《Ch船用雷达设备》PPT课件.ppt

Ch3 船用雷达设备,3.1 中频电源设备 一、电源的功用 主要：把船电变换成中频交流电，提供各分机用电。 船 电 中频交流电（400-2000 Hz） （直流或 是交流）,雷达 电源,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,二、雷达设置独立电源原因,1、要求稳定、可靠工作 2、减少体积、重量 滤波器件，当 f L、C 3、“隔离”：避免各种高频设备通过船电耦合而产生相互干扰。,航海雷达与ARPA,绪 论,Ch3 船用雷达设备,三、对电源的要求,1、稳定、可靠工作。 当输入电压、负载变化20% 输出变化5%。 ,Ch3 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,四、种类及特点,中频逆变器 两大类 中频变流机,Ch3 船用雷达设备,1、中频逆变器（Inverter）,1）组成及各部分作用 主要：半导体器件组成。 特点：闭环控制。,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,工作过程,核心：方波、功放。 过压输入 保护 过流 过压 过荷 任一发生时通过保电路 起动器切断输入保护作用 降压 调压器作用 稳压,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,2）逆变器使用注意事项, 开始调整前，仔细阅读说明书。 不得随意切断某一环路。 检查时，注意切断输入电源。 注意“虚地”（零点）。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）工作状态判断（简易方法） “听”正常工作：清晰均匀的振荡声。 4）逆变器特点： 优点：体积小、重量轻、噪声与振动少、维护方便、效率高、造价低。 缺点：可靠性及稳定性较低，检修麻烦。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、中频变流机组（Motor-Generator）,1）组成及各部分作用 工作过程：电能机械能电能,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2）变流机使用注意事项,要求： 直源电机： 电压正负、旋转方向？ 调整、相互影响。 运行时，不准取出碳刷。,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,3）变流机维护保养,清洁 通风 干燥 定期加油。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4）变流机特点,优点：工作可靠、容量大。 缺点：体积、重量大，噪声振动大，效率低，维护麻烦等。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,目前趋势中频逆变器。,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,3.2 雷达发射机,作用：在触发脉冲作用下，产生大功率射频脉冲。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,收发机外形图,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,发射机,监测电表,微波传输线,触发电路,中频逆变器,磁控管,接收机,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,磁控管,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,收发开关,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,Tr,触发脉冲,射频脉冲,预调脉冲,调制脉冲,Tr,Pk,F,1、触发电路：每隔一定的周期（Tr）产生一触发脉冲。 2、预调制器（Pre-modulator）： 在触发脉冲下，产生一定宽度的预调脉冲。 3、调制器（Modulator） 在预调脉冲作用下，产生一定宽度（）一定电压（约1万伏特）的高压调制脉冲。 4、磁控管振荡器（Magnetron Oscilator） 在高压调制脉冲作用下，产生宽度与调制脉冲相同的大功率高频振荡脉冲（射频脉冲） 5、电源：LV，HV,航海雷达与ARPA,Ch3 船用雷达设备,二、发射机主要技术指标,1、工作波长（） 射频振荡中，两个波峰（谷）之间的距离。 f 工作频率（发射频率，振荡频率）每秒钟振荡次（周期）数 f = f 与成倒数关系,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,在船用雷达中：两种波段：,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,这两种波段在微波波段中（微波：1米） 雷达为什么要工作在微波波段？ 微波波段传播特性具有： 直线 等速 强反射,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、脉冲宽度（）, 指射频脉冲持续振荡的时间。 