一次雷达的组成部件与工作方式
超声波雷达的结构与原理
超声波雷达的结构与原理超声波雷达（Ultrasonic Radar）是一种通过发送超声波信号并接收回波来探测和跟踪物体的雷达系统。
它通常由超声波发射器、接收器、信号处理器和显示器组成。
下面我将详细介绍超声波雷达的结构与原理。
超声波发射器是超声波雷达的核心组成部分之一，它通常由压电陶瓷或齿轮电机驱动的振动器构成。
振动器将电能转化为机械振动，并产生超声波信号。
超声波信号的频率通常在20kHz至200kHz之间，这个范围内的声波频率对人类听力没有明显影响，因此超声波雷达可以在不引起干扰或不被察觉的情况下工作。
超声波信号从发射器发出后，会沿着设定的方向传播，并遇到物体时部分能量会被物体反射出来。
接收器的作用是将被接收到的超声波信号转化为电信号，以便后续的信号处理。
接收器一般也使用压电陶瓷构成的部件，当超声波信号到达时，它们会产生电压，将机械能转化为电能。
超声波雷达中的信号处理器起着关键作用，它用于处理接收到的电信号。
信号处理器通常包括滤波、放大、时域和频域分析等功能。
首先，滤波器能够去除噪声和干扰，使得接收到的信号更加清晰。
其次，放大器将弱的电信号放大，以增加信号的强度，提高系统的灵敏度。
最后，时域和频域分析则是对接收到的信号进行进一步的处理和解析，以得到有关目标物体的信息。
为了更直观地显示探测结果，超声波雷达通常还配备有显示器。
显示器可以将处理后的信号转化为可视化的图像或数字数据，供操作人员进行分析和判断。
常见的显示方式包括数字显示、波形显示和图像显示等。
超声波雷达的工作原理基于声音在空气中传播的特性。
当超声波信号发射器发出超声波时，这些声波会在空气中以声速传播。
当声波遇到物体时，一部分声波会被物体反射回来，成为回波。
超声波雷达接收器会接收这些回波，并由信号处理器进行处理和解析。
根据超声波信号的发射和接收时间，我们可以计算出物体与雷达系统的距离。
速度等信息。
根据声波传播的速度和回波的时间差，我们可以将声波信号的时差转化为距离差，从而确定目标物体的距离。
雷达原理及测试方法
雷达原理及测试方案1雷达组成和测量原理雷达(Radar)是RadioDetectionandRanging的缩写，原意“无线电探测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。
现代雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。
1.1雷达组成1.2雷达测量原理1)目标斜距的测量图3雷达接收时域波形在雷达系统测试中需要测试雷达到目标的距离和目标速度，雷达到目标的距离是由电磁波从发射到接收所需的时间来确定，雷达接收波形参见图3，雷达到达目标的距离R为：R＝0.5×c×tr式（2）式中c=3×108m/s，tr为来回传播时间2)目标角位置的测量目标角指方位角或仰角，这两个角位置基本上是利用天线的方向性来实现。
雷达天线将电磁能汇集在窄波束内，当天线对准目标时，回波信号最强。
回波的角位置还可以用测量两个分离接收天线收到信号的相位差来决定。
3)4)max t e min式中Pt 为发射机功率，G为天线增益，Ae为天线有效接收面积，σ为雷达回波功率截面积，Smin为雷达最小可探测信号。
雷达方程可以正确反映雷达各参数对其检测能力影响的程度，不能充分反映实际雷达的性能。
因为许多影响作用距离的环境和实际因素在方程中没有包括。
1.4雷达分类军用雷达主要分类：不能满足复杂雷达信号测试需求。
更为重要的是，雷达在实际工作过程中接收到的信号并不是纯净的发射回波，它包含各种杂波和多普勒效应，特别是在地形复杂或海面各种时，接收机接收到的杂波比需要探测的物体回波大的多，而这一切目前没有通用测量设备来生成雷达接收机所接收到的实际波形。
因此各个雷达研制单位投入大量人力、物力研制各种雷达模拟器，但这些模拟器往往受各种设计因素影响，只是实际雷达波形的简化，并只考虑到典型的应用，对复杂的应用环境无法模拟。
这样无法及时发现雷达研制和使用过程中问题和隐患。
