航海雷达原理详解

1、第一章雷达基本工作原理第一章雷达基本工作原理 引言引言基本概念基本概念“雷达雷达”译自英文词汇译自英文词汇RadarRadar Radio detection and ranging无线电探测和测距无线电探测和测距定义定义：雷达是一种通过发射：雷达是一种通过发射电磁波电磁波和接收目标反射回和接收目标反射回 波，对目标进行探测和测定目标信息的设备波，对目标进行探测和测定目标信息的设备 雷达技术的发展雷达技术的发展1886-1888 Hertz(Germany): 实现了电磁波振荡，发射，接收。实现了电磁波振荡，发射，接收。1914 (American): 回声探测器雷达的初始模型。回声探测器雷达

2、的初始模型。 Marconi(Italy): 提出一个可实践的雷达系统。提出一个可实践的雷达系统。 1930 Blair: 脉冲回波测量（距离，方向）系统，基本雷达脉冲回波测量（距离，方向）系统，基本雷达.RCA Co.(American): 发明了机载雷达。发明了机载雷达。(America): “New York” 巡洋舰首先安装舰载雷达。巡洋舰首先安装舰载雷达。After WWII 成为了发展快速的导航仪器。成为了发展快速的导航仪器。 中国中国:主要从发达国家引进技术。主要从发达国家引进技术。现 代 雷 达现 代 雷 达 / A R P A : 具 有 计 算 机具 有 计 算 机 , 构

3、 成 组 合 导 航构 成 组 合 导 航 integrated navigation system(Loran, GPS, ECDIS), 及自动船及自动船桥系统桥系统 Automatic bridge navigation system.海上雷达的用途海上雷达的用途航海雷达特点航海雷达特点: 厘米波长（厘米波长（3厘米，厘米，10厘米）厘米） 微波脉冲发射微波脉冲发射距离，方位，距离，方位，速度，航向，速度，航向，测量目标参数测量目标参数(2) 无视线限制无视线限制(1) 远距离探测远距离探测尽早发现目标尽早发现目标三个主要用途三个主要用途: (1) 避碰避碰 (2) 定位定位导航导航第一

4、节第一节 雷达测距与测方位原理雷达测距与测方位原理方向扫描方向扫描量程量程:回波回波 (at 10 nm)t123.5 ss荧光屏边缘荧光屏边缘本船本船目标目标岛屿岛屿12 nm目标船目标船90245245EBL901802700方位标志方位标志海图平面海图平面雷达平面雷达平面Fig. 距离与方位测量距离与方位测量扫描线扫描线固定距标圈固定距标圈HL岛屿岛屿本船本船雷达不能雷达不能“感知感知”目标的背面，目标的背面，因此目标的后沿是不可见的因此目标的后沿是不可见的.如如t = 1s，则，则，R = 150 m；对应于；对应于1 nm 距离，距离， t 12.35 s1、利用收发定向天线、利用收

5、发定向天线 ，只向一个方向发射雷达波且，只向一个方向发射雷达波且 只接收此方向上的目标的反射回波只接收此方向上的目标的反射回波2、天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探知周围、天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探知周围 物标的方位物标的方位天线的方向即目标的方向天线的方向即目标的方向第一节第一节 雷达测距与测方位原理雷达测距与测方位原理荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离一一. 雷达测距原理雷达测距原理2、测距公式：、测距公式：R = 1/2 C tt ： 往返于天线与目标的时间往返于天线与目标的时间C: 电磁波在空间直线传播速度电磁波在空间直线传

6、播速度 C = 3102 m/ s二二. 雷达测方位原理雷达测方位原理1、物理基础：超高频无线电波在空间直线传播；、物理基础：超高频无线电波在空间直线传播； 遇物标能良好反射遇物标能良好反射发射脉冲发射脉冲回波回波显示器显示器回波回波Fig1-2 (2) 发射机发射机接收机接收机电源电源船电船电船首线船首线 微波传输线微波传输线天线天线方位方位回波回波T/R触发器触发器TransmitterReceiverT/R天线天线收发机收发机显示器显示器ARPAFig1-2(1) 触发器触发器方位与方位与船首线船首线第二节第二节 雷达的基本组成、作用雷达的基本组成、作用1、定时器、定时器（触发电路、同步

7、电路等）（触发电路、同步电路等）：是雷达的指挥中心，产生周期性的窄脉冲是雷达的指挥中心，产生周期性的窄脉冲触发脉冲触发脉冲送：送：1）发射机：控制发射开始）发射机：控制发射开始 2）接收机：控制近距离增益）接收机：控制近距离增益 3）显示器：控制计时开始）显示器：控制计时开始2、发射机：、发射机：在触发脉冲控制下产生周期性的大功率射频脉冲在触发脉冲控制下产生周期性的大功率射频脉冲 微波脉冲、发射脉冲、雷达波微波脉冲、发射脉冲、雷达波3、收发开关：、收发开关：发射时，关闭接收机入口，大功率射频脉冲送天线；发射时，关闭接收机入口，大功率射频脉冲送天线；接收时，关闭发射机通路，微弱回波能量送接收机。

8、接收时，关闭发射机通路，微弱回波能量送接收机。一、基本组成七部分及作用：一、基本组成七部分及作用：4、天线：、天线：定向收发天线，将发射机送来的射频脉冲聚成细束定向收发天线，将发射机送来的射频脉冲聚成细束 集中向一个方向发射，并接收此方向物标反射回来集中向一个方向发射，并接收此方向物标反射回来 的雷达波（回波）送接收机。的雷达波（回波）送接收机。第二节第二节 雷达的基本组成、作用雷达的基本组成、作用5、接收机：、接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合 显示器要求。显示器要求。 V 几十几十V6、显示器：、显示器：平面位置显示器（平面位置显示器（

9、PPI）。计时及计算，将目标）。计时及计算，将目标 回波按目标的实际距离和方位显示在荧光屏上；回波按目标的实际距离和方位显示在荧光屏上； 且配有测量系统供随时测量。且配有测量系统供随时测量。7、雷达电源：、雷达电源：把船电变成雷达所需的中频交流电。把船电变成雷达所需的中频交流电。 400 2000 Hz二、船用雷达单元构成：二、船用雷达单元构成：1、三单元雷达：、三单元雷达： 收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关）收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关） 显示器、天线、中频电源显示器、天线、中频电源2、二单元雷达：、二单元雷达： 天线收发机、显示器、中频电源天线收发机、显示器、中频电源雷达目标雷达目标雷达所能发现的目标：船舶船舶岛屿（陆地）岛屿（陆地）浮标浮标海浪杂波海浪杂波雨雪、云雾杂波雨雪、云雾杂波目标信息直接测得：直接测得：相对位置（距离和方位）相对位置（距离和方位）