在船用雷达中：0.05 2s 一般分成3挡 远量程 宽（ 能量探测距离 ） 中量程 中 近量程 窄 （ 距离分辨率 最小作用距离） 具体后面会再作解释,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、脉冲重复周期（ PRP ）,PRP Pulse Repetition Period 表示：相邻两个（发射）脉冲的时间间隔 它是由触发脉冲来决定的 （ 图中用“Tr”符号表示） 船用雷达单脉冲工作的解释 量程大Tr大 量程小Tr小 因此，船用雷达中 Tr 随量程的变化而变化,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,一般分为三档： 远量程（如24NM，48NM） 大Tr 中量程（如6NM、12NM） 中Tr 近量程（如1.5NM、3NM） 小Tr,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4、脉冲重复频率（ PRF ）,PRF Pluse Repetition Frequency 表示：每秒钟发射脉冲个数 一般用“F”表示。 F与Tr的关系：F= 反比关系 船用雷达单脉冲工作？ 即：F也是随量程变化而变化。 范围：500 4000 Hz,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,总结：,远量程宽低F 中量程中中F 近量程窄高F,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,5、发射功率（Transmitted Power）,峰值功率（Pk）：脉冲期间（在内）的射频振荡的平均功率。 平均功率（Pm）：在Tr内，输出功率的平均值。 Pk与Pm的关系Pm= Pk 在船用雷达中 一般：Pk： 千瓦（3-75 KW） Pm： 瓦（几-几十 W）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,6、脉冲波形（Pulse Wave Shape）,理想：矩形 实际上：失真：存在前沿（tn）、后沿（tf ）、波动（u） tn :造成测距精度下降 tf 造成工作不稳定 u：造成距离分辨率下降 要求：tn、tf、u尽可能小。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,tn,tf,7、发射脉冲频谱 （Radio Frequency Pulse Spectrum）,难度 频谱含义： （）频率成分； （）各个频率所占能量的比例。 频谱主辩宽度Bf Bf = Bf 成反比关系,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,Bf =2 /,频谱变换,时域,f,船用雷达特点,厘米波段 脉冲 导航雷达,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,三、磁控管理振荡器,磁控管作用：在高压调制脉冲作用下， 产生大功率射频脉冲（微波振荡）。 磁控管结构：特殊结构的真空二极管。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,1、组成 （看实物）：部分,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,1） 阴极（旁热式） 作用：发射电子。 2）阳极（块） 作用： 收集电子 振荡系统： 腔体“L” 槽口“C” 相互作用区：位于阴阳极间的空间。 作用：阴极发射电子与交变电磁场能量交换场所,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）永久磁铁 作用：提供恒定磁场。 4）输出耦合系统 作用：把交变电磁场（射频振荡）耦合输出。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、磁控管正常工作条件,磁控管符号 阴极上： 调制脉冲 负向 一万多伏。 磁控管灯丝电压uf。 交流或直流电压 6 12V 阳极接地 目的： 安全 减少分布电容。,阴极,灯丝,输出,腔体,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,uf,阳极 接地,正常工作条件：,除了磁控管本身完好外，还应： 灯线上加电压（uf） 目的：阴极加热至一定温度。 阴极上加有负向一万多伏高压调制脉冲。 负载要匹配 解释：磁控管输出阻抗与负载阻抗相等,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、磁控管检查,1）未通电时检查（拆下磁控管） 用万用表测量 灯丝电阻：正常：几欧姆 阴阳极绝缘电阻：正常200 兆欧姆 （M） 2）通电时检查 检查磁控管电流（Ia） 一般在mA级（ 几十 mA 左右） Ia判断发射机工作是否正常的重要参数（一般在机上有监测表）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,各量程在规定电流值（说明书里规定）正常。 Ia = 0磁控管无振荡无发射无回波。 Ia偏大或编小高压偏高或偏低，或磁控管 已衰老。 Ia抖动管内打火（管内有残余气体）。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备, 用氖灯检查： 用氖灯在收发机出口处波导口10 15 cm 处。 氖灯应亮正常 注意： 切勿眼睛直对波导口，以防损伤。 在拆开波导检测前，应关闭高压。 波导完全拆开。 试后应立即关闭高压，以免损坏磁控管（时间不能太长）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,5、磁控管使用注意事项,1）预热35分钟，才加高压（发射） 频繁使用雷达时 不关电源（在设备状态Stand By） 保护磁控管阴极。只关高压。 2）注意安全 高压危险 微波辐射 3）保护磁性 不能敲打 离开磁性物体至少大于 10 cm 两磁控管距离至少大于 20 cm,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4）防止波导变形、积水、堵塞。 5）新管或长期保存（超过6个月）未用管子，应 进行“老练”。 