天气雷达的基本工作原理和参数
WSR-
88
D
基 本 数 据 产 品
相对于风暴的 平均径向速度产品图(SRM)
与基本速度产品类似，只不过减去了由风暴 跟踪信息(STI)识别的所有风暴的平均运动速 度， 或减去由操作员选定的风暴运动速度。
(a)
(b)
（a）3.4度仰角
（b）14.9度仰角
2004年4月23日 长沙12:37时风暴相对径向速度图 (基本速度减去风暴的平均移动速度后得到的)
主用户处理器子系统（PUP）
• 多屏、多画面显示气象应用产品图形图 像功能 • 具有放大、动画、叠加等多种图像显示 功能 • 通过人机交互方式设置系统运行模式和 产品生成
多普勒天气雷达的产品介绍
新一代天气雷达系统的产品应用可 分为四类： 1. 基本数据产品 2. 物理量产品 3. 风场反演产品 4. 强天气自动识别和跟踪产品
2001年8月7日14:45反射率因子剖 面产品 (上海)
组合反射率因子 平均值产品图 (LRA)
2001年8月7日 15:26 中层（上图12~33 千英尺）和低层 （下图从地面到 12千英尺）
2010年8月7日15:02弱回波区产品图也 称为反射率因子多层透视图(上海)
风暴跟踪信息产品（STI）
常规天气雷达仅能提供反射率 因子资料。多普勒天气雷达将提供 两种附加的基本资料，径向速度和 速度谱宽，它们将增强对强风暴的 探测能力，也能改进对中尺度和天 气尺度系统的预报。
多普勒效应 多普勒效应是奥地利
物理学家 J.Doppler1842年 首先从运动着的发声 源中发现的现象，定 义为“当接收者或接 收器与能量源处于相 对运动状态时，能量 到达接收者（器）时 频率的变化”。
窄波束低旁瓣的天线
(完整版)雷达组成及原理.doc
雷达的组成及其原理课程名称：现代阵列并行信号处理技术姓名：杜凯洋学号： 2015010904025教师：王文钦教授一．简介雷达（ Radar，即 radio detecting and ranging），意为无线电搜索和测距。
它是运用各种无线电定位方法，探测、识别各种目标，测定目标坐标和其它情报的装置。
在现代军事和生产中，雷达的作用越来越显示其重要性，特别是第二次世界大战，英国空军和纳粹德国空军的“不列颠”空战，使雷达的重要性显露的非常清楚。
雷达由天线系统、发射装置、接收装置、防干扰设备、显示器、信号处理器、电源等组成。
其中，天线是雷达实现大空域、多功能、多目标的技术关键之一；信号处理器是雷达具有多功能能力的核心组件之雷达种类很多，可按多种方法分类：（1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。
（2）按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。
（3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。
（4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。
（5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。
二.雷达的组成（一）概述1、天线：辐射能量和接收回波（单基地脉冲雷达），（天线形状，波束形状，扫描方式）。
2、收发开关：收发隔离。
3、发射机：直接振荡式（如磁控管振荡器），功率放大式（如主振放大式），（稳定，产生复杂波形，可相参处理）。
4、接收机：超外差，高频放大，混频，中频放大，检波，视频放大等。
（接收机部分也进行一些信号处理，如匹配滤波等），接收机中的检波器通常是包络检波，对于多普勒处理则采用相位检波器。
5、信号处理：消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目标产生的回波信号，通常在检测判决之前完成（ MTI，多普勒滤波器组，脉冲压缩），许多现代雷达也在检测判决之后完成。
6、显示器（终端）：原始视频，或经过处理的信息。
