船用雷達設備接收機學習教案

1、會計學1船用雷達船用雷達(lid)設備接收機設備接收機第一頁，共19頁。接收機的作用接收機的作用 信號處理信號處理 : 抗雜波抗雜波, 放大放大(fngd), 顯示顯示.雜波雜波: 雨雨,雪雪,雷達干擾雷達干擾 有用目標有用目標 : 船舶船舶, 導航標導航標, 岸線岸線, 高山，島嶼等高山，島嶼等. 發(fā)射發(fā)射(fsh)脈沖脈沖 目標目標 散射散射 天線天線 回波回波第1頁/共19頁第二頁，共19頁。頻率轉換器頻率轉換器 自天線自天線微波微波集成集成電路電路視頻視頻放大放大增益增益 & STC至顯示器至顯示器接收機框圖接收機框圖觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖中頻中頻放大放大檢波器檢波器雙功器雙功器 混

2、頻混頻器器本振本振.微波集成電路微波集成電路主中頻放大器主中頻放大器前置中頻放大器前置中頻放大器視頻部分視頻部分雙功器雙功器 第2頁/共19頁第三頁，共19頁。u雙工器雙工器u 使天線工作在雙功狀態(tài)。發(fā)射使天線工作在雙功狀態(tài)。發(fā)射: 發(fā)射機工作期間；發(fā)射機工作期間；接收接收: 其他時間其他時間u 微波集成電路（微波集成電路（Microwave integrated circuit）u變頻器變頻器u中頻放大中頻放大u檢波檢波u前置視頻前置視頻(shpn)放大放大u增益控制和海浪抑制控制電路增益控制和海浪抑制控制電路u 第3頁/共19頁第四頁，共19頁。5.1.3 頻率變換器頻率變換器 混頻器混頻

3、器 本機振蕩本機振蕩1. 本振本振(1) 反射式速調管反射式速調管反射極頂蓋反射極頂蓋反射極反射極網(wǎng)狀柵極網(wǎng)狀柵極陰極陰極燈絲燈絲金屬外殼金屬外殼管腳管腳調整螺絲調整螺絲輸出環(huán)輸出環(huán)弓形支架弓形支架輸出輸出同軸線同軸線 機械機械: 調整螺絲可以改變柵極距離調整螺絲可以改變柵極距離電子電子: 改變反射極電壓改變反射極電壓調諧調諧第4頁/共19頁第五頁，共19頁。(2) 耿氏二極管耿氏二極管輸出波導輸出波導諧振腔諧振腔電壓引線電壓引線 衰減器調整螺絲衰減器調整螺絲 調整螺絲調整螺絲耿氏二極管耿氏二極管 輸出口輸出口電壓引線電壓引線 耿氏二極管耿氏二極管變容二極管變容二極管衰減器調整螺絲衰減器調整螺

4、絲 調諧螺絲調諧螺絲 調諧調諧(tioxi)第5頁/共19頁第六頁，共19頁。1. 調諧過程調諧過程 將顯示器面板上的調諧控鈕置于中間位置將顯示器面板上的調諧控鈕置于中間位置. 調節(jié)反射極或變容二極管電壓為標準值。調節(jié)反射極或變容二極管電壓為標準值。 調整機械調諧螺絲找到諧振點。調整機械調諧螺絲找到諧振點。 根據(jù)手冊繼續(xù)細調。根據(jù)手冊繼續(xù)細調。2. 本振調諧時機本振調諧時機: 更換磁控管更換磁控管 本振頻率變化本振頻率變化 長時間引起效率較差長時間引起效率較差3. 平時操作雷達的控制面板調諧標準：平時操作雷達的控制面板調諧標準：圖象清晰飽滿圖象清晰飽滿調諧指示調諧指示(zhsh)表指示表指示(

5、zhsh)最大（不是到表刻度的最大最大（不是到表刻度的最大)5.1.4 本振調諧本振調諧(tioxi)(Tune)第6頁/共19頁第七頁，共19頁。2. 混頻器混頻器 微波微波(wib)頻率混頻二極管頻率混頻二極管n作用：將回波信號作用：將回波信號fS與本振信號與本振信號fL進行混頻，得進行混頻，得到到(d do)其差頻，其差頻， 即中頻即中頻 信號：信號：fI = fL fSn組成：常用兩個組成：常用兩個 晶體二極管組成的平衡混頻器，晶體二極管組成的平衡混頻器，兩個二極管反向裝置在波導管中組成。兩個二極管反向裝置在波導管中組成。第7頁/共19頁第八頁，共19頁。(1) 非常碎弱應當避免機械或

