航海雷達(dá)原理詳解

1、第一章雷達(dá)基本工作原理第一章雷達(dá)基本工作原理 引言引言基本概念基本概念“雷達(dá)雷達(dá)”譯自英文詞匯譯自英文詞匯RadarRadar Radio detection and ranging無線電探測和測距無線電探測和測距定義定義：雷達(dá)是一種通過發(fā)射：雷達(dá)是一種通過發(fā)射電磁波電磁波和接收目標(biāo)反射回和接收目標(biāo)反射回 波，對目標(biāo)進(jìn)行探測和測定目標(biāo)信息的設(shè)備波，對目標(biāo)進(jìn)行探測和測定目標(biāo)信息的設(shè)備 雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展1886-1888 Hertz(Germany): 實現(xiàn)了電磁波振蕩，發(fā)射，接收。實現(xiàn)了電磁波振蕩，發(fā)射，接收。1914 (American): 回聲探測器雷達(dá)的初始模型?；芈曁綔y器雷達(dá)

2、的初始模型。 Marconi(Italy): 提出一個可實踐的雷達(dá)系統(tǒng)。提出一個可實踐的雷達(dá)系統(tǒng)。 1930 Blair: 脈沖回波測量（距離，方向）系統(tǒng)，基本雷達(dá)脈沖回波測量（距離，方向）系統(tǒng)，基本雷達(dá).RCA Co.(American): 發(fā)明了機載雷達(dá)。發(fā)明了機載雷達(dá)。(America): “New York” 巡洋艦首先安裝艦載雷達(dá)。巡洋艦首先安裝艦載雷達(dá)。After WWII 成為了發(fā)展快速的導(dǎo)航儀器。成為了發(fā)展快速的導(dǎo)航儀器。 中國中國:主要從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)技術(shù)。主要從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)技術(shù)?，F(xiàn) 代 雷 達(dá)現(xiàn) 代 雷 達(dá) / A R P A : 具 有 計 算 機具 有 計 算 機 , 構(gòu)

3、 成 組 合 導(dǎo) 航構(gòu) 成 組 合 導(dǎo) 航 integrated navigation system(Loran, GPS, ECDIS), 及自動船及自動船橋系統(tǒng)橋系統(tǒng) Automatic bridge navigation system.海上雷達(dá)的用途海上雷達(dá)的用途航海雷達(dá)特點航海雷達(dá)特點: 厘米波長（厘米波長（3厘米，厘米，10厘米）厘米） 微波脈沖發(fā)射微波脈沖發(fā)射距離，方位，距離，方位，速度，航向，速度，航向，測量目標(biāo)參數(shù)測量目標(biāo)參數(shù)(2) 無視線限制無視線限制(1) 遠(yuǎn)距離探測遠(yuǎn)距離探測盡早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)盡早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)三個主要用途三個主要用途: (1) 避碰避碰 (2) 定位定位導(dǎo)航導(dǎo)航第一

4、節(jié)第一節(jié) 雷達(dá)測距與測方位原理雷達(dá)測距與測方位原理方向掃描方向掃描量程量程:回波回波 (at 10 nm)t123.5 ss熒光屏邊緣熒光屏邊緣本船本船目標(biāo)目標(biāo)島嶼島嶼12 nm目標(biāo)船目標(biāo)船90245245EBL901802700方位標(biāo)志方位標(biāo)志海圖平面海圖平面雷達(dá)平面雷達(dá)平面Fig. 距離與方位測量距離與方位測量掃描線掃描線固定距標(biāo)圈固定距標(biāo)圈HL島嶼島嶼本船本船雷達(dá)不能雷達(dá)不能“感知感知”目標(biāo)的背面，目標(biāo)的背面，因此目標(biāo)的后沿是不可見的因此目標(biāo)的后沿是不可見的.如如t = 1s，則，則，R = 150 m；對應(yīng)于；對應(yīng)于1 nm 距離，距離， t 12.35 s1、利用收發(fā)定向天線、利用收

5、發(fā)定向天線 ，只向一個方向發(fā)射雷達(dá)波且，只向一個方向發(fā)射雷達(dá)波且 只接收此方向上的目標(biāo)的反射回波只接收此方向上的目標(biāo)的反射回波2、天線旋轉(zhuǎn)依次向四周發(fā)射雷達(dá)波，則可探知周圍、天線旋轉(zhuǎn)依次向四周發(fā)射雷達(dá)波，則可探知周圍 物標(biāo)的方位物標(biāo)的方位天線的方向即目標(biāo)的方向天線的方向即目標(biāo)的方向第一節(jié)第一節(jié) 雷達(dá)測距與測方位原理雷達(dá)測距與測方位原理熒光屏的單位長度：在不同量程代表不同的距離熒光屏的單位長度：在不同量程代表不同的距離一一. 雷達(dá)測距原理雷達(dá)測距原理2、測距公式：、測距公式：R = 1/2 C tt ： 往返于天線與目標(biāo)的時間往返于天線與目標(biāo)的時間C: 電磁波在空間直線傳播速度電磁波在空間直線傳

