雷达知识点总结.docx

上传人:h**** 文档编号:1105541 上传时间:2018-12-07 格式:DOCX 页数:21 大小:639.20KB
下载 相关 举报
雷达知识点总结.docx_第1页
第1页 / 共21页
雷达知识点总结.docx_第2页
第2页 / 共21页
雷达知识点总结.docx_第3页
第3页 / 共21页
雷达知识点总结.docx_第4页
第4页 / 共21页
雷达知识点总结.docx_第5页
第5页 / 共21页
点击查看更多>>
资源描述

1、雷达知识点总结1. 雷达的工作原理1 雷达测距原理超高频无线电波在空间传播具有等速、直线传播的特性,并且遇到物标有良好的反射现象。用发射机产生高频无线电脉冲波,用天线向外发射和接收无线电脉冲波,用显示器进行计时、计算、显示物标的距离,并用触发电路产生的触发脉冲使它们同步工作。2 雷达测方位原理(1 )利用超高频无线电波的空间直线传播;(2 )雷达天线是一种定向型天线;(3 )用方位扫描系统把天线的瞬时位置随时准确地送到显示器,使荧光屏上的扫描线和天线同步旋转,于是物标回波也就按它的实际方位显示在荧光屏上。雷达基本组成(1) 触发电路(Trigger Circuit)作用:每隔一定的时间产生一个

2、作用时间很短的尖脉冲(触发脉冲) ,分别送到发射机、接收机和显示器,使它们同步工作。(2) 发射机(Transmitter)作用:在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度的大功率高频的脉冲信号(射频脉冲) ,经波导馈线送入天线向外发射。参数:X 波段: 9300MHz9500MHz (波长 3cm)S 波段:2900MHz3100MHz (波长 10cm)(3) 天线(Scanner; Antenna)作用:把发射机经波导馈线送来的射频脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去,同时只接收从该方向的物标反射的回波,并再经波导馈线送入接收机。参数:顺时针匀速旋转,转速:1530r/min(4) 接收机(

3、Receiver)作用:将天线接收到的超高频回波信号放大,变频(变成中频)后,再放大、检波,变成显示器可以显示的视频回波信号。(5)收发开关(T-R Switch)作用:在发射时自动关闭接收机入口,让大功率射频脉冲只送到天线向外 辐射而不进入接收机;在发射结束后,能自动接通接收机通路让微弱的回波信号顺利进入接收机,同时关闭发射机通路。(6)显示器(Display)作用:传统的 PPI 显示器在触发脉冲的控制下产生 一条径向的距离扫描线,用来计时、计算 物标回波的距离,同时这条扫描线由方位扫描系统带动天线同步旋转。(7)雷达电源设备(Power Supply)作用:把船电变化成雷达所需要的具有一

4、定频率功率和电压的专用电源。参数:中频电源,频率:4002000Hz2.1 雷达中频电源设备1)雷达为什么使用专用电源避免低频电源设备干扰和缩小雷达体积;雷达要求稳定、可靠的电源;防止微波雷达与其它高频用电设备相互干扰。2)雷达中频电源的技术要求电压稳定(船电变化20%,输出小于5% ) ;中频稳定(400-2000Hz) ;有短路、过流、过压保护措施;操作简便、使用可靠;能 24 小时连续工作;适应海上的工作环境;噪声振动小、换能效率高。2.2 雷达触发脉冲产生器(1)触发脉冲产生器的作用 每隔一定的时间产生一个触发脉冲,分别送到发射机、接收机和显示器,使它们同步工作。(2)触发脉冲产生电路

5、 现代雷达为了提高测距精度,采用一种晶体高频振荡器作为雷达的时间基准器,装在显示器里。触发脉冲由高频振荡器分频得到。(3)脉冲重复频率(PRF)和脉冲重复周期(PRP) (4)触发脉冲与雷达量程 雷达的脉冲重复频率随量程而改变,在近、中、远量程段各选定一个脉冲重复频率,由量程开关控制变换。PRF=500Hz4000Hz 量程越大,PRP 越大,PRF 越小;反之2.3 雷达发射机(1)发射机组成及作用预调制器:产生一个具有一定宽度的正极性矩形脉冲,控制调制器工作。雷达的脉冲宽度转换在此进行。调制器:产生一个具有一定宽度、一定幅度(约 1 万伏特)的负极性高压矩形脉冲(调制脉冲) ,加给磁控管的

