雷达原理与系统教学课件

1、由雷达发射机产生的电磁波经收发开关后传输给天线，由天线将此电磁波定向辐射于大气中。电磁波在大气中以近光速传播，如目标恰好位于定向天线的波束内，则它将要截取一部分电磁波。目标将被截取的电磁波向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接受方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，经传输线和收发开关反馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。电磁波的速度（电磁波的速度（v）=光速（光速（c）.目标物的位置：方位角、水平距离、高度目标物的位置：方位角、水平距离、高度电磁波在传播过程中遇到目标产生二次散射，是雷达发现目标电磁波在传播过程中遇到目标产生二次散射，

2、是雷达发现目标的物理基础。的物理基础。电磁波在均匀介质中的匀速直线传播，是雷达测定目标距离的电磁波在均匀介质中的匀速直线传播，是雷达测定目标距离的物理基础。物理基础。雷达定向发射和接收电磁波，是雷达测定目标角位置的物理雷达定向发射和接收电磁波，是雷达测定目标角位置的物理基础。基础。目标回波的多普勒效应，是雷达测定目标速度的物理基础。目标回波的多普勒效应，是雷达测定目标速度的物理基础。测距物理基础：目标反射测距物理基础：目标反射; 等速直线传播等速直线传播.用脉冲测距法：测的是水平距离用脉冲测距法：测的是水平距离R.2R = C tt电波在电波在RD与目标间往返传播时间与目标间往返传播时间; C

3、=3108 m/s .式中:R=C/2 tR 雷达天线目标距离的单位：距离的单位：国内常用国内常用:“Km:“Km（千米）或（千米）或“m”m”国外常采用国外常采用: :“mile“mile（英里）（英里）” “” “ft ft英尺英尺”、 “ “ nmilenmile（海里）（海里）” 或或“yd”yd”（码）（码）换算关系：换算关系：1000yd=3000ft=0.914km0.568mile 1000yd=3000ft=0.914km0.568mile 1nmile=1.853km1nmile=1.853km目标方位角：目标方位角： 指指真北真北与雷达和目标联与雷达和目标联线在水平面上投

4、影的夹角。线在水平面上投影的夹角。即斜距即斜距R在水平面上的投影在水平面上的投影OB与正北（真北）之间的与正北（真北）之间的夹角。夹角。RD测方位物理基础测方位物理基础直线传播（微波）直线传播（微波）天线定向收、发天线定向收、发RDRD天线是一种定向天线。所以天线的方向始终要对准目标天线是一种定向天线。所以天线的方向始终要对准目标物。物。 这就需要显示器上的扫描线必须与天线旋转同步，即这就需要显示器上的扫描线必须与天线旋转同步，即扫描线方向扫描线方向= =天线方向天线方向 、扫描线方位扫描线方位= =回波方位回波方位 。要实现。要实现这个目标这个目标雷达的标定雷达的标定找到二者的起始位置的参考

5、找到二者的起始位置的参考点点真北方向。真北方向。角度采用角度采用度度或或密位密位表示表示, 其关系为其关系为：360度度=6000密位密位 1度度=16.7密位密位国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为：国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为： 1弧度弧度=57度度= 1000毫弧度毫弧度 1毫弧度毫弧度=0.057度度12+A 三种方位角之间的关系三种方位角之间的关系12+A 三种方位角之间的关系三种方位角之间的关系当目标相对于当目标相对于RD运动后，出现运动后，出现fD(回回波相对于发射波相对于发射ft 的频率偏移的频率偏移)，此时，目，此时，目标相对于标相对于RD的径向速度为：的径向

6、速度为：式中式中 VR目标与雷达的相对（径向）速度目标与雷达的相对（径向）速度 （m/s） RD工作波长（工作波长（m）fd 双程多普勒频率（双程多普勒频率（Hz）在海上在海上, 速度单位俗称为速度单位俗称为“节节 ”（1Kn）, 即即1 n mile / hv地平线地平线D0 NzRH地平线地平线h修正修正D 弯曲的地平线弯曲的地平线0P 例：飞机着陆例：飞机着陆Nz正北正北P目标目标R斜距斜距D水平距水平距H高度高度 方位角方位角仰角仰角测测R、 、 可定目标空间位置可定目标空间位置考虑到地平线上弯曲的，考虑到地平线上弯曲的，H 应予修正。应予修正。hA-天线高度；天线高度； 地球曲率半径

7、；地球曲率半径；R2/(2 )h修正修正= R2/17000 H= hA + Rsin + R2/17000 米米地球曲率补偿高地球曲率补偿高度度:地曲补偿地曲补偿收发开关天线功率放大器低噪声放大器本振混频器中频 匹配 放大器 滤波器第二检波器视频放大器显示器一一. 框图如下图：框图如下图： 天线伺服系统定时器调制器。发射机发射机产生的雷达信号(通常是重复的窄脉冲串)天线天线辐射辐射 到空间到空间。收发开关收发开关雷达工作时实现收发共用一个天线目标截获并反射目标截获并反射一部分雷达信号雷达天线收集回波信号雷达天线收集回波信号接接 收机加以放大收机加以放大。如果接收机输出的信号幅度足够大，就说明目 标已被检测。雷达通常测定目标的方位和距离，但回波信号也包含目标特性 信息。显示器显示器显示接收机的输出，操纵员根据显示器的显示判断目标 存在与否，或者采用电子设备处理接收机的输出，以便自动判 断目标的存在与否，并根据发现目