雷达终端显示器
软件化、网络化的通用雷达光栅显示终端设计
１ 系 统体 系 结构 及 主 要优 点
充分 软 件 化 、 络化 雷 达 光栅 显示 终 端 的基 本 网 硬件 体 系结构 由 ２台 网络连 接 的高性 能通 用微 机 和 １个数 字化 控制 卡 与雷达 相 连 ， 图 １ 示 。其 中 ， 如 所
雷达 ；
为 了便 于 实 现雷 达 图像 的实 时 网络传 输 ， 照 仿 视频 和音 频信 息在 网络 传 输 时 的 数 据 帧方 式 ， 建 创 雷达 图像 的帧 结构 。雷 达 图像 的 １ 数据 包含 １ 帧 个 雷达 发射 脉 冲及相 应 回波 的全 部 信 息 ： 达 扫 描模 雷 式、 扫描 角 度 、 射 模 式 、 发 显示 模 式 、 示 参 数 、 显 回波 数据 格式 、 回波数 据 以及扩 展位 等 。这样 ， 雷达 回 把 波 信息 加工 为序 列 帧 结构 后 ， 有专 用 雷 达 光 栅 显 装 示 终端 运行 软件 的计 算机 从 网络接 口接 收序 列数 据
ｐ ｒ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｎ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ， ｇ ｌ ｙ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｎ ｅ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｓ ． ｏ ｔ ｎ ａ ｉ ｇ ｆ ｒ ｉ ｒ ｖ ｎ ｈ ｅ ｉ ｉ ｔ ａ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ａ ｄ ｒ ｄ ｃｎ ｈ ｏ ｔ ａ ｉ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｄ ｒ ｒ ｄ ｒｒ ｓ ｅ ｉ ｐ ａ ｄ ｓ ｌ ｙ ｔ ｒ ｉ ａ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ａ ； ａ ａ ａ ｔ ｒ ｄ ｓ ｌ ｙ； ｉｐ ａ ｅ ｍ ｎ ｌ
光 栅显 示终 端运 行软 件 的计算 机 收到这 序列 帧也 都
能 完全 复现 雷达操 控 手所 观察 的雷 达 画面 。采用 这
种 基 于数据 帧结 构 的雷达 光栅 显示 终端 最适 合 利用
雷达的基本组成
雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等组成。
雷达发射机产生辐射所需强度的脉冲功率，其波形是脉冲宽度为K而重复周期为T的高频脉冲串。
发射机现有两种类型：一种是直接震荡式（如磁控管振荡器），它在脉冲调制器控制下产生的高频脉冲功率被直接馈送到天线；另一种是功率放大式（主振放大式），它是由高稳定度的频率源（频率综合器）作为频率基准；在低功率电平上形成所需波形的高频脉冲串作为激励信号，在发射机中予以放大并驱动末级功放而获得大的脉冲功率来馈给天线的。
功率放大式发射机的优点是频率稳定度高且每次辐射式相参的，这便于对回波信号进行相参处理，同时也可以产生各种所需的复杂脉压波形。
发射机输出的功率馈送到天线，而后经天线辐射到空间。
脉冲雷达天线一般具有很强的方向性，以便集中辐射能量来获得较大的观测距离。
同时，天线的方向性越强，天线波瓣宽度越窄，雷达测向得精度和分辨力就越高。
常用的微波雷达天线是抛物面反射体，馈源放置在焦点上，天线反射体将高频能量聚成窄波束。
天线波束在空间的扫描常采用机械转动天线来得到，由天线控制系统来控制天线在空间的扫描，控制系统同时将天线的转动数据送到终端设备，以便取得天线指向的角度数据。