6、阴极。磁控管:在调制脉冲的控制下,产生相同宽度的大功率超高频振荡脉冲(射频脉冲) ,经波导天线向外辐射。电源:低压电源和高压电源。高压自动延时电路的作用是保证磁控管有 35 分钟的预热时间。(3)发射机技术指标工作波长(Wavelength)发射机的工作波长是指磁控管产生的超高频脉冲波的波长。船用雷达的频率范围是:X 波段: 9300MHz9500MHz (波长 3cm)S 波段:2900MHz3100MHz (波长 10cm)脉冲宽度(Pulse Width)脉冲宽度是指射频脉冲振荡持续的时间。发射功率(Transmitted Power)峰值功率:在脉冲持续期间的射频振荡的平均功率。 平均

7、功率:在脉冲重复周期内的输出功率的平均值 脉冲波形(Pulse Wave Shape)发射脉冲的波形是值发射脉冲的包络形状。一般说来,波形越接近矩形越好。发射脉冲频谱(Radio Frequency Pulse Spectrum)发射脉冲频谱就是组成射频脉冲信号的所有频率成分的能量分布。接收机的通频带宽度 脉冲频谱要求稳定、对称,旁瓣最大值不大于主瓣的 25%4)磁控管磁控管的工作条件,磁控管本身完好;灯丝加上额定工作电压,阴极加热;磁控管阴阳极间加上额定的负极性调制脉冲;磁控管输出负载匹配,波导与天线应连续、不变形及内部要光洁。磁控管的检查(1)查磁控管电流(2)用氖灯检查磁控管的使用注意事

8、项(P12)5)脉冲调制器调制脉冲的波形直接决定磁控管工作的好坏,要求前后沿要陡,平顶波动小。磁控管需要的高压调制脉冲的脉冲功率很大,而平均功率却很小。6)发射机的调整高压自动延时电路调整磁控管电流的调整7)发射机的状态判断判断磁控管是否工作正常检查磁控管电流;用氖灯在收发机波导口检查是否发亮2.4 微波传输及雷达天线系统1)系统组成及作用1 波导 连接收发机与天线之间,用于传输微波能量。2 天线 用作定向发射射频脉冲信号和定向接收物标回波信号。3 驱动电机:在相对风速 100kn 时能以 10003000r/min 的转速启动并驱动天线旋转。4 传动装置(Driving Device)即减速

9、装置, 保证天线以 1530r/min 速度匀速转动。5 方位同步发送机(Bearing Transmitter)将天线的角位置信号变成电信号送给显示器的同步接收机,使扫描线随天线同步旋转。 。6 船首位置信号产生器 由一个微型触点式开关和安装在天线旋转齿轮上的一个凸轮组成。每当天线转过船首方向时,凸轮使开关闭合一次,发出一个脉冲信号使显示器里的船首标志电路输出一个方波,在屏上形成一个径向亮线代表本船船首。 (触点开关也可以是干簧管)(2)波导1)用途 为减小损耗,防止辐射、干扰和失真,要使用波导或同轴电缆作为微波传输线,而不能用普通导线或电缆。1 结构特点 :由黄铜或紫铜拉制而成的空心管,内

10、壁光洁度高,界面尺寸由传输的微波波长决定。.2 电磁波在波导中传导的衰减(P16)(1) 与传输的波形有关(2) 与波导管尺寸有关(3) 与波导材料有关(4) 与波导内表面光洁度和清洁度有关3 波导元件及其使用(P16)(1)安装前要检查波导管,管内应清洁(2)波导总长度不宜超过 20m,弯波导不宜超过 5 个(3)软波导不能用作弯波导,不宜装于室外(4)波导管平面接头超天线,扼流接头朝收发机(5)在收发机波导口要插上云母片,防止波导一旦进水直接流入磁控管而损坏磁控管(6)波导安装时要防止波导受力综合考虑,一般 3cm 雷达使用波导作馈线,在 10cm 雷达中,用同轴电缆作馈线。3 雷达天线主