7、同步设备（视频综合器）：是雷达机的频率和时间标准（只有功率放大式（主振放大式）才有）。
雷达基础的工作原理
雷达基础的工作原理
雷达的基本工作原理是利用电磁波的特性来探测和定位目标物体。
核心原理包括发射、接收和信号处理三个过程。
1. 发射：雷达系统发射器产生一束窄带宽的电磁波，并将其发射到空间中。
这些电磁波会以一定的速度传播，通常是光速。
2. 接收：当发射的电磁波遇到目标物体时，部分电磁波会被目标物体反射，形成回波。
雷达系统的接收器会接收到这些回波信号。
3. 信号处理：接收到的回波信号经过放大、滤波等信号处理步骤后，被转换为数字信号进行数据分析。
通过分析回波信号的时间延迟、频率差异等特征，可以确定目标物体的距离、速度、方位角等信息。
雷达系统可以利用这一工作原理，实现各种功能。
例如，天气雷达可以探测到降雨物体，航空雷达可以监测飞行器的位置，车载雷达可以帮助驾驶员检测前方障碍物等。
基于雷达的工作原理，各种高级技术和算法也得以发展，提高雷达系统的性能和功能。
天气雷达的基本工作原理和参数-168页文档资料
常规天气雷达仅能提供反射率 因子资料。多普勒天气雷达将提供 两种附加的基本资料，径向速度和 速度谱宽，它们将增强对强风暴的 探测能力，也能改进对中尺度和天 气尺度系统的预报。
体扫模式 (VCP:Volume Cover Pattern） 扫描方式确定一次体积扫中使用多少个仰角，
而具体是哪些仰角则由体扫模式来规定。WSR-88D 可有20个不同的VCP，目前只定义了其中的4个： VCP11 -- VCP11（scan strategy #1，version 1） 规定5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。 VCP21 -- VCP21（scan strategy #2，version 1） 规定6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。 VCP31 --- VCP31 （scan strategy #3，version 1）规定10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。 VCP32 --- VCP32（scan strategy #3，version 2）确定的10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。 不同之处在于VCP31使用长雷达脉冲而VCP32使用 短脉冲。 WSR-98D未定义VCP32。
自相干多普勒天气雷达结构框图
全相干多普勒天气雷达结构框图
fo 发射脉冲的载频 fd 多普勒频率
发射频率 Vs 多普勒频移
发射频率 多普勒频移
中国新一代天气雷达系统简介
• 1、雷达数据采集系统（RDA） • 2、雷达产品生成子系统（RPG） • 3、主用户处理器子系统（PUP）
激光雷达的构成和零部件
激光雷达的构成和零部件
激光雷达是一种利用激光进行距离测量的设备，其构成主要包括光源、发射器、接收器、处理器和数据存储器等部分。
光源是激光雷达的核心部件，通常采用气体激光器、半导体激光器或固体激光器等。
激光器的发射器将激光束发射出去，通过接收器接收返回的反射光，然后传输到处理器进行数据处理和分析。
接收器是激光雷达的另一个重要组成部分，其主要功能是接收反射回来的激光信号。
接收器通常由光电二极管、光电倍增管或光探测器等组成，可以将接收到的光信号转化为电信号，然后送入处理器进行处理。
处理器是激光雷达的核心部件，负责对接收到的激光信号进行处理和分析，并将数据输出到数据存储器中。
处理器通常采用数字信号处理器(DSP)、嵌入式处理器或计算机等，具有高速处理、分析和存储数据的功能。
数据存储器是激光雷达的另一个重要部分，用于存储处理器处理后的数据。
数据存储器通常采用内存、硬盘或闪存等，具有存储大量数据的能力。
综上所述，激光雷达的构成和零部件是一个相互协作的系统，每个部分都发挥着重要的作用，共同实现激光雷达的测量和分析功能。
- 1 -。