根据雷达用途的不同，波束形状可以是扇形波束，也可以是针状波束。
天线波束的空间扫描也可以采用电子控制的办法，它比机械扫描的速度快，灵活性好，这就是20世纪末开始日益广泛使用的平面相控阵天线和电子扫描的阵列天线。
前者在方位和仰角两个角度上均实行电扫描；后者是一位电扫描，另一维为机械扫描。
脉冲雷达的天线是收发共用的，这需要高速开关装置，在发射时，天线与发射机接通，并与接收机断开，以免强大的发射功率进入接收机把接收机高放混频部分烧毁；接收时，天线与接收机接通，并与发射机断开，以免微弱的接收功率因发射机旁路而减弱。
这种装置称为天线收发开关。
天线收发开关属于高频馈线中的一部分，通常由高频传输线和放电管组成，或由环行器及隔离器等来实现。
第6讲 雷达天线、雷达显示器
2.4 雷达显示器
雷达终端显示器主要包括：
距离显示器 B型显示器（平面显示器） E型显示器（高度显示器） 平面位置显示器 情况显示器和综合显示器
2.4.1 距离显示器
距离显示器主要显示目标距离，它可以绘出接收机输
出幅度和距离的曲线关系。
Ae a A
显然，波长一定时，天线增益与Ae和A都成正比。天线有效孔径体现为面积 的量纲，它与入射电磁波功率密度Pi相乘后即可得到天线的接收功率Pr， 即 Pr= Pi·Ae
2.3.1 天线的方向性和增益 3.天线辐射方向图 天线辐射的电磁能量在三维空间中的分布变时成相对（归一化）基础上 的曲线（曲面）时，称为天线辐射方向图，通常称为天线方向图。 天线方向图通常用 F ， 表示，θ和φ表示方位角和俯仰角，电场强 度记为E（ θ ， φ ），Emax为最大辐射方向上的电场强度，则有
E ex Ex ey E y
其中 Ex Exm cos t kz x
E y E ym cos t kz y
极化是指电场强度E的矢量端在空间固定点上随时间的变化所描绘的轨迹。 1.若矢量端轨迹是一条直线，称该波为线极化波。 2.若矢量端轨迹是圆，称该波为圆极化波。 3. 若矢量端轨迹为椭圆，称该波为椭圆极化波。
2.3 雷达天线 雷达天线的参数：
（1）增益：天线将辐射能量集中照射在某个方向的能力。增益与天线的孔
径面积成正比，与工作波长的平方成正比。 （2）天线的有效孔径面积：雷达天线接收时，其收集目标回波的能力用天 线的有效孔径面积表示。大的有效孔径面积等效于高的天线增益。 （3）方向性：天线都具有方向性，即天线向不同方向辐射的功率密度不同，
雷达终端显示的数字化设计
关 键 词 ：数 字化
反 异 步干扰
积 累压 缩
Ｐ １０ ４ Ｃ９５
１ 概 述
本 系 统 采 用 数 字 化 设 计 思 想 ， 充 分 利 用 当 前 较 为 先 进 的 器 件 ，其 中 有 高 性 能 的 Ｅ Ｘ Ｔ
ＰＩ Ｐ 显示 而言 ，对其进行 一定 探测 周期 的同一距 离单 元 的积 累是非 常必要 的 。 当然 ，该 积
累周期 也不 可能太多 ，否则会 造成在 积累 时间 内天线 转过 的角 度过大 。所 以要 选择 合适 积 累处理 周期 ；距 离上 ，在满足显 示精度 的情况 下 ，尽 可能 的选择 大的压 缩 比。 积 累压缩 处理 的顺序 ：按先 积 累后 压缩 的 原则进 行 进行 处理 。 积累采 用非 相关 积 累 ；
Ｏ八 一 科 技
雷 达 终 端 显 示 的 数 字 化 设 计
２ １
雷达终 端显示的数字化设计
向 琛 王 子 炜 巩 玉林
（ 国兵器 装 备 集 团成 都 火控 技 术 中心 成 都 ６ ７ ４） 中 １ １ ０
（ 八 一 总厂 电信 室 广 元 ６ ８ １ 零 ２ ０ ７）
反 异步噪声干扰 控制 和数据处理 部分 。
１ ． 反异 步噪声干 扰
反 异步噪声 干扰 ，就 是将 回波信息 中附带 的随机噪声 去掉 的过程 。假设 目标 的运 动速