11、要技术指标(1)方向性图(2)方向性系数(3)天线效率(4)天线增益(Antenna Gain)天线增益的大小直接影响雷达的作用距离,与天线的有效面积有关,一般而言,天线尺寸越大,雷达的作用距离越远(假定雷达发射功率足够) 。(5)天线波束宽度(Beamwidth)在天线功率方向性图中主瓣波束的两个半功率点方向间的夹角称为主瓣的波束宽度。在场强方向性图中,等于场强值为 0.707 时的两个方向间的夹角。隙缝波导天线隙缝波导越长,隙缝数越多,水平波束宽度越窄、方向性越好。隙缝波导天线主瓣轴线方向会偏离天线窗口中点法线方向的顺时针方向约 3-5度,称偏离角。在安装天线底座时要注意校正。水平极化波

12、在海面平静状态,水平极化波引起的海浪干扰杂波最小。垂直极化波 利用 10cm 波长的垂直极化波抑制海浪干扰。圆极化波 圆极化波可以较好的抑制雨雪干扰2.5 雷达接收机1)接收机的组成及各部分作用.1 变频器作用是把雷达超高频回波信号变成频率较低的中频回波信号。船用雷达接收机的中频一般为 30MHz 或 60MHz。.2 中频放大器把微弱的中频回波信号不失真的放大十几万倍,然后送去检波.3 检波器把经过放大后的中频回波信号去掉中频成分,取出包络,变成视频脉冲信号。4 辅助电路增益控制电路(Receiver Gain Control)作用:改变接收机中放的增益(放大倍数) ,实现对回波强度的控制;

13、海浪干扰抑制电路(Anti-Clutter Sea Control)作用:抑制海浪的干扰;自动频率控制电路(Auto Frequency Control)作用:自动控制本机振荡器的频率,使混频器输出稳定的中频信号,显示屏上回波稳定清晰。2)接收机的主要技术指标1 灵敏度(Sensitivity )表示:接收机接收微弱信号的能力;参数:最小回波信号功率(接收机门限功率)注意: Prmin 越小,接收机灵敏度越高,雷达作用 距离越远;f 表示接收机通频带宽度,其值越小, 则 Prmin 越小,接收机灵敏度越高。.2 通频带(Band Width)表示:接收机能有效放大的信号频率范围;参数:输入信号

14、电压放大倍数从中心频率 f0 的最大值 1 下降到 0.707 时两个对应频率之差。通频带宽捕获多,失真小灵敏度低,影响探测能力通频带窄捕获少,失真大灵敏度高,远距探测能力强3)接收机工作状态判断.1 调“增益”看噪声变化正常:顺时针调大“增益”旋钮,屏幕上出现噪声斑点;故障:无噪声斑点或很微弱。.2 从晶体电流看变频器的工作正常:晶体电流值在规定范围内;故障:无电流本机振荡器已坏;电流偏小本机振荡器工作不正常。注意:有晶体电流只能说明晶体和本机振荡器是工作的,不能说明一定有回波输入。2.6 雷达显示器(1)主要技术指标.1 平面位置显示器 PPI( Plane Position Indica

15、tor)极坐标表示,扫描中心代表天线位置;物标回波以距离扫描线上的加强亮点表示;回波亮点至扫描中心之间的距离代表物标距离;扫描线随天线同步旋转.2 技术要求距离:Rmin ,Rmax方位:0,360满足测量精度、图像分辨力等要求(2)雷达显示器的组成1 阴极射线管 CRT(Cathode Ray Tube)电磁式显象管:电子束聚焦和偏转都用管颈外的线圈产生的磁场实现的。阴极为信号极,加入负极性回波视频脉冲信号及各种刻度脉冲信号控制栅极加可调偏压(用面板上“亮度”钮控制)和正极性方波(称辉亮方波,用以控制阴极只在扫描持续期内发射电子) 。第一阳极加+600v 电压以加快电子速度。在聚焦圈中加聚焦

16、电流或在聚焦电极上加聚焦电压,实现电子束的聚焦。第二阳极加约+1000v 特高压,加快电子束的速度,轰击荧光屏。余辉时间:从电子束停止轰击到发光强度衰减到初始值的 1%的时间。船用雷达 CRT 的余辉时间一般为 68s ,属于长余辉 现代光栅扫描雷达则采用短余辉 CRT2 距离扫描电路(Range Sweep Circuit)延时线(Delay Line):用来调节扫描线的起始时间,使得扫描起点时刻和射频脉冲离开天线的时刻严格对应,以保证测距的准确。方波产生器:在经过延时的触发脉冲的控制下,根据不同的量程产生不同宽度的方形脉冲,以控制显示器的扫描电路同步工作。(3)光栅扫描原理1 径向圆扫描(