目的：消除管内残余气体，以防管内打火。 方法：先预热半小时以上，然后逐步提高高压 简易方法：实际船上条件限制，长时间预热（半小时以上）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,四、脉冲调制器,1、作用与要求 作用：在预调脉冲作用下，产生一定宽度、足够电压的高压调制脉冲。 要求：波形失真少表现（tr 、tf 、u）小。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,tn,tf,2、组成,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、分类（按调制开关类型不同）及特点,类型 开关元件 储能元件 1）刚性脉冲调制器 刚性管 电容 2）软性脉冲调制器 闸流管 仿真线 3）磁性脉冲调制器 磁开关（固态） 电容 4）可控硅脉冲调制器 可控硅（固态） 电容,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,特点比较,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,五、发射机调整,1、高压自动延时电路调整 2、磁控管电流Ia调整 高压变压器初级抽头,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,六、发射机状态：,判断、前已讲述 1、测量Ia 2、氖灯,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2.4 微波传输及雷达天线系统,回顾雷达天线系统的作用： 定向收发信号 把天线角位置信号(包括HL标志信号） 显示器,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,一、系统组成及各部分作用,外观,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,内部,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,M,传,故障,1、波导（Waveguide） 作用：传输微波能量（从收发机天线） 2、天线天线辐射器 作用：定向收发信号。 特点：1）收发共用；2）高度定向性。 天线转速：1530 转/分钟 要求：水平面内、均匀、向右旋转。 3、驱动马达（Driving Motor） 作用：带动天线匀速旋转 速度：10003000 R/MIN 类型：船电不同,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4、传动装置（Driving Device） 作用：传动；减速。Rd：1530 r/min。 类型： 齿轮； 皮带。 5、方位同步发送机（Bearing Transmitter） 作用：把天线角信号电信号显示器方位同步接收机 （带动扫描线与天线同步旋转） 6、船首位置信号产生器（Heading Positioning Signal Generator） 作用：当天线转到船首时，产生标志信号（送往显示器使其产生船首标志线）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,类型： 触点式 a、机械式； b、干簧管开关 无触点式 a、光电耦合；b、同步发送机某-相取出零点。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,圆盘 与凸轮,微动 开关,触发 信号,二、波导与同轴电缆,说明：微波传输，不能用普通双线传输 原因: （1）辐射；（2）损耗。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,1、波导,1）作用 2）结构及特点： 波导的尺寸与有关（条件） a ; o b 对于3cm雷达： a = 2.3 cm； b =1 cm,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）波导元件简要说明,旋转接头 作用：固定波导与转动波导的连接 扼流接头（抗流接头） 作用： 形成可靠连接 防止泄漏、打火。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4）使用、安装注意事项,P16 自己看为主 要求： 1）长度不超过20m，弯头不超过5个。 2）抗流接头与平面接头连接等。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、同轴电缆（Coaxial cable）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,内导体,外导体,介质,3、波导与同轴线比较：,优点： 结构简单 损耗小 耐击穿电压高 传输功率大 缺点：体积大 一般： 3 cm 波导 10 cm 同轴电缆,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,三、雷达天线,1、主要技术指标 1）方向性图（Radiation Diagram） -天线收发电磁波功率（或场强）与方向关系的坐标图 直角坐标 极坐标,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,Di,旁瓣,2）方向性系数 DA（Directivity Factor） 表示定向天线的功率集束能力 DA= （DA= ）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）天线效率（Antenna Effectivese） 表示天线辐射功率Pr与输入总功率Pin之比 = 一般：= 0.9 0.95,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4）天线增益 GA（Antenna Gain） GA= DADA 一般：30 dB （1000 倍） 5）波束宽度（Beam width） h v,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,6）旁瓣、旁瓣电平（Sidelobe）,旁瓣：主瓣两侧的波瓣。 