度 为 ５ Ｏ ／，一个 Ｐ Ｆ脉 冲周期 为 ７ ０ ｓ ０ｍｓ Ｒ ０ ｕ ，则 经过 一个 周期 ，目标 运 动 的距 离 为 ０３ ｍ， ．５ 因此可 以认为 目标 位置不 变 。而 随机噪声 的位置是 随机 变化 的 ，利用这 一特性 ，将 回波进
雷达原理与系统
1、绪论
1.1 雷达的任务 1.2 雷达的基本组成 1.3 雷达的工作频率 1.4 雷达的应用和发展 1.5 电子战和军用雷达的发展
1.1 雷达的任务
1.1.1 雷达的任务
利用发射和接收电磁波信号的相关性，完成以下任务
1、发现目标，确定目标在空间中的位置、运动、航迹等 R,,,Vr
2、识别目标，确定目标性质（F/E，目标类型，目标形状/散射特性等）
n
1.1 雷达的任务
1.1.3 基本测量原理
雷达发射信号 s t A t A t , t r t e n r , c e T j t t t
At 发射信号振幅
n
At,t 发射天线方向图 最函 大数 A值[， 0]1
recttnTr, 脉冲串函r数 ect， t,1,0t,Tr脉冲重复周
举例：
fd
ttrt2Vr
2t
tr 2R0Vrt c
频率为10GHz的雷达，当目标径向速度为300m/s时，其多卜勒频率为
c f3 1 1 18 0 H m 0 0 /s z0 .0m 3 ,fd2 0 3 .0m m 0 3 /s0 2K 0Hz
1.1 雷达的任务
1.1.4 雷达的探测能力-基本雷达方程
主要工作频段：300MHz 18GHz(1m 2cm)
3 30MHz
战略预警超视距雷达
30 300MHz 米波远程预警雷达
300MHz
分米波/厘米波警戒/引导/制导
30GHz
火控/末制导雷达
30 300GHz 毫米波火控/末制导雷达
1.4 雷达的应用和发展
1.4.1 雷达的应用
军用雷达： 按照作用距离：远程预警雷达 R〉600km 中/近程搜索和警戒雷达 150km<R<600km 近程引导指示雷达 R<150km 按照功能/用途：警戒引导雷达 大范围发现目标/粗定位，不引导导弹/火力射击 制导火控雷达 小范围发现/跟踪目标，引导导弹/火力射击 精密跟踪雷达 对单个目标进行精确跟踪和火力打击 多功能雷达：同时具备上述多种功能和用途的雷达，如：SPY-1 特种雷达：具有特定功能的雷达：如：雷达高度表/雷达引信 按照装载平台： 星载雷达，弹载雷达，机载雷达，舰载雷达，车载雷达，背负雷达 按照技术体制：收发关系和位置 单基地/双多基地，非协同探测（PCL），MIMO 天线技术 单波束/多波束，机械/电/混合扫描， 发射/接收机技术 相参/非相参收发，捷变频，频率分集， 信号处理技术 MTI，MTD，PC，PD，SAR，ISAR，
民用航空机场塔台空中交通管制设备配置
民用航空机场塔台空中交通管制设备配置1 范围本标准规定了民用航空机场塔台空中交通管制(以下简称空管)设备的配置要求。
本标准适用于各类民用航空机场塔台的空管设备配置。
2 塔台空管设备配置的类别2.1 塔台空管设备配置的类别根据该塔台所在机场平均起降架次进行划分，见表1。
2.2 日平均起降加次是指现有统计的年实际起降架次的日平均值，对新、扩建塔台，应该是指预计五年内达到的最多起了降架次，或者应与机场总的要求一致。
3 配置原则3.1 塔台设备配置，应根据空管的需要，并考虑机场运行量的发展规模，做到保障安全，方便使用。
3.2 本标准规定为塔台空管设备的必需配置，设备的冗余备分各增加可根据需要考虑。
4 塔台管制室和设备室的一般要求4.1 塔台管制是实施塔台飞行管制的工作场所，塔台设备室是安置塔台有关空管设备的机房，二者可以合二为一，也可以根据需要分开。
