雷达原理与系统教学课件复习过程

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四、雷达的作用原理由雷达发射机产生的电磁波经收发开关后传输给天线(tiānxiàn)，由天线(tiānxiàn)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(tiānxiàn)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(tiānxiàn)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。第一页，共20页。常规(chángguī)雷达工作流程第二页，共20页。多普勒雷达(léidá)工作流程第三页，共20页。§1.2雷达(léidá)目标位置的测量电磁波的速度(sùdù)（v）=光速（c）.目标物的位置：方位角、水平距离(jùlí)、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。第四页，共20页。一、测距原理(yuánlǐ)测距物理(wùlǐ)基础：目标反射;等速直线传播.用脉冲测距法：测的是水平(shuǐpíng)距离R.2R=C·△t△t——电波在RD与目标间往返传播时间;C=3×108m/s.式中:R=C/2·△tR

雷达天线目标第五页，共20页。距离的单位：国内常用:“Km（千米）或“m”国外常采用:“mile（英里(yīnglǐ)）”“ft英尺”、“nmile（海里）”或“yd”（码）换算关系：1000yd=3000ft=0.914km≈0.568mile1nmile=1.853km第六页，共20页。二、测方位(fāngwèi)原理目标(mùbiāo)方位角：指真北与雷达和目标(mùbiāo)联线在水平面上投影的夹角。即斜距R在水平面上的投影OB与正北（真北）之间的夹角。RD——测方位物理基础直线传播（微波）天线定向收、发第七页，共20页。RD天线是一种定向天线(dìngxiàngtiānxiàn)。所以天线的方向始终要对准目标物。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=天线方向、扫描线方位=回波方位。要实现(shíxiàn)这个目标——雷达的标定——找到二者的起始位置的参考点——真北方向。角度采用(cǎiyòng)度或密位表示,其关系为：360度=6000密位1度=16.7密位国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为：1弧度=57度=1000毫弧度1毫弧度=0.057度第八页，共20页。注意：关于真北(zhēnběi)的概念及三北方向*我国通用(tōngyòng)的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称为真北方向、磁北方向和轴北方向，即三北方向。1．真子午线方向：通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向，即真北方向。它是通过天文测量或用陀螺经纬仪测定的。第九页，共20页。2．磁子午线方向：通过地球表面某点的磁子午线的切线方向称为该点的磁子午线方向，即磁北方向。它是用罗盘仪测定的，磁针在地球磁场的作用下自由(zìyóu)静止时所指的方向即为磁子午线方向。第十页，共20页。3．坐标纵轴方向：在高斯(ɡāosī)平面直角坐标系中，其每一投影带中央子午线的投影为坐标纵轴方向，即轴北方向。若采用假定坐标系则坐标纵轴方向为标准方向。在同一投影带内，各点的坐标纵轴线方向是彼此平行的。第十一页，共20页。三北(sānběi)之间的关系*1 2 –γ

+δ

α

A

β

三种方位角之间的关系

第十二页，共20页。过1点的真北方向与磁北方向之间的夹角称为磁偏角，用δ表示。过1点的真北方向与坐标纵轴北方向之间的夹角称为子午线收敛角，用γ表示。δ和γ的符号规定(guīdìng)相同：当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向东侧时，δ和γ的符号为“＋”；当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向西侧时，δ和γ的符号为“－”。同一直线的三种方位角之间的关系为：A=β+δA=α+λα=β+δ+λ1 2 –γ

+δ

α

A

β

三种方位角之间的关系

第十三页，共20页。真北是通过地面或图面上某点指向北地极的方向，即经线（亦称子午线）所指的北，磁北则是通过地面或地图上某点指向北磁极的方向，由于磁极与地极并不完全一致，所以磁北方向与真北方向常有一定的夹角。这个夹角叫做磁偏角。由于多种因素的影响，各个地区磁偏角的大小常有不同。在一个地方用罗盘确定方向时，必须根据当地的磁偏角予以(yǔyǐ)订正。第十四页，共20页。全国(quánɡuó)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‘齐齐哈尔9°54‘哈尔滨9°39‘长春(chánɡchūn)8°53‘满洲里8°40‘沈阳7°44’旅大6°35‘北京5°50‘天津5°30‘济南5°01‘呼和浩特4°36‘徐州4°27‘上海4°26‘太原4°11‘包头4°03’南京4°00‘合肥3°52‘郑州3°50‘杭州3°50‘许昌3°40‘九江3°03‘武汉2°54‘南昌2°48‘银川2°35‘台北2°32‘西安2°29‘长沙2°14‘赣州2°01'衡阳1°56‘厦门1°50‘兰州1°44‘重庆1°34‘贵阳1°17‘遵义1°26‘西宁1°22’桂林1°22‘成都1°16‘广州1°09‘柳州1°08‘昆明1°00‘南宁0°50‘湛江0°44’海口0°29‘拉萨0°21’珠穆朗玛0°19‘西沙群岛0°10‘曾母暗沙0°24‘(东）南沙群岛0°35’(东）乌鲁木齐2°44'(东)东沙群岛1°05‘第十五页，共20页。三、测速原理(yuánlǐ)当目标相对于RD运动后，出现△fD(回波(huíbō)相对于发射ft的频率偏移)，此时，目标相对于RD的径向速度为：式中VR——目标与雷达的相对（径向(jìnɡxiànɡ)）速度（m/s）λ——RD工作波长（m）fd——双程多普勒频率（Hz）在海上,速度单位俗称为“节”（1Kn）,即1nmile/hv地平线D0

第十六页，共20页。两个(liǎnɡɡè)概念：多普勒频移与径向速度1、多普勒频移：当目标物与雷达之间存在相对运动时，接收到回波信号的载波频率(pínlǜ)相对于原来的发射的载波频率(pínlǜ)产生一个频率(pínlǜ)偏移，这个频率(pínlǜ)偏移在物理学上称之为多普勒频移2、径向速度：物体（目标）在观察着视线方向的速度。第十七页，共20页。NzRH地平线h修正Dβ

弯曲的地平线0P

四、目标(mùbiāo)高度测量例：飞机(fēijī)着陆Nz——正北P——目标(mùbiāo)R——斜距D——水平距H——高度——方位角β——仰角测R、α、β可定目标空间位置考虑到地平线上弯曲的，H应予修正。hA-天线高度；ρ——地球曲率半径；R2/(2ρ)——h修正=R2/17000H=hA+

Rsin+R2/17000米地球曲率补偿高度:地曲补偿第十八页，共20页。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.框图(kuàngtú)如下图：§1.3脉冲雷达的基本(jīběn)组成天线(tiānxiàn)伺服系统定时器调制器第十九页，共20页。。发射机产生的雷达信号(通常是重复的窄脉冲(màichōng)串)天线辐射到空间。收发开关雷达工作时实现收发共用(ɡònɡyònɡ)一个天线目标截获并反射一部分雷达信号雷达天线(tiānxiàn)收集回波信号接收机加以放大。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