旁瓣电平：旁瓣相对于主瓣大小。 要求：在 10之内： -26 dB（1/400） 在 10之外： -30 dB（1/1000）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、雷达天线的分类与特点比较,1）按结构形状分类 抛物柱面反射天线 隙缝波导天线,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,隙缝波导天线结构：,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,a、裂缝波导： 长度 L h b、滤波器：滤除垂直分量 c、辐射口：高频有机玻璃制成 d、喇叭口：其张角大小 v e、外罩 还有终端匹配负载吸收，减少反射。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,特点,优点：h小； 旁瓣低； 体积小，重量轻，风阻小。 缺点：加工复杂； 水密要求高。 另：主波束轴线会偏离3 5（加工原因） 在安装时注意校正。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2）按极化类型分类,极化概念 电磁波？电场与磁场波动传输 极化定义其电场向量（ ）在空间振动方向。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,（左旋、右旋）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,园极化特点：,优：抑制干扰好（特别是雨雪干扰） 缺：增益较低 晴天（好天气）使用水平极化天线 雨雪天使用园化化天线,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,发射，左旋极化,接收，右旋极化,四、维护保养及状态判断 （要求：包括电源部分）,1、保养要点：P22 每半年: 辐射口清洗一次（清水、软 布、软毛刷） 检查波导及接头固定，电缆穿过甲板水密情况 天线基座油漆一次，但辐射口严禁油漆（Dont Paint） 每一年更换齿轮箱润滑油。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、状态判断,1）天线传动系统 天线是否在水平面内（均匀、向右）旋转？ 驱动电机转？ 若不转 a、保险丝？ b、电源？ c、电机本身？ 若驱动电机转-传动系统故障。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2）微波传输通路（波导） 检查方法： 拆开天线入口处的波导，氖灯是否发亮： 亮正常 不亮不正常,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2.5 雷达接收机,作用：把微弱回波信号 变频 中频 放大 检波 视频 显示器,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,一、接收机的组成及各部分工作,组成框图：超外差式,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,高频,变频,中频,低频,放大,检波,工作波形,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,回波脉冲,本机振荡,中频脉冲,放大后的 中频脉冲,视频回波,海浪抑制 电压波形,框图,本振,二、接收机主要技术指标,1、灵敏度（Sensitivity） 含义：接收微弱信号能力。 表示最小可辩功率（Prmin） 意思：当信号 Prmin时，不能接收。 Prmin = KTfNM N 噪声系数参数含义说明 N =,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,Prmin = KTfNM,Prmin f、 N 的关系 f Prmin 灵敏度 N Prmin 灵敏度 N 灵敏度：？ 成反比关系！ N Prmin：？ 成正比关系！ Prmin 越小 灵敏度越好 一般： Prmin 10-12 10-14瓦,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、通频带f（Band width）,f 的取值与灵敏度、波形失真性能要求是相矛盾的。 fPrmin 灵敏度 f波形失真小 f应随量程变化而变化（f = ） 远量程宽窄f 近量程窄宽f 在航海雷达中， f：3 25 MHz。 窄f：3 5 MHz； 宽f：18 25 MHz。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、增益-接收机的放大倍数。 在130 dB左右（几百万倍） 4、抗干扰性（Auti-Interference Capacity） 抗海浪干扰 抗雨雪干扰 5、恢复时间（Recovery Time） 接收机退出饱和到正常状态所经历时间。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,尚未进入饱和最大输入功率,最小可辩功率,6、动态范围（Dynamic Range）,Di =,Pr,Di,Po,Prmin,Prmax,三、本机振荡器（Local Oscillator）,作用：产生一个频率比磁控管振荡频率高一个中频的小功率连续等幅振荡。 