4.2 机场内外的照明设备、反光装置和其他设施不应影响塔台管制员的观察，应尽量避免飞机滑行、起降时的噪音对塔台管制室工作环境的影响。
04.3 塔台管制室四周的玻璃窗应向外倾斜15左右，以避免对停机坪、跑道、滑行道和起降地带产生眩光，塔台外廊地面应低于塔台管制室地面1m以上，便于管制员向下、向外观察，0管制室的水平视解应为360。
4.4 塔台的位置应保证塔台管制员能看到全部跑道和滑行道。
4.5 塔台管制室四周的大玻璃分格不应妨碍管制员坐、立时的观察视线。
4.6 塔台管制室内应保持适当温度，以免四周玻璃上形成水汽或霜;北方机场的塔台管制室应采用双层玻璃，双层玻璃之间不应结露。
4.7 玻璃窗应配备特殊有色玻璃或能透视的遮阳窗帘。
4.8 塔台玻璃窗下端跟地板不应超过0.7m。
4.9 塔台屋顶支柱应采用最小的尽寸、最少的数目，支柱的位置不应影响管制员的主要观察方位。
4.10 塔台的屋顶应设置障灯，塔台应设备避雷系统。
4.11 设备室应根据有关规定和设备工艺要求进行设计，并配备必要的空调和不间断电源等设备。
《雷达原理与系统》PPT课件
W
G 发射天线增益
倍
Ar 接收天线有效面积（孔径）m2
工作波长 m
目标的雷达截面积 m2
R 雷达与目标之间的距离 m
Pr min 接收机灵敏度 W
未考虑因素：大气衰减与路径（多精径选，课件曲p率pt），目标特性与起伏
9
1.1 雷达的任务
举例：
某雷达发射脉冲功率为200KW，收发天线增益为30dB，波长0.1m，抗研究所 2014年2月
精选课件ppt
1
主要内容
1、绪论
2、雷达发射机
3、雷达接收机
4、雷达终端显示器与录取设备
5、雷达作用距离
6、目标距离的测量
7、目标角度的测量
8、目标速度的测量
精选课件ppt
2
主要内容
9、连续波雷达 10、脉冲多普勒雷达 11、相控阵雷达 12、数字阵列雷达 13、脉冲压缩雷达 14、双基地雷达 15、合成孔径雷达
收发信号载波频率的差（多卜勒频率）
举例：
fd
ttrt2Vr
2t
tr 2R0Vrt c
频率为10GHz的雷达，当目标径向速度为300m/s时，其多卜勒频率为
c f3 1 1 18 0 H m 0 0/s z0 .0m 3 ,fd2 0 3 .0m m 0 3 /s 0 2K 0Hz
精选课件ppt
8
灵敏度为-110dBm，不考虑大气损耗等，试求其对=1m2目标的最大作用
距离
1
Rm
ax
2
105 1032 0.12
4 3 1014
1
4
1
2 1023
4 3
4
100.786km
精选课件ppt
雷达原理复习总结
雷达原理复习要点第一章（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)：radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。
无线电探测和测距，无线电定位。
雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发觉目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获得目标信息。
从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获得这些信息？斜距R : 雷达到目标的直线距离OP方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或凹凸角。
2、目标距离的测量测量原理式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波来回于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒)距离测量辨别率两个目标在距离方向上的最小可区分距离ρr=cτ2最大不模糊距离3、目标角度的测量方位辨别率取决于哪些因素4、雷达的基本组成雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。