17、极坐标方式)特点:荧光屏上扫描线径向扫描的速率取决于量程的大小;扫描线旋转的速率取决于天线的转速;物标回波的强度取决于回波视频信号的幅度;缺点:物标回波及各种符号视频在屏幕上只能是天线每转一圈才能亮一下,整个屏面上亮度不一;容易丢失小目标;在常规雷达屏上标示其他符号十分麻烦、困难。2.7 雷达显示方式雷达显示方式的分类1 船首向上图像不稳相对运动显示显示特点:扫描中心代表本船位置,在屏上不动;船首线代表本船船首方向;固定物标与本船等速反向运动;船首线指向固定方位盘的零度;读取物标的相对方位本船转向时,船首线不动而物标回波反转,使得图像不清晰。显示优点:显示非常直观,便于判明目标船的位置;判断碰

18、撞危险方便,常用作观测瞭望。显示缺点:若需定位(测量真方位) ,须加上航向,使用不便在大风浪天气时,船首偏荡,图像模糊,测量误差大。2 真北向上图像稳相对运动显示显示特点:必须接入陀螺罗经的航向信号;扫描中心代表本船位置,在屏上不动;船首线代表本船船首方向;固定物标与本船等速反向运动;船首线指向航向值固定方位盘的零度代表真北;读取物标的真方位。本船转向时,船首线移向新航向值,而物标回波不动,图像清晰。显示优点:便于测量物标的真方位;图像稳定,显示清晰;在定位及多该向窄航道中航行使用方便。显示缺点:当航向在 090270 之间时,特别在 180 附近 ,观测不便,容易搞错物标位置,不利于避碰操纵

19、。3 航向向上图像稳相对运动显示显示优点:具有船首向上的直观显像,判明物标的位置;具有真北向上的图像稳定,直接读取真方位;在避碰、定位和导航中应用方便。真运动雷达显示方式的分类根据本船速度的输入源:计程仪真运动、模拟速度真运动根据输入速度的类型:对地真运动、对水真运动根据图像的指向:北向上真运动、船首向上真运动、航向向上真运动1 真北向上真运动显示显示特点:扫描中心在屏上按计程仪或模拟计程仪输入的速度沿着船首向(航向)移动;扫描中心的正上方代表真北,本船船首线指示航向;本船转向时,船首线移动,其他物标不动;其它运动物标按各自的航向、航速移动,固定物标静止不动。雷达屏幕上的图像显示的是相对静止的

20、画面,如同海图一般,但可以根据本船的位置作漫游,偏心显示可以使本船前方的区域更大。2 对水稳定真运动显示显示特点:速度输入是对水速度,航向是陀螺罗经航向;本船的船首线在航行中是稳定的;运动的物标按照它对水的速度和航向航行;随水漂流的物标(对水静止)在雷达屏上是不动的固定的物标(系留于地)在雷达屏上按照风流压的相反方向和速度移动运动物标(包括本船)的尾迹表示该物标的对水速度和航向。3 对地稳定真运动显示显示特点:速度输入由双轴多普勒计程仪输入对地速度;本船(扫描中心)在屏上将按实际的航迹向及对地速度移动。本船的航向(船首线指向)与航迹向不一致,有一个偏角,即风流压差角。固定的物标(系留于地)在雷

21、达屏上是不动的。运动的物标(包括本船)按照它对地的速度和航向航行;雷达屏上显示的所有的物标相对与大地的位置变化。比较及应用:在狭水道导航时用对地稳定真运动显示比较直观方便;在进行雷达标绘、计算及判断碰撞危险、采取避碰措施时用对水稳定真运动比较方便、准确3.1 雷达最大探测距离及其影响因素在标准大气折射条件下,考虑到物标的高度,船用雷达的最大探测距离为:H1 雷达天线高度 H2 物标高度3.2 雷达最大作用距离及其影响因素影响因素: (1)雷达技术参数: rmax 与 Pt 的四次方根成正比:加大发射机的发射功率,雷达最大作用距离增加,但不显著。 rmax 与 Prmin 的四次方根成反比:减小