类型： 1、反射速调管本振 2、固态本振,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,（与固态本振相反）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,1、反射速调管 （Klystron）,结构 反射极 阴极（灯丝） 振荡系统 栅网 腔体 输出耦合系统,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2）偏压 反射极（P）约-150V 腔体（A）+300V（外壳带电） 阴极（K）接地,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2）本振调谐,调谐目的 通过调整fL使信号回波（fI）与中放的额定中频（fIO）相一致。 fI=fL-fSfIO 解释,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,调谐方式及原理,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,最佳调谐状态的判断,a、调指指示最大 如：LED指示灯全亮。 b、回波图象最佳 清晰 饱满 说明：若不一致，（因两通道偏差）应以回波 情况为原则。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,在什么情况应进行（大）调谐,平常面板上的“细调” （大）调谐 当 ： 更换（磁控管；本振管时） 故障（失谐太大）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、固态本振荡器,1）结构 微波晶体三极管 体效应二极管（耿氏二极管） 雪崩二极管 阶跃恢复二极管等,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,体效应二极管应用较为广泛。 晶体砷化镓，无结晶体，具有负阻效应特性（VI） 结构 P27,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2）特点：,体积小 重量轻 电压低 可靠性高 省电 寿命长 现广泛使用,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）调谐：,机械调谐：改变谐振腔尺寸。 电调谐：改变变容二极管偏置（有的无机械调谐）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,四、混频器（Mixer）,1、作用与组成 1）作用：频率变换fSfI 把回波信号频率（fS）与本振信号（fL）混频成中频fI= fL-fS信号 2）组成,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）原理电路回顾,D输出电流 i包含有多种组合频率：m fLnfS 选择回路从组合频率中，选出的所需要的fI= fL -fSm=1；n=1,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、混频晶体,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、混频器工作特点,1）混频晶体电流（Ib） Ib？混频器输出的直流成份。 Ib意义判断变频器工作是否正常的重要标志。 通过低通滤波器（从组合频中提取直流成份） Ib正常变频器（本振；混频）正常。 Ib不正常本振或混频器不正常。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,Ib大小？PL（本振功率）决定的。 最佳工作点（IK） Kpc 较大； Nc min 应该调整IbIk状态。 IK一般在0.5mA左右（不同Rd不同） 调节PL大小IbIk,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4、混频晶体好坏判断方法：,通过万用表测量正反向电阻。正常： 一般： 100，越大越好。 当 10 时，不能使用,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,5、混频晶体使用注意事项,1）测量电阻时，采用（R100；R1K）档，不能使用：（R1；R10K）档。（注意） 2）如果混频晶体烧坏，应先检查收发开关是否正常。 3）更换混频晶体时，应先关高压，身体先触地。 4）备用晶体，放在屏蔽盒内。 5）IbIk（按说明书规定值） 6）使用平衡式的，注意其极性。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,6、混频器分类及比较,有的分类：波导型；同轴线型；微带 分类 平衡式（双端式） 单端式 平衡式优点 噪声低（在本振输出端噪声抵消） 可靠性高（一个坏，另一个可用） 信号隔离好 广泛使用,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,五、中频放大器,作用：放大中频信号 特点：多级放大器 要求：高增益、高稳定，失真小，低噪声。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,采取措施：,1、结构上： 分为： 前置中放23级，低噪声放大 主中放67级，高稳定、高增益放大 2、频带要求：（失真小；噪声低） 采用三参差调谐回路 f 随量程变换（325MHz） 远量程宽窄f 近量程窄宽f,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、设置手动增益控制（具体辅助电路）,近程大目标回波太强防止接收机饱和 G 远程小目标回波太弱G 注意：G调整的原则 必要性； G控制原理：改变中放前级的直流偏置 正确使用方法： G使荧光屏噪声麻点刚刚出现（接收机本身噪声）接收机灵敏度最佳。