6、播速度 C = 3102 m/ s二二. 雷達(dá)測方位原理雷達(dá)測方位原理1、物理基礎(chǔ)：超高頻無線電波在空間直線傳播；、物理基礎(chǔ)：超高頻無線電波在空間直線傳播； 遇物標(biāo)能良好反射遇物標(biāo)能良好反射發(fā)射脈沖發(fā)射脈沖回波回波顯示器顯示器回波回波Fig1-2 (2) 發(fā)射機發(fā)射機接收機接收機電源電源船電船電船首線船首線 微波傳輸線微波傳輸線天線天線方位方位回波回波T/R觸發(fā)器觸發(fā)器TransmitterReceiverT/R天線天線收發(fā)機收發(fā)機顯示器顯示器ARPAFig1-2(1) 觸發(fā)器觸發(fā)器方位與方位與船首線船首線第二節(jié)第二節(jié) 雷達(dá)的基本組成、作用雷達(dá)的基本組成、作用1、定時器、定時器（觸發(fā)電路、同步

7、電路等）（觸發(fā)電路、同步電路等）：是雷達(dá)的指揮中心，產(chǎn)生周期性的窄脈沖是雷達(dá)的指揮中心，產(chǎn)生周期性的窄脈沖觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖送：送：1）發(fā)射機：控制發(fā)射開始）發(fā)射機：控制發(fā)射開始 2）接收機：控制近距離增益）接收機：控制近距離增益 3）顯示器：控制計時開始）顯示器：控制計時開始2、發(fā)射機：、發(fā)射機：在觸發(fā)脈沖控制下產(chǎn)生周期性的大功率射頻脈沖在觸發(fā)脈沖控制下產(chǎn)生周期性的大功率射頻脈沖 微波脈沖、發(fā)射脈沖、雷達(dá)波微波脈沖、發(fā)射脈沖、雷達(dá)波3、收發(fā)開關(guān)：、收發(fā)開關(guān)：發(fā)射時，關(guān)閉接收機入口，大功率射頻脈沖送天線；發(fā)射時，關(guān)閉接收機入口，大功率射頻脈沖送天線；接收時，關(guān)閉發(fā)射機通路，微弱回波能量送接收機。

8、接收時，關(guān)閉發(fā)射機通路，微弱回波能量送接收機。一、基本組成七部分及作用：一、基本組成七部分及作用：4、天線：、天線：定向收發(fā)天線，將發(fā)射機送來的射頻脈沖聚成細(xì)束定向收發(fā)天線，將發(fā)射機送來的射頻脈沖聚成細(xì)束 集中向一個方向發(fā)射，并接收此方向物標(biāo)反射回來集中向一個方向發(fā)射，并接收此方向物標(biāo)反射回來 的雷達(dá)波（回波）送接收機。的雷達(dá)波（回波）送接收機。第二節(jié)第二節(jié) 雷達(dá)的基本組成、作用雷達(dá)的基本組成、作用5、接收機：、接收機：超外差式，將微弱回波信號放大千萬倍以符合超外差式，將微弱回波信號放大千萬倍以符合 顯示器要求。顯示器要求。 V 幾十幾十V6、顯示器：、顯示器：平面位置顯示器（平面位置顯示器（

9、PPI）。計時及計算，將目標(biāo)）。計時及計算，將目標(biāo) 回波按目標(biāo)的實際距離和方位顯示在熒光屏上；回波按目標(biāo)的實際距離和方位顯示在熒光屏上； 且配有測量系統(tǒng)供隨時測量。且配有測量系統(tǒng)供隨時測量。7、雷達(dá)電源：、雷達(dá)電源：把船電變成雷達(dá)所需的中頻交流電。把船電變成雷達(dá)所需的中頻交流電。 400 2000 Hz二、船用雷達(dá)單元構(gòu)成：二、船用雷達(dá)單元構(gòu)成：1、三單元雷達(dá)：、三單元雷達(dá)： 收發(fā)機（觸發(fā)電路、發(fā)射機、接收機、收發(fā)開關(guān)）收發(fā)機（觸發(fā)電路、發(fā)射機、接收機、收發(fā)開關(guān)） 顯示器、天線、中頻電源顯示器、天線、中頻電源2、二單元雷達(dá)：、二單元雷達(dá)： 天線收發(fā)機、顯示器、中頻電源天線收發(fā)機、顯示器、中頻電源雷達(dá)目標(biāo)雷達(dá)目標(biāo)雷達(dá)所能發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)：船舶船舶島嶼（陸地）島嶼（陸地）浮標(biāo)浮標(biāo)海浪雜波海浪雜波雨雪、云霧雜波雨雪、云霧雜波目標(biāo)信息直接測得：直接測得：相對位置（距離和方位）相對位置（距離和方位）