22、接收机的门限功率,雷达最大作用距离增加,但不显著 rmax 与 GA 和 的平方根成正比:天线增益和工作波长对雷达的最大作用距离影响较大。(2)物标反射性能:物标反射雷达波性能的强弱显然影响雷达的最大作用距离,一般可用物标有效散射面积来表示。 物标几何尺寸大小的影响:物标的尺寸越大,雷达波束照射到的面积越大,回波越强。 物标形状、表面结构即入射波方向的影响 物标材料的影响 工作波长的影响 3cm 雷达的雨雪干扰比 10cm 雷达强很多。(3)海面镜面反射的影响(4)海浪干杂波扰的影响海浪干扰杂波的特点: 离本船越近,海浪反射越强;随着距离增加,海浪反射强度呈指数规律迅速减弱; 海浪回波在雷达荧

23、光屏上显示为扫描中心周围一片不稳定的鱼鳞状亮斑; 海浪回波强度与风向有关,本船上风舷的海浪杂波强,显示距离远;下风舷则弱,显示距离近; 大风浪时,海浪回波密集而变成分布在扫描中心周围的辉亮实体;若有幅度较大的涌浪,可见一条条回波带。雷达技术参数与海浪回波的关系: 工作波长:3cm 雷达受海浪影响比 10cm 雷达要大近 10 倍; 波束入射角:天线垂直波束越宽或天线高度越高,雷达波束对海浪的入射角越大,海浪回波越强; 雷达波的极化类型:水平极化天线比垂直极化减少海浪发射1/41/10; 脉冲宽度和水平波束宽度:两者宽度越宽时,海浪反射面积大,则海浪回波越强。3.3 雷达最小作用距离及其影响因素

24、雷达盲区:在雷达最小作用距离以内的区域结论: 雷达天线越低,垂直波束越宽,则 rmin2 越小,雷达探测近距离的性能越好。 一般取 rmin=maxrmin2,rmin23.4 雷达距离分辨力及其影响因素影响因素:发射脉冲宽度、接收机通频带及屏幕光点尺寸。.2 提高雷达距离分辨力的措施(1)使用窄脉冲;( 2)使用宽频带接收机;(3)使用较大屏幕的显像管;(4)聚焦良好;(5)使用近量程观测。IMO 关于船用雷达性能标准中距离分辨力的规定:用 2nmile 量程或更小量程,在量程 50100%的距离范围内,观测两个同方位的相邻小物标,它们能分开显示的最小间距应不大于 50m。3.5 雷达方位分

25、辨力及其影响因素影响因素:天线水平波束宽度、光点角尺寸、回波在屏幕扫描线上所处的位置。 天线水平波束宽度造成物标回波“角向肥大” ; 屏幕光点角尺寸造成物标回波边缘扩大光点角尺寸与其在扫描线上的位置有关2 提高雷达方位分辨力的措施(1)减小天线水平波束宽度;(2)良好聚焦,减小光点直径尺寸;(3)正确使用量程,尽可能使观测的回波显示 在 1/22/3L 区域(太靠近屏幕边缘不好) ;(4)适当降低亮度,增益,以减小回波亮点尺寸。IMO 关于船用雷达性能标准中方位分辨力的规定:用 1.5nmile 量程 2nmile 量程时,在量程 50100%的距离范围内,观测两个等距离的相邻点物标,它们能分开显示的最小方位间隔应不大于 2.5。3.6 雷达测距精度及其影响因素造成雷达测距误差的因素(1)同步误差原因:发射机电路及波导系统对发射脉冲的延时作用,造成扫描起始时刻超前于天线口辐射的时刻。特点:使得显示屏上的物标距离比天线口到物标的实际距离要大,形成固定的测距误差。解决方法:调整延时线抽头的位置,使扫描起始时刻等于发射机发射时刻。(2)距标测距误差原因:电路产生固定距标圈和活动距标圈的误差。

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 教育教学资料库 > 参考答案

Copyright © 2018-2021 Wenke99.com All rights reserved

工信部备案号浙ICP备20026746号-2  

公安局备案号:浙公网安备33038302330469号

本站为C2C交文档易平台,即用户上传的文档直接卖给下载用户,本站只是网络服务中间平台,所有原创文档下载所得归上传人所有,若您发现上传作品侵犯了您的权利,请立刻联系网站客服并提供证据,平台将在3个工作日内予以改正。