1、第一章雷達基本工作原理第一章雷達基本工作原理 引言引言基本概念基本概念“雷達雷達”譯自英文詞匯譯自英文詞匯RadarRadar Radio detection and ranging無線電探測和測距無線電探測和測距定義定義：雷達是一種通過發射：雷達是一種通過發射電磁波電磁波和接收目標反射回和接收目標反射回 波，對目標進行探測和測定目標信息的設備波，對目標進行探測和測定目標信息的設備 雷達技術的發展雷達技術的發展1886-1888 Hertz(Germany): 實現了電磁波振蕩，發射，接收。實現了電磁波振蕩，發射，接收。1914 (American): 回聲探測器雷達的初始模型。回聲探測器雷達

2、的初始模型。 Marconi(Italy): 提出一個可實踐的雷達系統。提出一個可實踐的雷達系統。 1930 Blair: 脈沖回波測量（距離，方向）系統，基本雷達脈沖回波測量（距離，方向）系統，基本雷達.RCA Co.(American): 發明了機載雷達。發明了機載雷達。(America): “New York” 巡洋艦首先安裝艦載雷達。巡洋艦首先安裝艦載雷達。After WWII 成為了發展快速的導航儀器。成為了發展快速的導航儀器。 中國中國:主要從發達國家引進技術。主要從發達國家引進技術。現 代 雷 達現 代 雷 達 / A R P A : 具 有 計 算 機具 有 計 算 機 , 構

3、 成 組 合 導 航構 成 組 合 導 航 integrated navigation system(Loran, GPS, ECDIS), 及自動船及自動船橋系統橋系統 Automatic bridge navigation system.海上雷達的用途海上雷達的用途航海雷達特點航海雷達特點: 厘米波長（厘米波長（3厘米，厘米，10厘米）厘米） 微波脈沖發射微波脈沖發射距離，方位，距離，方位，速度，航向，速度，航向，測量目標參數測量目標參數(2) 無視線限制無視線限制(1) 遠距離探測遠距離探測盡早發現目標盡早發現目標三個主要用途三個主要用途: (1) 避碰避碰 (2) 定位定位導航導航第一

4、節第一節 雷達測距與測方位原理雷達測距與測方位原理方向掃描方向掃描量程量程:回波回波 (at 10 nm)t123.5 ss熒光屏邊緣熒光屏邊緣本船本船目標目標島嶼島嶼12 nm目標船目標船90245245EBL901802700方位標志方位標志海圖平面海圖平面雷達平面雷達平面Fig. 距離與方位測量距離與方位測量掃描線掃描線固定距標圈固定距標圈HL島嶼島嶼本船本船雷達不能雷達不能“感知感知”目標的背面，目標的背面，因此目標的后沿是不可見的因此目標的后沿是不可見的.如如t = 1s，則，則，R = 150 m；對應于；對應于1 nm 距離，距離， t 12.35 s1、利用收發定向天線、利用收

5、發定向天線 ，只向一個方向發射雷達波且，只向一個方向發射雷達波且 只接收此方向上的目標的反射回波只接收此方向上的目標的反射回波2、天線旋轉依次向四周發射雷達波，則可探知周圍、天線旋轉依次向四周發射雷達波，則可探知周圍 物標的方位物標的方位天線的方向即目標的方向天線的方向即目標的方向第一節第一節 雷達測距與測方位原理雷達測距與測方位原理熒光屏的單位長度：在不同量程代表不同的距離熒光屏的單位長度：在不同量程代表不同的距離一一. 雷達測距原理雷達測距原理2、測距公式：、測距公式：R = 1/2 C tt ： 往返于天線與目標的時間往返于天線與目標的時間C: 電磁波在空間直線傳播速度電磁波在空間直線傳

6、播速度 C = 3102 m/ s二二. 雷達測方位原理雷達測方位原理1、物理基礎：超高頻無線電波在空間直線傳播；、物理基礎：超高頻無線電波在空間直線傳播； 遇物標能良好反射遇物標能良好反射發射脈沖發射脈沖回波回波顯示器顯示器回波回波Fig1-2 (2) 發射機發射機接收機接收機電源電源船電船電船首線船首線 微波傳輸線微波傳輸線天線天線方位方位回波回波T/R觸發器觸發器TransmitterReceiverT/R天線天線收發機收發機顯示器顯示器ARPAFig1-2(1) 觸發器觸發器方位與方位與船首線船首線第二節第二節 雷達的基本組成、作用雷達的基本組成、作用1、定時器、定時器（觸發電路、同步

7、電路等）（觸發電路、同步電路等）：是雷達的指揮中心，產生周期性的窄脈沖是雷達的指揮中心，產生周期性的窄脈沖觸發脈沖觸發脈沖送：送：1）發射機：控制發射開始）發射機：控制發射開始 2）接收機：控制近距離增益）接收機：控制近距離增益 3）顯示器：控制計時開始）顯示器：控制計時開始2、發射機：、發射機：在觸發脈沖控制下產生周期性的大功率射頻脈沖在觸發脈沖控制下產生周期性的大功率射頻脈沖 微波脈沖、發射脈沖、雷達波微波脈沖、發射脈沖、雷達波3、收發開關：、收發開關：發射時，關閉接收機入口，大功率射頻脈沖送天線；發射時，關閉接收機入口，大功率射頻脈沖送天線；接收時，關閉發射機通路，微弱回波能量送接收機。

8、接收時，關閉發射機通路，微弱回波能量送接收機。一、基本組成七部分及作用：一、基本組成七部分及作用：4、天線：、天線：定向收發天線，將發射機送來的射頻脈沖聚成細束定向收發天線，將發射機送來的射頻脈沖聚成細束 集中向一個方向發射，并接收此方向物標反射回來集中向一個方向發射，并接收此方向物標反射回來 的雷達波（回波）送接收機。的雷達波（回波）送接收機。第二節第二節 雷達的基本組成、作用雷達的基本組成、作用5、接收機：、接收機：超外差式，將微弱回波信號放大千萬倍以符合超外差式，將微弱回波信號放大千萬倍以符合 顯示器要求。顯示器要求。 V 幾十幾十V6、顯示器：、顯示器：平面位置顯示器（平面位置顯示器（

9、PPI）。計時及計算，將目標）。計時及計算，將目標 回波按目標的實際距離和方位顯示在熒光屏上；回波按目標的實際距離和方位顯示在熒光屏上； 且配有測量系統供隨時測量。且配有測量系統供隨時測量。7、雷達電源：、雷達電源：把船電變成雷達所需的中頻交流電。把船電變成雷達所需的中頻交流電。 400 2000 Hz二、船用雷達單元構成：二、船用雷達單元構成：1、三單元雷達：、三單元雷達： 收發機（觸發電路、發射機、接收機、收發開關）收發機（觸發電路、發射機、接收機、收發開關） 顯示器、天線、中頻電源顯示器、天線、中頻電源2、二單元雷達：、二單元雷達： 天線收發機、顯示器、中頻電源天線收發機、顯示器、中頻電源雷達目標雷達目標雷達所能發現的目標：船舶船舶島嶼（陸地）島嶼（陸地）浮標浮標海浪雜波海浪雜波雨雪、云霧雜波雨雪、云霧雜波目標信息直接測得：直接測得：相對位置（距離和方位）相對位置（距離和方位）