6、電力沖擊非常碎弱應當避免機械或電力沖擊 晶體測試晶體測試 : R100 or 1k, 切不可用切不可用 R1 or 10k. 不要同時接觸陰陽不要同時接觸陰陽(yn yn)極極 備用管應當在鉛屏蔽盒內備用管應當在鉛屏蔽盒內(2) 晶體電流只由本振輸出決定晶體電流只由本振輸出決定 本振輸出本振輸出: mA 級級回波幅度回波幅度: V 級級 晶體電流表征了頻率晶體電流表征了頻率(pnl)變換器的工作狀態(tài)。變換器的工作狀態(tài)。.n混頻混頻(hn pn)晶體使用注意：晶體使用注意：P28第8頁/共19頁第九頁，共19頁。作用作用: 把微弱的中頻回波信號把微弱的中頻回波信號(xnho)(uV)不失真地放大

7、十幾萬倍不失真地放大十幾萬倍(1 V 左左右右) ，然后送去檢波。，然后送去檢波。5.1.5 中頻中頻(zhngpn)放大器放大器 (30, 45, 60MHz)組成組成(z chn)：前置中放：前置中放23級，主中放級，主中放67級級增益控制：調節(jié)中放的增益（放大倍數(shù)）增益控制：調節(jié)中放的增益（放大倍數(shù)）控制面板手動增益（控制面板手動增益（GAIN）控鈕的使用：）控鈕的使用： 使熒光屏上的噪聲斑點似見未見（剛剛可見）使熒光屏上的噪聲斑點似見未見（剛剛可見）第9頁/共19頁第十頁，共19頁。5.2 接收機基本參數(shù)接收機基本參數(shù)1、接收機靈敏度、接收機靈敏度/ 噪聲噪聲(zoshng) 接收機靈

8、敏度：接收機靈敏度：P rmin = kTfN 其中決定因素是接收機通頻帶其中決定因素是接收機通頻帶f和接收機噪聲和接收機噪聲(zoshng)N。接收噪聲。接收噪聲(zoshng)主要來自接收機設備本身主要來自接收機設備本身,產生的原因是產生的原因是由于電子的不規(guī)則運動，稱為由于電子的不規(guī)則運動，稱為“熱噪聲熱噪聲(zoshng)”。 象在收音象在收音機里能夠聽見噪聲機里能夠聽見噪聲(zoshng)一樣，雷達可以在屏幕上觀察到隨一樣，雷達可以在屏幕上觀察到隨機噪聲機噪聲(zoshng)。增益過大增益過大增益降低增益降低增益正常增益正常第10頁/共19頁第十一頁，共19頁。 小幅度的噪聲可以與目

9、標小幅度的噪聲可以與目標(mbio)區(qū)分開來，而極強的區(qū)分開來，而極強的噪聲，特別是在前端的噪聲很難與目標噪聲，特別是在前端的噪聲很難與目標(mbio)區(qū)分開來區(qū)分開來。 接收靈敏度表示了接收機能夠探測到微弱目標的能力。接收靈敏度表示了接收機能夠探測到微弱目標的能力。 通常為通常為 10-12 10-14 W這里需注意的是：近處的小目標和遠處目標的回波這里需注意的是：近處的小目標和遠處目標的回波(hu b)比比較弱較弱2 接收機帶寬接收機帶寬 f 接收機帶寬接收機帶寬 是指在放大情況下，允許通過接收機的信號頻率范圍是指在放大情況下，允許通過接收機的信號頻率范圍。 用雷達脈沖的頻率譜表示用雷達脈

10、沖的頻率譜表示: 一般一般(ybn)?。喝。篺 1/發(fā)射脈沖寬度發(fā)射脈沖寬度，脈沖重復頻率，脈沖重復頻率F，通頻帶，通頻帶f與量程的關系（表見與量程的關系（表見P25）：）：第11頁/共19頁第十二頁，共19頁。窄脈沖窄脈沖(michng) 寬范圍的頻譜寬范圍的頻譜長脈沖長脈沖 窄范圍的頻譜窄范圍的頻譜f 噪聲噪聲靈敏度靈敏度 失真失真f 噪聲噪聲 靈敏度靈敏度 失真失真兼顧兼顧(jing): 遠量程遠量程 f 靈敏度靈敏度近量程近量程 f 靈敏度靈敏度航海雷達航海雷達 125 MHz 第12頁/共19頁第十三頁，共19頁。接收機輔助接收機輔助(fzh)電路電路n1、帶寬轉換電路、帶寬轉換電路

