船用雷达详细介绍.ppt

《船用雷达详细介绍.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船用雷达详细介绍.ppt（41页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

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Radar Radio detection and ranging无线电探测和测距无线电探测和测距雷达：发射雷达：发射微波脉冲微波脉冲 探测探测目标回波目标回波 测定测定目标信息目标信息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）经计算得到：经计算得到：真速度真速度真航向真航向CPA（Closest Point of Approach)TCPA(Time to CPA)第一节第一节 雷达测距与测

2、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 (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探测目标的背面，因雷达不能探测目标的背面，因此目标的后沿是不可见的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、利用收发定向天线 ，只向一个方向发射雷

3、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播速度 C = 3102 m/

4、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第二二节节 雷雷达达基基本本组组成成、作作用用回波回波1、定时器、定时器（触发电路、同步电路等）（触发电路、同步电路等）：是雷达的

5、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，大功率射频脉冲送天线；发射时，关闭接收机，大功率射频脉冲送天线；接收时，接通接收机，微弱回波能量送接收机。接收时，接通接收机，微弱回波能量送接收机。一、基本组成

6、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（PP

7、I）。显示与测量目标，目标）。显示与测量目标，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、雷达单元构成二、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、中频电源现代雷达现

8、代雷达IBS的重要组成部分的重要组成部分定位、导航、定位、导航、避碰避碰雷达雷达罗经罗经计程仪计程仪GNSSAISECDIS主要传感器主要传感器三、雷达传感器与三、雷达传感器与IBS磁控管磁控管调制器调制器予调制器予调制器触发脉冲产触发脉冲产生器生器 门开关门开关特高压特高压至接收机至接收机特高压特高压电源电源收发收发开关开关至接收机至接收机至显示器至显示器 门开关发射开关延时开关脉冲调制器脉冲调制器雷达发射机雷达发射机来自电源来自电源发射机发射机至天线至天线低压低压电源电源触发脉冲触发脉冲产生器产生器予调制器予调制器磁控管磁控管调制器调制器一、组成部分及作用一、组成部分及作用第一节 雷达发射

9、机（Transmitter）二、发射机技术指标二、发射机技术指标S 波段：波段：10 cm; f=2 9003 100 MHz 如：如：3 050 MHzX波段波段 : 3 cm; f=9 0009 500 MHz 如：如：9 375 MHz2.脉冲宽度（脉冲宽度（）：发射脉冲的持续时间。）：发射脉冲的持续时间。Rmax 距离分辨率距离分辨率 海浪海浪/雨雪雨雪 杂波杂波 盲区盲区 3.脉冲重复频率（脉冲重复频率（F）：每秒钟发射的脉冲数）：每秒钟发射的脉冲数 500 4 000 Hz 1.工作频率（波长）工作频率（波长） ：超高频（正弦波）的频率范围：超高频（正弦波）的频率范围 天气好天气好

10、: X band; 天气坏天气坏(雨雨/雪雪) : S band一般一般= 0.041.2s随量程改变：近量程，窄脉冲；远量程，宽脉冲随量程改变：近量程，窄脉冲；远量程，宽脉冲随量程改变：近量程，高随量程改变：近量程，高F；远量程，低；远量程，低F周期周期T （=1/F） 根据量程需要选择时间基准根据量程需要选择时间基准即船用雷达即船用雷达 磁控管工作频率磁控管工作频率Tpptmt t= = 4.发射功率：指峰值功率，一般发射功率：指峰值功率，一般375 kW p 故障故障 R max 天线旁瓣干扰天线旁瓣干扰 tt: 前沿上升时间前沿上升时间 0.10.2 tf: 后沿下降时间后沿下降时间

11、0.20.4u: 顶部波动值顶部波动值 25%tu10.90.10trtfu脉冲波形脉冲波形3）二者关系）二者关系1）峰值功率）峰值功率 pt: 在脉冲持续时间内的平均功率在脉冲持续时间内的平均功率2）平均功率）平均功率 Pm: 一个脉冲重复周期内输出功率的平均值一个脉冲重复周期内输出功率的平均值5.脉冲波形：发射脉冲的包络脉冲波形：发射脉冲的包络理想脉冲理想脉冲: 矩形矩形实际波形实际波形:波形：波形：1）越接近矩形，能量越大，）越接近矩形，能量越大， 作用距离越远作用距离越远2）前沿越陡，测距精度越高）前沿越陡，测距精度越高3）后沿越陡，距离分辨力）后沿越陡，距离分辨力 越高越高4）顶部越

