雷达知识概括.docx

1、雷达知识概括第一章 基本工作原课第一节 测距测方位基本原理1测距a）利用电磁波特性：1）.直接传播（微波波段）2）.匀速传播（同一媒质中）3）.反射特性（在任何两种媒质的边界面）-图式（旧图式：变速运动怎样计算距离？匀速度怎样计算距离？匀速度计算距离需要怎样的物理性质保证？微波波段电磁波特性能够满足匀速度计算距离需要怎样的物理性质吗？b）计算公式:S = C( t2 - t1 ) / 2其中：S：目标和本船距离; t1 ：发射时刻; t2 ：接收时刻 ；C：电波速度；为300000公里/秒 为准确测量( t2 - t1 ) ，发射信号包络为矩形脉冲。-图式（旧图式：匀速度计算距离显然如上述。2

2、测向 天线为定向天线，只向一个方向发射，也只接收这个方向的目标回波，实现这个方向的测距。随着天波的转动，实现不同方向的测距。-图式（旧图式：尖锐辐射与很宽范围辐射是什么关系？同距离不同方向的目标不好识别。雷达测量对象：从测距测方位原理我们可以得出下列二点结论：1、 只能探测目标水面上部分的距离、方位及大致的形状。-图式（旧图式：水下声波传播很远，电磁波和光波很快衰减2、 只能显示物标当前的位置，不能显示物标的速度和加速度。-图式（旧图式：按照雷达距离计算公式，我们不能知道多普勒频率不能测量速度。再根据测向和雷达距离计算公式-显示物标当前的位置显然。电波反射特性-只能知道大致的形状 第二节 基本

3、组成及各部分作用-图式（旧图式：按照工作顺序讲，也就是-图式（旧图式1，-图式（旧图式2，-图式（旧图式3 .下列为电路顺序1）触发电路： 每隔一段时产生一个尖脉冲，同时送到发射机、接收机、显示器三部分，使它们同步工作。(触发电路决定工作开始的时间)-图式（旧图式3.3：发 射 机什么时候产生大功率，微波？2）发 射 机： 触发脉冲到来后，立刻产生一个大功率，微波波段，具有一定宽度的脉冲包络射频（雷达工作频率,微波波段）的信号。-图式（旧图式2.2：天线发射出去微波谁产生的呢？3）发收开关： 发射时；将发射机与天线接通，并将天线与接收机断开。 接收时；将发射机与天线断开，并将天线与接收机接通。

4、-图式（旧图式：又发射又接受怎样安排？4）天 线： 把发射机送来的微波能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时只接收从该方向反射的回波。-图式（旧图式1：根据雷达测向测距离原理，显然；天线是直接用来完成这个任务的。5）接 收 机： 将天线送来的回波信号，进行混频、放大、检波处理。得到表示目标大小的视频信号。-图式（旧图式2：天线送来的回波信号很微弱，怎么办？6）显 示 器： 在屏上扫描出一条径向亮线，用径向亮线上的加亮点或线段，来显示目标的距离，该扫描亮线随天线同步转动，扫描亮线与0刻度线用来显示目标的方位。-图式（旧图式3：接 收 机送来的回波信号，我们怎么看到？第三节 雷达发射机一、主要组成及

5、各部分作用讲解顺序-旧图式1、旧图式2、旧图式31：触发脉冲产生器： 相当于时钟电路，使雷达各部分同步工作。-图式（旧图式3：电能什么时候产生的呢？以什么为依据？-量程-脉冲重复周期2调制器及预调制器： 触发脉冲一到，预调制器输出具有一定宽度的小功率正方波，控制预调制器产生的方波的起始时刻，预调制器产生的方波控制调制器，使调制器产生大功率负高压脉冲。有的雷达没有预调制器，预调制器的功能由调制器完成。 所以；调制器是产生高压的部件。-图式（旧图式2：电能怎样产生的呢？-空度比3： 磁控营： 在调制器输出的负高压作用下，磁控营产生矩形调制的微波振荡脉冲.实现能量转换，调制器相当于高压电源。-图式（