《现代雷达技术》课件
模拟雷达阶段主要集中在20世纪50年代 ，该阶段的雷达系统采用模拟电路，功 能较为简单。
数字化雷达阶段开始于20世纪70年代， 该阶段的雷达系统开始采用数字信号处 理技术，提高了雷达的性能和精度。
接收机
接收机是雷达系统的另一重要 组成部分，负责接收和处理回
波信号。
接收机的性能指标包括灵敏度 、动态范围、抗干扰能力等， 直接影响雷达的检测精度和可
靠性。
常见的接收机类型包括超外差 式和直接变频式等，根据雷达 系统的需求选择合适的接收机 类型。
接收机的设计需考虑噪声抑制 、信号处理和稳定性等问题， 以确保接收机能够提供高质量 的回波信号。
《现代雷达技术》ppt课件
contents
目录
• 雷达技术概述 • 现代雷达技术发展历程 • 现代雷达系统组成与工作原理 • 现代雷达的主要技术特点 • 现代雷达技术的应用实例 • 现代雷达技术的挑战与未来发展
01
雷达技术概述
雷达的定义与原理
雷达定义
雷达波传播方式
雷达是一种利用无线电波探测目标的 电子设备。
信号处理与数据处理
数据处理负责对目标数据进行进一步的分析和 处理，包括目标检测、跟踪、识别和多目标处
理等。
随着信号处理和数据处理技术的发展，现代雷达系统 不断引入新的算法和技术，以提高雷达的性能和功能
。
信号处理是雷达系统的关键环节，负责对回波 信号进行滤波、放大、变频和检测等处理，提 取出目标信息。
标速度。
合成孔径雷达
利用高速运动平台，通过信号 处理技术形成大孔径天线，提
高分辨率。
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一次雷达的组成部件与工作方式
1. 前言
雷达是一种常用的探测技术，能够探测目标物体的位置、速度和方向等信息。
本文将从一次雷达的组成部件、工作原理和应用等方面详细介绍雷达相关知识。
2. 一次雷达的组成部件
2.1 发射机
一次雷达的发射机含有发射电源和雷达发射天线，主要负责产生和发送雷达信号。
2.2 天线
雷达天线有接收天线和发射天线，接收天线主要用于接收回波信号，发射天线则产生雷达信号。
2.3 接收机
一次雷达的接收机主要功能是接收回波信号，并将该信号进行处理。
2.4 信号处理器
信号处理器是一次雷达中的关键部件，用于处理接收到的雷达信号，提取目标物体的相关特征，并进行目标识别和跟踪等功能。
2.5 显示器
一次雷达的显示器负责将目标物体的位置、速度和方向等信息进行显示，便于用户进行实时的数据处理和分析。
3. 一次雷达的工作原理
一次雷达系统的工作过程主要包括发射、回波接收、信号处理和目标显示等流程。
3.1 发射
在一次雷达工作过程中，发射机产生一定的射频信号，并将其输出到发射天线上，通过天线进行辐射。
3.2 回波接收
当雷达信号遇到目标物体时，一定部分能量会被目标物体所吸收，其余部分则会被目标物体反射回来，形成回波信号。
接收天线会接收到回波信号并将其传输到接收机。
3.3 信号处理
接收机接收到回波信号后，需要进行信号处理，包括放大、滤波、解调和调制等多个步骤。
信号处理器还需要从信号中提取有用的信息，如脉冲宽度、脉冲重复频率、脉冲相位和脉冲幅度等参数。
3.4 目标显示
信号处理器处理后的信号会传输到目标显示器，该显示器会将目标物体的位置、速度、方向和轨迹等信息进行显示。
4. 一次雷达的应用
4.1 军事应用
一次雷达是军事领域中广泛应用的技术之一，主要用于目标侦察、目标跟踪、武器控制和情报侦察等领域，能够提供与目标相关的位置、移动和警报等信息。
4.2 水文测量
一次雷达也可以用于水文测量领域，主要用于检测水位、水流和冰情等信息。
4.3 辐射防护
一次雷达也可以用于辐射防护领域，主要用于检测有害辐射和辐射源等信息，保障人员和环境的安全。
4.4 气象探测
一次雷达可以用于气象探测领域，主要用于检测气象信息，如降雨量、积雪深度、风速和风向等。
5. 总结
本文对一次雷达的组成部件、工作原理和应用等方面进行了详细介绍。
一次雷达是一种常用的探测技术，广泛应用于军事、水文测量、辐射防护和气象探测等领域。