12、平坦，发射功率和）顶部越平坦，发射功率和 频率越稳定频率越稳定杂波杂波 阴极阴极作用空间作用空间谐振腔谐振腔阳极阳极磁控管结构磁控管结构输出环输出环三、磁控管振荡器三、磁控管振荡器1.作用：产生大功率超高频微波振荡（正弦波）作用：产生大功率超高频微波振荡（正弦波）2.组成：阴极和灯丝、阳极、输出耦合系统、磁铁组成：阴极和灯丝、阳极、输出耦合系统、磁铁3.工作条件：工作条件：1）灯丝加）灯丝加6.3 V交流电压，加热阴极使其发射电子交流电压，加热阴极使其发射电子2）阳阴极间加高压电场：阳极接地，阴极加万伏高压）阳阴极间加高压电场：阳极接地，阴极加万伏高压3）必须加永久恒定强磁场）必须加永久恒定强

13、磁场4）输出负载阻抗匹配，保证功率和频率稳定）输出负载阻抗匹配，保证功率和频率稳定4.磁控管的检查：磁控管的检查：万用表欧姆档测灯丝阻值：其阻值接近于万用表欧姆档测灯丝阻值：其阻值接近于0（几个欧姆）正常（几个欧姆）正常兆欧表检查阳阴极之间绝缘电阻：其值应大于兆欧表检查阳阴极之间绝缘电阻：其值应大于200 200 5.使用注意事项使用注意事项1）阴极充分预热）阴极充分预热35分钟，暂时不用只关高压分钟，暂时不用只关高压2）保护磁性，严禁敲打，铁磁物相距大于）保护磁性，严禁敲打，铁磁物相距大于10 cm3）防高压触电，防电磁辐射，带电检查需两人在场）防高压触电，防电磁辐射，带电检查需两人在场4）

14、波导天线连接要良好且水密防变形，禁拆波导开高压）波导天线连接要良好且水密防变形，禁拆波导开高压5）新管或长期不用（大于）新管或长期不用（大于6个月个月 ）的使用前应进行老练，）的使用前应进行老练， 防管内打火防管内打火老练方法：老练方法：1.只加灯丝电压工作半小时以上只加灯丝电压工作半小时以上2.加较低的高压工作一段时间（时间视具体情况定）加较低的高压工作一段时间（时间视具体情况定）3.如无打火现象，逐渐加高压到正常值如无打火现象，逐渐加高压到正常值通过收发箱内的表头或显示器上的磁控管电流指示判断通过收发箱内的表头或显示器上的磁控管电流指示判断 有有正常；无正常；无不正常不正常四、正常工作标志

15、四、正常工作标志五、性能检测五、性能检测1.磁控管工作是否正常磁控管工作是否正常2.性能监视器性能监视器1）查磁控管电流：）查磁控管电流：等于说明书规定值等于说明书规定值正常正常等于零等于零不发射不发射大于或小于规定值大于或小于规定值管子衰老或高压太高或太低管子衰老或高压太高或太低电表指针抖动电表指针抖动管内打火管内打火2）查输出有无：）查输出有无：拆开收发机波导接头，氖灯置于口端约拆开收发机波导接头，氖灯置于口端约1015 cm氖灯闪亮表明正常氖灯闪亮表明正常刻度刻度系统系统距离扫描距离扫描定时系统定时系统触发脉冲触发脉冲回波回波船首信号船首信号方位信号方位信号偏转线圈偏转线圈CRT阳极阳极

16、雷达雷达电源电源高压高压方位扫描方位扫描视频视频系统系统变压器变压器辉亮辉亮电路电路阴极阴极栅极栅极模拟系统模拟系统数字系统数字系统 一、模拟系统一、模拟系统2. 测方位误差的测定和校正：测方位误差的测定和校正：1）相对方位（舷角）误差相对方位（舷角）误差：艏线位置不正确：艏线位置不正确测定测定：用方位分罗经测物标真实相对方位（舷角），与雷达：用方位分罗经测物标真实相对方位（舷角），与雷达 测得的该物标的相对方位（舷角）比较测得的该物标的相对方位（舷角）比较校正校正：调整艏线延时：调整艏线延时2）船首线指零误差船首线指零误差：扫描线与天线旋转不同步：扫描线与天线旋转不同步测定测定：艏向上显示，艏线未对准固定方位圈的：艏向上显示，艏线未对准固定方位圈的0度，度， 当误差值超出当误差值超出 1时应进行调整时应进行调整校正校正：调整方位延时：调整方位延时