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4、设置海浪干扰抑制,1）海浪干扰特点： 近大远小，随距离呈指数规律变化 2）现象： 本船中心附近点密集海浪干扰回波，一般6-8海里，严重时，可达10海里。 3）危害： 不能测本船附近目标（淹没） 使近程目标饱和而不能被探测,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4）抑制原理 产生指数规律变化（与海浪干扰相互配）的电压波形，加至中放前级，使近程增益下降不致海浪干扰而饱和，随R，G恢复正常，保证远距离目标的正常接收。 5）使用方法：根据海浪干扰大小酌情调节。 6）注意事项：加强了望（小目标可能会丢失）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,六、接收机辅助电路,1、f变换电路 1）为什么接收机f变换？ f 远f 近f 2）方法： 插入窄带滤波器 改变振荡回路参数等,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、AFC电路 通过电路自动控制fL， f I = fL-fS fIO 原理： 使用：若选“自动”，手动不起作用。 先“手动”调整，后放“自动”,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,主中放 线性中放 对数中放 优： 动态范围大，抗干扰好； 缺： 增益低,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、对数中放 -连续电压相加法,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,实现方法： 连续电压相加法（思路）,Vi小，各级都放大，K总=K1Kn ViUil时，第n级先进入饱和 K总1=K1Kn-1 K总1 K总 ViUi2 线性对数放大器（折线近似对数）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,5、恒虚警率处理（Constant False Alarm Rate Processing）CFAR,虚警？假目标-当真目标 虚警产生的原因： 机内噪声 干扰 虚警危害 观测困难 计算机饱和 虚警率：是在没有目标时，雷达却认为有目标的概率。 恒虚警率：保持虚警率恒定不变,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,处理方法： 门限自适应： 门限值自动随噪声大小而变化 a、慢门限处理方法： 针对机内噪声引起 b、快门限处理方法： 针对雷达雨雪、海浪干扰 使用方法：根据干扰大小，酌情调节。 注意：一些小目标可能会丢失。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,七、本振调谐,具体调谐步骤结合实验 1、速调管调谐 2、固态管调谐,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,八、接收机工作状态判断,1、调“增益”控钮观察荧光屏上噪声变化情况 目的：判断受控中放以后通道是否正常？ 方法：顺时针调“增益”控钮 若屏上明显噪声斑点说明受控中放以后通道正常。 若“G” max屏上无斑点说明受控中放以后通道有故障。 2、观测晶体电流判断变频器工作是否正常？前已讲过,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2.6 收发开关,作用：收发转换 要求：速度快；可靠性高。 类型： 气体放电式； 铁氧体环流器。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,一、气体放电式 收发开关 1、窄带TR cell 1）结构 实物,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,偏压：在辅助电极上加一个负压（称为预流离电压（Ug） ）（-600 -1000V） 2）工作状态 预流离状态（接收状态） 惰性气体快电离，但还未电离状态。 条件：一定加有Ug 等效电路谐振回路 电离状态（在发射状态）当发射时，强射频脉冲气体电离“短路” 恢复时间（tf）： 气体从电离去电离的时间 要求： tf 尽量小,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）窄带调谐：通过调整电子放电火花隙间隔大小频率变化。 2、宽带TR 1）结构P34 2）差别：无需调谐。 3、窄带TR开关的调谐（实验） 4、反收发开关管（ATR管） 无需流离电极,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,5、收发开关管使用注意事项,1）一旦烧坏混频晶体，首先应检查收发开关的预流离电压是否存在。 2）窄带管应仔细调谐 3）若发现盲区增大时，可能是收发开关管衰老（tf），应予更替。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,二、铁氧体环流器,1）结构： （复杂）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2）特性：1进2出；2进3出 3）转换原理 4）限幅器： 作用：发射时、由于天线阻抗不匹配而产生部分强反射。