雷達原理與系統(tǒng)教學課件

雷達原理與系統(tǒng)教學課件第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五常規(guī)雷達工作流程第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五多普勒雷達工作流程第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五§1.2雷達目標位置的測量

電磁波的速度（v）=光速（c）.目標物的位置：方位角、水平距離、高度電磁波在傳播過程中遇到目標產生二次散射，是雷達發(fā)現(xiàn)目標的物理基礎。電磁波在均勻介質中的勻速直線傳播，是雷達測定目標距離的物理基礎。雷達定向發(fā)射和接收電磁波，是雷達測定目標角位置的物理基礎。目標回波的多普勒效應，是雷達測定目標速度的物理基礎。第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五一、測距原理測距物理基礎：目標反射;等速直線傳播.用脈沖測距法：測的是水平距離R.2R=C·△t△t——電波在RD與目標間往返傳播時間;C=3×108m/s.式中:R=C/2·△tR

雷達天線目標第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五距離的單位：國內常用:“Km（千米）或“m”國外常采用:“mile（英里）”“ft英尺”、“nmile（海里）”或“yd”（碼）換算關系：1000yd=3000ft=0.914km≈0.568mile1nmile=1.853km第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五二、測方位原理目標方位角：指真北與雷達和目標聯(lián)線在水平面上投影的夾角。即斜距R在水平面上的投影OB與正北（真北）之間的夾角。RD——測方位物理基礎直線傳播（微波）天線定向收、發(fā)第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五RD天線是一種定向天線。所以天線的方向始終要對準目標物。這就需要顯示器上的掃描線必須與天線旋轉同步，即掃描線方向=天線方向、掃描線方位=回波方位。要實現(xiàn)這個目標——雷達的標定——找到二者的起始位置的參考點——真北方向。角度采用度或密位表示,其關系為：360度=6000密位1度=16.7密位國外常用角度單位為弧度，度及毫弧度關系為：

1弧度=57度=1000毫弧度1毫弧度=0.057度第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五注意：關于真北的概念及三北方向*我國通用的標準方向有真子午線方向、磁子午線方向和坐標縱軸方向，簡稱為真北方向、磁北方向和軸北方向，即三北方向。

1．真子午線方向：通過地球表面某點的真子午線的切線方向，稱為該點的真子午線方向，即真北方向。它是通過天文測量或用陀螺經緯儀測定的。第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五2．磁子午線方向：通過地球表面某點的磁子午線的切線方向稱為該點的磁子午線方向，即磁北方向。它是用羅盤儀測定的，磁針在地球磁場的作用下自由靜止時所指的方向即為磁子午線方向。第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五3．坐標縱軸方向：在高斯平面直角坐標系中，其每一投影帶中央子午線的投影為坐標縱軸方向，即軸北方向。若采用假定坐標系則坐標縱軸方向為標準方向。在同一投影帶內，各點的坐標縱軸線方向是彼此平行的。第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五三北之間的關系*1 2 –γ

+δ

α

A

β

三種方位角之間的關系

第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五過1點的真北方向與磁北方向之間的夾角稱為磁偏角，用δ表示。過1點的真北方向與坐標縱軸北方向之間的夾角稱為子午線收斂角，用γ表示。δ和γ的符號規(guī)定相同：當磁北方向或坐標縱軸北方向在真北方向東側時，δ和γ的符號為“＋”；當磁北方向或坐標縱軸北方向在真北方向西側時，δ和γ的符號為“－”。同一直線的三種方位角之間的關系為：A=β+δA=α+λα=β+δ+λ1 2 –γ

+δ

α

A

β

三種方位角之間的關系

第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五真北是通過地面或圖面上某點指向北地極的方向，即經線（亦稱子午線）所指的北，磁北則是通過地面或地圖上某點指向北磁極的方向，由于磁極與地極并不完全一致，所以磁北方向與真北方向常有一定的夾角。這個夾角叫做磁偏角。由于多種因素的影響，各個地區(qū)磁偏角的大小常有不同。在一個地方用羅盤確定方向時，必須根據當地的磁偏角予以訂正。第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五全國各城市的磁偏角地名磁偏角地名磁偏角地名磁偏角地名磁偏角漠河11°00‘齊齊哈爾9°54‘哈爾濱9°39‘長春8°53‘滿洲里8°40‘沈陽7°44’旅大6°35‘北京5°50‘天津5°30‘濟南5°01‘呼和浩特4°36‘徐州4°27‘上海4°26‘太原4°11‘包頭4°03’南京4°00‘合肥3°52‘鄭州3°50‘杭州3°50‘許昌3°40‘九江3°03‘武漢2°54‘南昌2°48‘銀川2°35‘臺北2°32‘西安2°29‘長沙2°14‘贛州2°01'衡陽1°56‘廈門1°50‘蘭州1°44‘重慶1°34‘貴陽1°17‘遵義1°26‘西寧1°22’桂林1°22‘成都1°16‘廣州1°09‘柳州1°08‘昆明1°00‘

南寧0°50‘湛江0°44’?？?°29‘拉薩0°21’

珠穆朗瑪0°19‘西沙群島0°10‘曾母暗沙0°24‘(東）南沙群島0°35’(東）烏魯木齊2°44'(東)東沙群島1°05‘第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五三、測速原理當目標相對于RD運動后，出現(xiàn)△fD(回波相對于發(fā)射ft的頻率偏移)，此時，目標相對于RD的徑向速度為：式中

VR——目標與雷達的相對（徑向）速度（m/s）λ——RD工作波長（m）fd——雙程多普勒頻率（Hz）在海上,速度單位俗稱為“節(jié)”（1Kn）,即1nmile/hv地平線D0

第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五兩個概念：多普勒頻移與徑向速度1、多普勒頻移：當目標物與雷達之間存在相對運動時，接收到回波信號的載波頻率相對于原來的發(fā)射的載波頻率產生一個頻率偏移，這個頻率偏移在物理學上稱之為多普勒頻移2、徑向速度：物體（目標）在觀察著視線方向的速度。第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五NzRH地平線h修正Dβ

彎曲的地平線0P

四、目標高度測量例：飛機著陸Nz——正北P——目標R——斜距D——水平距H——高度——方位角β——仰角測R、α、β可定目標空間位置考慮到地平線上彎曲的，H應予修正。hA-天線高度；ρ——地球曲率半徑；R2/(2ρ)——h修正=R2/17000H=hA+

Rsin+R2/17000米地球曲率補償高度:地曲補償第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五收發(fā)開關天線功率放大器低噪聲放大器本振混頻器中頻匹配放大器濾波器第二檢波器視頻放大器顯示器一.框圖如下圖：§1.3脈沖雷達的基本組成

天線伺服系統(tǒng)定時器調制器第十九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五。發(fā)射機產生的雷達信號(通常是重復的窄脈沖串)天線輻射到空間。收發(fā)開關雷達工作時實現(xiàn)收發(fā)共用一個天線目標截獲并反射一部分雷達信號雷達天線收集回波信號接收機加以放大。如果接收機輸出的信號幅度足夠大，就說明目標已被檢測。雷達通常測定目標的方位和距離，但回波信號也包含目標特性信息。顯示器顯示接收機的輸出，操縱員根據顯示器的顯示判斷目