6、旧图式1：天线发射出去微波谁产生的呢？能量转换怎样实现？电能-微波能磁控营基础知识：一般来说一个系统（不管是力学的、声响的还是电子的）有多个共振频率，在这些频率上振动比较容易，在其它频率上振动比较困难,共振是在共振频率上系统具有某种正反馈或放大选择性导致的。根据信号理论(傅里叶变换) 一个冲击脉冲，有很宽的频谱，频谱的宽度与脉冲宽度成反比。 一个10000伏特电压的冲击脉冲，作用在下列系统上，将产生什么现象？-图式（旧图式：一个冲击脉冲作用在共振频率的系统上将会怎样？5.2）：磁控营基本结构及工作原理 磁控营是实现微波振荡的元件，其结构、工作原理，与实际使用中的调试、维护等等事宜有关。下面我们

7、扼要介绍之。A：基本结构 阴极和阳极之间的空间, 称为空腔，空腔内为真空。空腔内,有永久磁铁提供的恒定磁场，如图示。-图式（旧图式：有共振频率的系统的空间在哪里？ 阴极内含有灯丝，加调制器送来的负高压前，灯丝先通电3min，用于加热阴极，阴极表面有氧化物涂层，加热使其产生自由电子，能量转换是自由电子完成的，没有3min加热，磁控管不能正常工作。-图式（旧图式：我们的任务是能量转换，自由电子做什么用？B：工作原理 调制器负高压脉冲一到，阴极和阳极之间激起微波振荡。-图式（旧图式：调制器负高压脉冲-相当于一个冲击脉冲阴极附件的自由电子，在飞向阳极过程中，由调制器提供的高压，使电子加速获得能量。 又

8、在恒定磁场的作用下，把自由电子获得的能量，传给微波振荡，也就是微波电磁场使电子减速，使原本微弱的微波振荡【电磁场】强大起来。-图式（旧图式：恒定磁场+自由电子-把能量送给微波振荡载波频率采用下列二种：S波段 （29003100）MHZ 10cm（波长）X波段 （93009500）MHZ 3cm（波长）-图式（旧图式：不同的磁控营，可以有二个共振频率-也就是载波频率5.4）：工作状态判断： 磁控管正常工作时，有稳定的阳极电流，所以；能够输出稳定的大功率微波，氖灯遇大功率微波辐射会发亮。 这样；我们可以采用氖灯法、电流观察法、雷达性能监视器三种方法来判断磁控管工作状态。 电流法：a）：电流值为规定

9、值，磁控管工作正常。否则为不正常。-图式（旧图式：有益电子到达阳极，说明书上有额定值 氖灯法：氖灯放在距收发机波导口1015（cm）处，若氖灯发亮，说明正常。不发亮，管子不工作。-图式（旧图式：氖是一种惰性气体，在一般情况下不与其他物质发生反应。氖激发后放电，氖在放电时发出橘红色辉光，大量应用于城市霓虹灯激发，是指原子在其它离子碰撞时，由较低的能级向较高的能级发生跃迁的过程。化学上的电离是指电解质在一定条件下（例如溶于某些溶剂、加热熔化等），电离成可自由移动的离子的过程。在电离前可能是不含有离子（例如氯化氢），也可能是尽管有离子，但是里面的离子不能自由移动（例如氯化钠固体）。 物理上的电离是指

10、不带电的粒子在高压电弧或者高能射线等的作用下，变成了带电的粒子的过程。例如地球的大气层中的电离层里的粒子就属于这种情况。电离层中的粒子在宇宙中的高能射线的作用下，电离成了带电的粒子。 雷达性能监视器 （后续章节介绍）-图式（旧图式：后续章节介绍5.5）：磁控管保存及使用： 由于磁化作用，磁控管保存有如下规定： 木箱内，磁控管离铁磁体至少10cm，二个磁控管之间至少距离20cm。备用磁控管应经常轮流使用。-图式（旧图式：磁化作用-在外磁场作用下，铁、镍等等内部小磁畴改变方向第四节 微波传输及天线系统天线系统由天线、驱动电机、传动装置、船首线电路、方位同步发送机、波导-图式（旧图式：天线定义+径向