通过限幅器予以限幅。 特点：幅度大，限幅大；对目标反射回来的信号（较弱）不限幅,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,5）特点：,优点： 可靠性高（无需外加偏置电源） 转换速度快（无电离与去电离过程） 缺点：泄露功率较大（但可加入限幅器加以解决） 得到广泛使用,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,三、收发开关状态判断,晶体烧坏可能收发开关坏 检查：预流离电流（Ig）判断（气体放电式）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2.7 显示器,作用: 1、对接收机送来的视频回波信号进行放大、处理、显示。 2、产生标志信号，完成对目标的测量 特点： 1、PPI显示-Plan Position Indicator 2、亮度调制-回波在扫描线上加亮显示。 3、采用极坐标方式,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,极坐标方式: 扫描中心点-代表本船位置 亮点与本船的距离-目标距离 目标与HL之间夹角-目标方位,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,分类 （根据-偏转线圈动？还是不动?） 偏转线圈式 固定线圈式 一、主要技术指标 自看P35 二、显示器组成及各部分作用 1、组成框图P36 图1-2-39,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,CRT及辅 助电路,视频 通道,扫描 系统,标志 系统,标志 系统,扫描 系统,分为4大部分: 1、CRT及其附属电路 2、扫描电路（系统） 3、视频通道 4、标志电路,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,三、阴极射线管及其附属电路 CRT（Cathode Ray Tube）,1) CRT结构及各部分作用 船用雷达采用：混合式（磁偏转；电聚焦）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,电聚焦,磁偏转, 电子枪,作用：发射一束速度很快、很细的电子束。轰击荧光屏（粉）使其发亮。 扫描线亮度（屏幕亮度）控制原理： 通过改变CRT栅极电位改变阴极与阳极之间的电位差阴极发射电子数扫描线亮度 “亮度”按钮的正确使用方法： 使扫描线隐约可见扫描线对比度最佳。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,屏光屏,结构：在屏光屏内表面上涂上荧光粉 荧光粉材料颜色不同屏颜色不同 橙黄色、浅兰色、黄绿色等 概念余辉（S）时间电子停止轰击后，亮度下降至1%的时间。 船用雷达 6 8 S 长余辉。 而新式光栅雷达短余辉,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,偏转系统,a）偏转线圈：加上一线性增长锯齿波电流，使电子束偏移，而形成距离扫描线。 b）中心位移线圈： 改变中心点的位置； 若真运雷达，使中心按本船船向、船速在荧光屏上移动。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,外罩: 固定、水密 2) CRT极其附属电路工作状态判断： 荧光屏中心是否有亮点 ？ 有-正常 无-不正常,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,四、CRT显示物标图像的原理（旋转线圈式）,问题：要显示目标回波（按方位距离显示），就要 解决CRT扫描先有扫描线才能显示目标。 船用雷达显示方式特点之一： 极坐标方式。 船用雷达扫描方式（普通、传统的雷达）： 径向（距离） 园（方位） 扫描过程 径向扫描 园扫描,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,1、径向（距离）扫描,1）径向（距离）扫描原理 目的使电子束从中心等速向外偏转产生径向亮线形成径向扫描线。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,电子在这空间中，受到B络仑磁力（ ）的作用 = - e 其特点：不改变电子的运动速度， 只改变电子的运动方向（方向与之垂直的） 加入 i 线圈产生磁场（ ）产生磁力（ ） e 产生移动。 当 i=00 i=I101 i=I202,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,问题：若加I2I1连续线性快速移动径向亮线。 原理： 在偏转线圈上加一线性增长的锯齿波电流，使电子束等速向外偏转，从而形成径向亮线径向（距离）扫描线。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、园（方位）扫描,任务如何实现？ 扫描线 络仑磁力 磁场方向 偏转线圈 天线方位同步系统 方位扫描原理： 通过天线方位同系统，带动偏转线圈动，就可使扫描线与天线同步旋转。 目标方位显示原理： 由于扫描线与天线同步旋转，当天线转到在某一方位收到回波时，扫描线在屏上就指向相应的方位，回波也就在这个方位上显示。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,五、扫描电路 1、距离扫描电路,作用：产生线性增长的锯齿波电流（强调）,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,组 成,1）延时线 作用：使显示器扫描开始时刻与天线辐射时刻一致减少测距误差。 