原理： 1）利用定向收发天线，只向一个方向发射雷 达波且只接收此方向上目标反射的回波，天线的方 向即是目标的方位； 2）天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探 知周围目标的方位。
雷达/ARPA, ECDIS, GPS/DGPS和自动舵构成的自动 船桥系统是未来主要的导航系统
整机工作过程
• 通电后，雷达电源产生的中频电加到各分机。定时器
产生的触发脉冲一路送显示器控制扫描系统在荧光屏 上形成距离扫描线；一路送发射机，控制发射机产生 发射脉冲，经收发开关、波导管送天线并发射出去， 当雷达波遇到目标，被反射回来，一部分反射信号被 天线接收，送入接收机，构成目标回波脉冲，经放大 并变换成视频脉冲，加到阴极射线管，在扫描线相应 的位置上形成加强的回波亮点。天线的旋转方位角信 号经方位同步系统送入显示器，使扫描线与天线同步 旋转。天线旋转向四周发射雷达波，被目标反射回来 的雷达波在相应的扫描线上形成目标回波亮点。利用 测量标志可测量目标的距离和方位。
第一章 雷达基本工作原理
§1.1
引言
1.1.1 基本概念
“雷达”译自英文词汇——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回波，对目 标进行探测和测定目标信息的设备。
1.1.2 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。 • (America): “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 ,目前已生产具有自主产权的 航海雷达。 • 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.
电磁波特性
• 直线传播 • 二次辐射（反射）
目标
雷达目标
• 雷达所能发现的所有目标。
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船舶 岛屿（陆地） 浮标 海浪杂波 雨雪杂波
目标信息
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相对位置（距离和方位） 真速度 真航向 CPA（Closest Point of Approach) DCPA(Distance to CPA) TCPA(TIME to CPA)