11、园扫描显示和实际发射的关系,下列内容显然1)： 驱动电机 2)： 方位同步发送机3)： 船首线电路雷达波导由铜制成的内部空心外形为矩形的金属管，天线由窄边开缝波导构成，微波传输也由波导完成，所以；我们首先讲解波导。-图式（旧图式：微波传输，微波发射的基础，当然先讲。2波导1）：采用波导的原因： 天线发射与接收的信号，均为微波信号，微波信号不能用普通导线传输，这是因为微波信号频率太高的原因，下面我们分析之，并提出解决的方法。-图式（旧图式：麦克斯韦方程组-趋肤效应-图式（旧图式：热效应理论微波是一种电磁能。通过离子迁移和偶极子转动引起分子运动，产生热效应1】：离子传导机理13离子传导是电磁场中可

12、离解离子的导电移动，离子移动形成电流且由于介质对离子流的阻碍而产生热效应。2】：偶极子转动机理13介质是由许多一端带正电，一端带负电的分子(或偶极子)组成。偶极子随外加电场方向的改变而作规则摆动时受到干扰和阻碍，就产生了类似摩擦的作用，使杂乱无章运动的分子获得能量A: 趋肤效应： 由电磁场理论和天线理论知： 频率f上升，导致电流集中在表面，中心无电流，相当于导电体积减少，电阻上升，电阻热损耗上升，同时；使辐射增加，这就是所谓趋肤效应。所以不能采用普通导线。-图式（旧图式：电磁场理论和天线理论导体中出现自感电动势抵抗电流的通过。愈靠近导体中心处,受到外面磁力线产生的自感电动势愈大1：采用波导传输

13、信号： 雷达波导尺寸为3cm 、10cm二种。 采用波导后（见图），由电磁场理论知，电流在内表面，所以无辐射。 又由于，内表面的面积，比普通导线的面积大很多，所以电阻热损耗很小-图式（旧图式：再由电磁场理论麦克斯韦方程组-波导电流电场分布-计算得到电阻热损耗很小趋肤效应导体中的交变电流在趋近导体表面处电流密度增大的效应。在直长导体的截面上，恒定的电流是均匀分布的。对于交变电流，导体中出现自感电动势抵抗电流的通过。这个电动势的大小正比于导体单位时间所切割的磁通量。以圆形截面的导体为例,愈靠近导体中心处,受到外面磁力线产生的自感电动势愈大；愈靠近表面处则不受其内部磁力线消长的影响，因而自感电动势较

14、小。这就导致趋近导体表面处电流密度较大。微波是一种电磁能。通过离子迁移和偶极子转动引起分子运动，但不引起分子结构改变和非离子化的辐射能离子传导机理13离子传导是电磁场中可离解离子的导电移动，离子移动形成电流且由于介质对离子流的阻碍而以Q=I2R产生热效应。溶液中所有的离子均起导电作用，但作用大小与介质中离子的浓度和迁移率有关。因此，离子迁移产生的微波能量损失依赖于离子的大小、电荷量和导电性并受离子与溶剂分子之间的相互作用的影响偶极子转动机理13介质是由许多一端带正电，一端带负电的分子(或偶极子)组成。如果将介质放在两块金属板之间，介质内的偶极子作杂乱运动，当直流电压加到金属平板上，两极之间存在