11、n 隨量程開關隨量程開關(kigun)同時轉換：同時轉換：n近量程：窄脈沖寬帶寬近量程：窄脈沖寬帶寬n 遠量程：寬脈沖窄帶寬遠量程：寬脈沖窄帶寬n2、AFC（Auto Frequency Control)電路電路n實現(xiàn)混頻器輸出頻率穩(wěn)定。實現(xiàn)混頻器輸出頻率穩(wěn)定。n 3、對數(shù)中頻放大器、對數(shù)中頻放大器n 作用：增大輸入信號的動態(tài)范圍，作用：增大輸入信號的動態(tài)范圍，n使接收機不致于因為輸入強信號而過載阻塞。使接收機不致于因為輸入強信號而過載阻塞。n 線性中放：適用于有弱回波，而無強信號或強干擾信號線性中放：適用于有弱回波，而無強信號或強干擾信號的場合。的場合。第13頁/共19頁第十四頁，共19頁。

12、4 、 海浪干擾海浪干擾(gnro)抑制（抑制（STCsensitivity time control) 海雜波特性海雜波特性: 海雜波圖象特性海雜波圖象特性: 圍繞本船，一片不穩(wěn)定的魚鱗狀閃亮斑點。圍繞本船，一片不穩(wěn)定的魚鱗狀閃亮斑點。 雜波的強度隨距離雜波的強度隨距離(jl)的增加而減弱，距離的增加而減弱，距離(jl)越近雜波強度越近雜波強度越強。越強。 上風舷強上風舷強,下風舷弱。最大干擾距離下風舷弱。最大干擾距離(jl)可達可達 6n miles以上。以上。 海雜波反射強：海雜波反射強：注意：海浪抑制的同時，可能丟失距離弱小回波注意：海浪抑制的同時，可能丟失距離弱小回波STC電路電路(

13、dinl)原理和效果：原理和效果： 發(fā)射脈沖寬度長（發(fā)射脈沖寬度長（）電波極化類型（垂直）電波極化類型（垂直）波長短波長短天線垂直波束寬度寬天線垂直波束寬度寬天線轉速慢天線轉速慢第14頁/共19頁第十五頁，共19頁。(a) 觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖tuOur(b) 海雜波海雜波tuO目標回波目標回波 輸出飽和輸出飽和(c) 輸出飽和輸出飽和tuO目標丟失目標丟失(e) 接收靈敏度接收靈敏度 tOPS min正常正常 (f) STC 作用作用tuO重現(xiàn)目標重現(xiàn)目標(d) 控制電壓控制電壓tuO抑制范圍抑制范圍抑制深度抑制深度STC 作用作用海雜波海雜波目標目標目標丟失目標丟失目標重現(xiàn)目標重現(xiàn)海雜波減弱海

14、雜波減弱目標減弱目標減弱目標正常保留目標正常保留STC 增加增加第15頁/共19頁第十六頁，共19頁。CFAR 處理效果處理效果島島海雜海雜波波船船（a）原始視頻）原始視頻（b）CFAR 偏壓偏壓（c）CFAR視頻視頻OOOututut雨雪雜波雨雪雜波船船5. 恒虛警率處理恒虛警率處理(chl)CFAR (Constant False Alarm Rate)手動探測手動探測: 用戶通過調整門檻電壓用戶通過調整門檻電壓來克服噪聲和雜波以探測目標。自來克服噪聲和雜波以探測目標。自動探測動探測: 在原始視頻信號中取出積在原始視頻信號中取出積分均值，然后分均值，然后(rnhu)再將它從原再將它從原始視

15、頻中相減。積分均值實際上是始視頻中相減。積分均值實際上是機內熱噪聲和干擾等的強度平均值機內熱噪聲和干擾等的強度平均值，所以相減后，可除雜波，輸出有，所以相減后，可除雜波，輸出有用的目標回波。用的目標回波。 (CFAR 視頻視頻).原始原始(yunsh)視頻視頻: 有用回波有用回波 + 電路噪聲電路噪聲 + 雜波雜波作用：抑制機內噪聲和干擾作用：抑制機內噪聲和干擾 缺點：易丟失弱小目標缺點：易丟失弱小目標第16頁/共19頁第十七頁，共19頁。 接收接收: 其他其他(qt)時間時間發(fā)射發(fā)射: 發(fā)射機工作發(fā)射機工作(gngzu)期間。期間。收發(fā)收發(fā)(shuf)開關開關/環(huán)流器環(huán)流器 雙功器雙功器1. 收發(fā)開關收發(fā)開關 收發(fā)開關充滿了可電離氣體，強能量電波能夠電離氣體，在接收收發(fā)開關充滿了可電離氣體，強能量電波能夠電離氣體，在接收機前端燃燒，阻止能量通過。發(fā)射后收發(fā)開關氣體消電離，回波只有機前