方法； LC延迟网络 单稳态电路,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2）概 念,不同量程（R）扫描方波宽度（TS）不同扫描速率不同（K=L/Ts） RTsK 如，12Nm量程：Ts：147.6us 24Nm量程：Ts：295.2us 同样：RTsK 电路工作状态判断： 若有中心亮度，无距离扫描线不正常,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）目标距离显示原理,注意概念：（当CRT半径（R）一定时（如12英寸） 不管哪一量程（如6Nm或24Nm），扫描长度都是一样，电流幅度Im一样。 量程大，扫描时间长，扫描速度大。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,回顾不同量程：Ts不同；K不同。 B物标6Nm处；A物标12Nm处。 若扫描量程选12Nm（b图）扫描时间Ts=147.6us, 显示回波B，A 若扫描量程选24Nm（C图）扫描时间Ts=295.2.6us, 显示回波B，A,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,显示目标距离的原理：,通过采用： 量程小方波宽度小（扫描时间小）扫描速率大 量程大方波宽度大（扫描时间大）扫描速率小 可以把目标显示在相应的距离上。 作业安排 P64 51、52,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、方位扫描电路,（旋转线圈式方位扫描系统） 分为两种类型： 同步机型简单介绍 发电机型,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,（1）船首向上（Head-up）相对运动显示时的方位扫描系统,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,组成及工作过程 过程：机械角信号电信号机械角信号 原理： R1与天线转R1S1S2R2产生误差电压VS伺服放大带动M带动 偏转线圈R与天线同步旋转。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、固定线圈式方位扫描系统 （Fixed Deflection System ）,回顾显示器扫描原理 径向扫描： 加 i= kt，H与i成正比。 方位扫描： 偏转线圈旋转 旋转 旋转扫描线旋转 问题： 若偏转线圈固定不动 同样 旋转？ 固定线圈式方法旋转,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,1）结构：两组相互垂直的、固定的偏转线圈,2）原理：,当Hx=0，H=Hy；= 0 当Hy=0，H=Hx；=90, 改变Hx、Hy中幅度H方向旋转,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,问题： 若：H旋转角受天线角度（）控制 则：H变化规律与天线角相同（不仅H旋转，且与天线同步旋转） 又H与i成正比 i1= ktsin i2= ktcos i1 、i2中：kt 径向扫描； sin、cos 园扫描,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,原理： 分别在两组相互垂直的线圈上，加入一幅度受天线角度调制的两组锯齿波电流（i1=Ktsin；i2=Ktcos），就可使扫描线产生径向园扫描（与天线同步旋转） 问题： i 如何分解成sin、cos两个分量？ 通过方位分解器实现。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3）电路组成,方位分解器（旋转变压器） 分解成sin，cos两分量。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,4）固定线圈式扫描的优点：,a、偏心显示和真动动显示时，无需另加中心位移线圈（当使用三相式固定线圈时） b、可靠性高，减少噪声与维护保养工作。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,五、刻度标志电路,（普通雷达4种标志；目的：用测量目标（R、） 1、固定距标电路 1）电路作用：产生一等间隔的窄脉冲，供荧光屏上形成等间隔固标圈。 扫描线上产生一等间隔亮点 扫描线旋转时 固标圈（FR）。 一般1.5 Nm量程以下，23圈； 1.5 Nm以上，6个圈。 由于采用频率稳定高的晶振，间隔较准确。,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2） 固标圈的作用：,a、粗测（粗略测量目标距离） b、判断扫描线是否线性？ 固标圈的间隔是否均匀？ c、判断聚焦好坏？ 固标圈是否细？ d、用固标圈校正活标的精度 3）固标圈精度要求： 70米 或 所在量程的1.5%,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,2、活动距标电路,1）电路作用：产生一可移动的窄脉冲 使荧之屏上显示可移动距标圈。 2）活标圈（VRM）作用：用于精测（距离） 3）精度要求： 70m 或 所在量程1.5%,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,3、船首标志电路,1）作用： 在船首标志信号（天线送来）作用下，产生宽度大于2倍脉冲重复周期的船首标志脉冲，使荧光屏上产生一船首标志径向亮线。 2）精度要求： HL的宽度不大于0.5 HL的位置误差1,航海雷达与ARPA,Ch2 船用雷达设备,5、电子方位标志电路,1）电路作用： 产