15、一直流电场，介质内部的偶极子重排，形成有一定取向的有规则排列的极化分子。若将直流换成一定频率的交流电，两极之间的电场就会以同样频率交替改变，介质中的偶极子也相应快速摆动，在2450MHz的电场中，偶极子就以4.9109次/s的速度快速摆动。由于分子的热运动和相邻分子的相互作用，使偶极子随外加电场方向的改变而作规则摆动时受到干扰和阻碍，就产生了类似摩擦的作用，使杂乱无章运动的分子获得能量，以热的形式表现出来，介质的温度也随之升高-图式（旧图式：2： 采用波导的若干问题2）：波导不能进水，否则微波加热积水，使该处发热。在收发机入口处、波导接口处加入防水云母片。-图式（旧图式：微波-离子迁移和偶极子

16、转动3）：另由电磁场理论知：波导尺寸与电波波长成正比，损耗与电磁波的振荡模型有关。所以；3cm雷达采用波导，10cm雷达因波导太大改用同轴线。 -图式（旧图式：再由电磁场理论麦克斯韦方程组-波导尺寸4）： 收发机天线之间的波导管，总长度不宜超过20米，整个波导系统的弯头不 宜超过5个。 -图式（旧图式：再由电磁场理论麦克斯韦方程组-衰减-图式（旧图式： 天线由窄边开缝波导构成。这种天线，它辐射的电磁波，其空间分布是怎样的？ 下面；我们首先介绍天线方向性图这个基本概念，再介绍辐射电磁波的空间分布。-图式（旧图式：雷达天线辐射要求尖锐，什么叫尖锐？怎样实现？-辐射的电磁波空间分布3天线的方向性1）

17、：天线方向性图： 天线方向性图是表示辐射方向，与该方向辐射强度关系的图形。可用场强表示，也可用功率表示。雷达三维方向性图近似为细长的橄榄球。 场强图中，最大值的0.707们的二个线段的夹角；或功率图中，最大值的0.5倍的二个线段的夹角称半功点宽度。 方向性图可分为水平方向性图和垂直方向性图二种。-图式（旧图式：雷达原理中方向探测我们有辐射尖锐,到底多尖锐?天线辐射三维到底是什么样子?宽窄如何?2）：水平波束宽度?H 天线俯视图中，半功点宽度称为水平波束宽度。?H 船舶摇摆如果某天线只能发射或接收线极化波，则它是圆极化天线。若发射天线是圆极化，则接收天线也必须是圆极化的，而且两者的极化方向必须相

18、同（也叫做极化匹配）。 由于目前我国租用的国际通信卫星上的发射天线是右旋极化的，而自己发射的卫星是水平极化的，所以卫星电视地面接收天线一般都设计为能工作于圆极化和线极化两种状态，而在出厂时调为右旋圆极化。%-图式（旧图式：除了频率幅度等等,还有相位极化等等,每种雷达性能不同，涉及到得指标是不一样的。那些和船用雷达有关系?下面介绍极化-图式（旧图式：什么是极化?根据电磁场及天线理论:极化与衰减与反射是什么关系?4：极化电磁波中的电场矢量的方向，称为极化。船舶雷达极化有下列三种： 电场矢量沿水平方向振动的，称水平极化。 电场矢量沿垂直方向振动的，称垂直极化。 电波的电场矢量，作圆周旋转，称圆极化。

19、理论分析及实验表明： 海浪高0.25（m）；水平极化海浪干扰最小。规定X波段采用水平极化（包括雷达，航标） 。 海浪高抑制海浪干扰-图式（旧图式：第七节 雷达显示器要点：1：怎样计算出距离？2：怎样显示出距离？实际的目标P距离本船为L，电磁波传播速度为C显示的目标P距离荧光屏中心的距离为R，显示器扫描线的扫描速度为v，则：R/v=2L/C3：怎样显示出方位？4：怎样显示出机内产生的测量信号？-图式（旧图式：-图式（旧图式：第七节 雷达显示器1框图组成及基本原理径向园扫描的实现： 天线向某个方向发射，显示器的扫描线就向该方向扫描，这就是径向扫描。 天线转过一个小角度，向另外一个方向发射，显示器的扫描线也转过一个小角度，向对应的这个方向扫描，并随天线同步转动，这就是所谓的园扫描。二者合在一起，称为径向园扫描。-图式（旧图式：我