雷达知识点总结.docx

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雷达知识点总结

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〔TriggerCircuit〕

（2）作用：

每隔一定的时间产生一个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。

（3）

（4）发射机〔Transmitter〕

（5）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：

9300MHz—9500MHz〔波长3cm〕

S波段：

2900MHz—3100MHz〔波长10cm〕

（6）天线〔Scanner;Antenna〕

（7）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：

15—30r/min

（8）

（9）接收机〔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-RSwitch〕

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〔PowerSupply〕

作用：

把船电变化成雷达所需要的具有一定频率功率和电压的专用电源。

参数：

中频电源，频率：

400—2000Hz

2.1雷达中频电源设备

1〕雷达为什么使用专用电源

防止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=500Hz～4000Hz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3~5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：

9300MHz—9500MHz〔波长3cm〕

S波段：

2900MHz—3100MHz〔波长10cm〕

脉冲宽度〔PulseWidth〕脉冲宽度是指射频脉冲振荡持续的时间。

发射功率〔TransmittedPower〕峰值功率:

在脉冲持续期间的射频振荡的平均功率。

平均功率:

在脉冲重复周期内的输出功率的平均值

脉冲波形〔PulseWaveShape〕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〔RadioFrequencyPulseSpectrum〕

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1000～3000r/min的转速启动并驱动天线旋转。

4传动装置〔DrivingDevice〕即减速装置,保证天线以15～30r/min速度匀速转动。

5方位同步发送机〔BearingTransmitter〕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）与波导内外表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〔AntennaGain〕

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〔ReceiverGainControl〕

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；

海浪干扰抑制电路〔Anti-ClutterSeaControl〕

作用：

抑制海浪的干扰；

自动频率控制电路〔AutoFrequencyControl〕

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：

①Prmin越小，接收机灵敏度越高，雷达作用距离越远；

②△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〔BandWidth〕

表示：

接收机能有效放大的信号频率范围；

参数：

输入信号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〔PlanePositionIndicator〕

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〔CathodeRayTube〕

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6～8s，属于长