放射机：产生大功率射频脉冲。
收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与放射机和接收机连通之间的切换。
天线：将放射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。
接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。
显示器：显示目标回波，指示目标位置。
天线限制(伺服)装置：限制天线波束在空间扫描。
电源其次章1、雷达放射机的任务为雷达供应一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去2、雷达放射机的主要质量指标工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度3、雷达放射机的分类单级振荡式、主振放大式4、单级振荡式和主振放大式放射机产生信号的原理，以与各自的优缺点单级振荡式：脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。
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③ 距标形成电路 其包括固定距离刻度和移动距标的产生电路。固定距离刻度电路由
振铃电路、限幅放大器和刻度形成电路组成。
扫掠线的重要参数
扫掠线长度L：通常是扫掠线的长度为荧光屏直径值。 扫掠直线性：保证距离刻度的均匀。
方位扫描的基本原理
Hx=Kt sin θ Hy=Kt cos θ
在任意方向线性变化的磁场H, 能使电子束 在与该磁场垂直的方向进行扫掠, 从而形成 扫掠线。这个任意方向的磁场, 可以分解成 水平和垂直两个分量。
方位扫描的基本原理
为了产生式(4.3.2)所示磁场, 在X和Y偏转线圈上应加入
如下形式的电流:
0° 330°
30°
平面位置显示器 是二维显示器，
300° 270°
目标3
60° 近区地物 显示目标的斜距 回波 和方位两个坐标。
90° 采用平面上的亮
240° 210°
目标1
目标2 180°
150°
120°
点位置来表示目 标的坐标，属于 亮度调制显示器。
平面位置显示器
同距离显示器一样， PPI也 是采用扫描的方式来显示目 标信息, 除了距离向的扫描, 还有方位向的扫描，与距离 显示器不同，PPI采用磁偏 转示波器
平面位置显示器
H=Kt
F
根据方位扫描的方式不同, 平面位置 显示器主要有两种类型: 动圈式和定 圈式平面位置显示器。
动圈式平面位置显示器
动圈式平面位置显示器的方位扫描是靠偏转线圈与天 线同步旋转而形成的, 这种显示器的优点是线路比较简 单, 在常规雷达中得到广泛应用。 偏转线圈与天线同 步旋转需要一套随动系统, 而且传动机构比较复杂, 精 度也不够高, 所以在近年来的新型雷达中逐步被定圈式 平面位置显示器所代替。
工作 期 停止期
辉亮
匿 影
(b)
探测脉冲 锯齿波
辉亮信号 距离刻度 移动距标 回波信号
A型显示器的组成
触发 脉冲
方波 产生器
振铃 电路
锯齿电压 形成电路
限幅 放大
差分 放大器
刻度 形成
移动距 标形成
辉亮 放大
视频 放大器
回波 信号
① 扫掠形成电路 其主要由方波产生器、 锯齿电压形成电路和差分放大器组成。扫掠 形成电路形成锯齿扫掠电压波, 加在X偏转板上, 控制电子束从左到右扫掠。
预警雷达和精密跟踪雷达
➢ 在搜索状态截获目标，在跟踪状态监视目标运动规律和监视雷达系统的工作状态。
