航空航天雷达基本工作原理

C = 300 m/ s
对应于1 nm(1852m) 距离， △t ＝12.35 μs
荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离
二. 雷达测方位原理
1、利用收发定向天线 ，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
2、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——天线的方向即目标的方向
雷达观测
“雷达”译自英文词汇——Radar
Radar—— Radio detection and ranging —— 无线电探测和测距
定义：雷达是一种通过发射电磁波和接收 目标反射回波，对目标进行探测和 测定目标信息的设备
雷达技术的发展
1886-1888赫兹(Germany): 实现了电磁波振荡、发射、接收。 1897 波波夫(Russian):提出了回声探测器－雷达的初始模型。
navigation system(Loran, GPS, ECDIS), 及自动船桥系统 Automatic bridge navigation system.
海上雷达的用途
航海雷达特点: 厘米波长（3厘米，10厘米） 微波脉冲发射——脉冲雷达
三个主要用途:
尽早发现目标
(1) 远距离探测
二、船用雷达单元构成：
1、三单元雷达： 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
2、二单元雷达： 天线收发机、显示器、中频电源
雷达目标
雷达所能发现的目标：
★ 船舶 ★ 岛屿（陆地） ★ 浮标 ★ 海浪杂波 ★ 雨雪、云雾杂波
目标信息
直接测得
相对位置（距离和方位）
经计算得到
第二节 雷达的基本组成、作用
5、接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合
显示器要求。
V 几十V
6、显示器：平面位置显示器（PPI）。计时及计算，将目标 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。
7、雷达电源：把船电变成雷达所需的中频交流电。 400 ~ 2000 Hz
触发器
天线
方位与 船首线
收发机
回波
显示器
ARPA
微波传输线 发射脉冲
天线
回波 T/R
发射机
触发器
接收机
电源 船电
显示器
回波 船首线 方位
T/R
Receiver
Transmitter
第二节 雷达的基本组成、作用
一、基本组成七部分及作用：
1、定时器（触发电路、同步电路等）：
是雷达的指挥中心，产生周期性的窄脉冲——触发脉冲
送：1）发射机：控制发射开始 2）接收机：控制近距离增益 3）显示器：控制计时开始
2、发射机：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
3、收发开关：
发射时，关闭接收机入口，大功率射频脉冲送天线； 接收时，关闭发射机通路，微弱回波能量送接收机。
4、天线：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 的雷达波（回波）送接收机。
(2) 无视线限制
测量目标参数
距离，方位，速度，航向，……
导航
(1) 避碰
(2) 定位
第一章 雷达基本工作原理
第一节 雷达测距与测方位原理
岛屿
本船
90°
245°
目标船
岛屿
海图平面
270
245
雷达不能“感知”目标的背面， 因此目标的后沿是不可见的.
量程: 12 nm
距离与方位测量
本船
目标
Δt＝123.5 μs 0 方向扫描
扫描线 HL
回波 (at 10 nm)
90 方位标志
EBL
180 雷达平面
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
固定距标圈 荧光屏边缘
第一节 雷达测距与测方位原理
一. 雷达测距原理
1、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
2、测距公式：R = 1/2·C × t
Δt ： 往返于天线与目标的时间
C: 电磁波在空间直线传播速度
真速度 真航向 CPA（Closest Point of Approach） TCPA（Distance to CPA）
雷达/ARPA、 ECDIS、GPS/DGPS 和自动舵等构成的综合船桥系统（IBS） 是未来主要的导航系统
1936沃森─瓦特 (England):制造对空警戒雷达-第一部实用军事 雷达
1936 德国“海军上将施佩尔伯爵”号战列舰装备舰载雷达-第一 部实用的舰载雷达
1938美国海军“New York” 巡洋舰XAF型雷达-第一部舰载对空 警戒雷达
1937英国科学家爱德华·鲍恩“安桑”式飞机-第一部机载雷达 After WWII 成为了发展快速的导航仪器。 中国:从发达国家引进技术。 现代雷达/ARPA: 具有计算机, 构成组合导航 integrated