指挥控制系统
➢ 显示情报。 ➢ 综合显示：把多部雷达站的情报综合在一起，经过坐标系的变换和归一，目标数据
的融合等加工过程，在指挥员面前形成一幅敌我动态形势图像和数据。 ➢ 指挥控制显示：在综合显示的基础上显示我方的指挥命令。
iX=K′t sin θ iY=K′t cos θ
HX(iX)
也就是说, 锯齿扫掠电流ix和 0
重复周期
t
iy的振幅受天线轴角θ的正弦
和余弦函数的调制, 其扫描
HY(iY)
电流波形如图4.22所示。
0
t
天线旋转周期
扫掠电流的产生
两种方法：
1、先分解法 先产生与天线转角成正弦余弦关系的电压，然后用 这电压去调制锯齿波产生器。
根据完成的任务不同，可分为：
距离显示器 平面显示器 高度显示器 情况显示器和综合显示器 光栅扫描显示器
距离显示器是一维空间显示器，显示目标的斜 距坐标。用光点在荧光屏上偏转的振幅来表示 目标回波的大小。用光点偏离参考点的长度来 表示目标的距离。
距离显示器有三种基本类型： A型 J型 A/R型
H=Kt
F
动圈式平面位置显示器组成框图
方波 触发脉冲
辉亮
梯形 电压
锯齿 电流
i
偏转 线圈
U
随动 系统
天线方位
距离 刻度
回波信号
视放
混合
方位 刻度
天线方位
① 距离扫掠电路;
② 方位扫描系统;
③ 距离和方位刻度系统; ④ 回波和辉亮系统。
定圈式平面位置显示器
在定圈式平面显示器中, 相互垂直的X偏转线圈 和Y偏转线圈固定在管颈上, 不产生机械转动, 扫 掠线的转动是靠X和Y偏转线圈产生旋转式径向 扫掠磁场来实现的。可用图4.21来说明偏转线圈 产生旋转式的径向扫掠磁场的基本原理。
主波 回波 距离
主波 回波
回波 主波
A(a型)
J(型b)
A(/cR) 型
平面显示器是二维显示器，显示目标的斜距和方位两个 坐标。采用平面上的亮点位置来表示目标的坐标，属于 亮度调制显示器。
P显（极坐标） B显（直角坐标）
提供了360度范 围内全部平面 信息，所以也 叫全景显示器 或环视显示器， 简称PPI显示器 或P显
PPI
用于测高雷达和地形跟随雷达, 横坐标 表示距离，纵坐标表示仰角或高度
20km
仰
角
0km
0km
200km
斜距
高度显示器的两种型式
对显示器的主要要求
① 显示器的类型选择：根据显示器的任务和显示 内容选择
② 显示的坐标数量、种类和量程 ③ 对目标坐标的分辨力：显示器画面上两个相邻目
标的分辨力 ④ 显示器的对比度：图像亮度和背景亮度的比值 ⑤ 图像重显频率：为了使图像画面不致闪烁，要求
显示器的任务 显示器的种类 距离显示器 平面位置显示器
以光学图形、图像的表现形式，将 雷达探测到的目标信息通过视觉传 递给雷达操作者。
显示内容：包括目标的位置及其运 动情况，目标的各种特征参数等。 如目标高度、航向、速度、轨迹、 架数、机型、敌我属性
警戒雷达和引导雷达
➢ 发现目标和测定目标的坐标。 ➢ 根据目标回波的特点和变化规律来判别目标的性质（机型、架数等）。
重新显示的频率必须达到一定数值。20-30次/秒 ⑥ 显示图像的失真和误差 ⑦ 显示器的体积、重量、环境条件、电源电压及功
耗等要求
电子枪 偏转板 荧光屏
目的：产生一束具有一定速度的直 径很小的电子
加速：两个加速场 聚焦：利用非均匀电场
X 扫描
刻度 辉亮 移动距标
(a)
回波
X扫 描
重复周期
缺点：实现复杂，很少使用
2、 后分解法 先产生锯齿波，然后分解成正弦余弦分量
扫掠电流的产生
触发 脉冲
方波 产生器
锯齿 形成
振铃 电路
辉亮 放大
刻度 放大
混合器
回波
视频 放大
方位 刻度
天线方位
天线转角
功率 放大
(X)
②
电流 放大
①
③
双向
钳位
(Y) 电流 放大
双向 钳位
④
Kt sin 偏转线圈 X