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1、雷达原理与系统教学课件下载雷达原理与系统教学课件下载-样章样章.ppt四、雷达的作用原理四、雷达的作用原理由雷达发射机产生的电磁波经收发开关后传输给天线，由天线将此电磁波定向辐射于大气中。电磁波在大气中以近光速传播，如目标恰好位于定向天线的波束内，则它将要截取一部分电磁波。目标将被截取的电磁波向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接受方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，经传输线和收发开关反馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。2021/6/71常规雷达工作流程常规雷达工作流程2021/6/72多普勒雷达工作流程多普勒雷达工作流程2021
2、/6/73 1. 2 雷达目标位置的测量雷达目标位置的测量 电磁波的速度（电磁波的速度（v）=光速（光速（c）.目标物的位置：方位角、水平距离、高度目标物的位置：方位角、水平距离、高度电磁波在传播过程中遇到目标产生二次散射，是雷达发现目标电磁波在传播过程中遇到目标产生二次散射，是雷达发现目标的物理基础。的物理基础。电磁波在均匀介质中的匀速直线传播，是雷达测定目标距离的电磁波在均匀介质中的匀速直线传播，是雷达测定目标距离的物理基础。物理基础。雷达定向发射和接收电磁波，是雷达测定目标角位置的物理雷达定向发射和接收电磁波，是雷达测定目标角位置的物理基础。基础。目标回波的多普勒效应，是雷达测定目标速度
3、的物理基础。目标回波的多普勒效应，是雷达测定目标速度的物理基础。2021/6/74一、测距原理一、测距原理一、测距原理一、测距原理测距物理基础：目标反射测距物理基础：目标反射; 等速直线传播等速直线传播.用脉冲测距法：测的是水平距离用脉冲测距法：测的是水平距离R.2R = C tt电波在电波在RD与目标间往返传播时间与目标间往返传播时间; C=3108 m/s .式中:R=C/2 tR 雷达天线目标2021/6/75距离的单位：距离的单位：国内常用国内常用:“Km:“Km（千米）或（千米）或“m”“m”国外常采用国外常采用: :“mile“mile（英里）（英里）” “ft” “ft英尺英尺”
4、、 “ nmile “ nmile（海里）（海里）” 或或“yd”“yd”（码）（码）换算关系：换算关系：1000yd=3000ft=0.914km0.568mile 1000yd=3000ft=0.914km0.568mile 1nmile=1.853km1nmile=1.853km2021/6/76二、测方位原理二、测方位原理二、测方位原理二、测方位原理目标方位角：目标方位角： 指指真北真北与雷达和目标联与雷达和目标联线在水平面上投影的夹角。线在水平面上投影的夹角。即斜距即斜距R在水平面上的投影在水平面上的投影OB与正北（真北）之间的与正北（真北）之间的夹角。夹角。RD测方位物理基础测方位
5、物理基础直线传播（微波）直线传播（微波）天线定向收、发天线定向收、发2021/6/77RDRD天线是一种定向天线。所以天线的方向始终要对准目标天线是一种定向天线。所以天线的方向始终要对准目标物。物。 这就需要显示器上的扫描线必须与天线旋转同步，这就需要显示器上的扫描线必须与天线旋转同步，即扫描线方向即扫描线方向= =天线方向天线方向 、扫描线方位扫描线方位= =回波方位回波方位 。要实。要实现这个目标现这个目标雷达的标定雷达的标定找到二者的起始位置的参找到二者的起始位置的参考点考点真北方向。真北方向。角度采用角度采用度度或或密位密位表示表示, 其关系为其关系为：360度度=6000密位密位 1
6、度度=16.7密密位位国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为：国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为： 1弧度弧度=57度度= 1000毫弧度毫弧度 1毫弧度毫弧度=0.057度度2021/6/78注意：关于真北的概念及三北方向注意：关于真北的概念及三北方向*我国通用的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称为真北方向、磁北方向和轴北方向，即三北方向。 1真子午线方向： 通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向，即真北方向。它是通过天文测量或用陀螺经纬仪测定的。2021/6/792磁子午线方向： 通过地球表面某点的磁子午线的切线方向称通过地球表面某点的磁
7、子午线的切线方向称为该点的磁子午线方向，即磁北方向。它是用为该点的磁子午线方向，即磁北方向。它是用罗盘仪测定的，磁针在地球磁场的作用下自由罗盘仪测定的，磁针在地球磁场的作用下自由静止时所指的方向即为磁子午线方向。静止时所指的方向即为磁子午线方向。2021/6/7103 3坐标纵轴方向：坐标纵轴方向： 在高斯平面直角坐标系在高斯平面直角坐标系中，中，其每一投影带中央子午线的其每一投影带中央子午线的投影为坐标纵轴方向，即轴投影为坐标纵轴方向，即轴北方向。北方向。若采用假定坐标系若采用假定坐标系则坐标纵轴方向为标准方向则坐标纵轴方向为标准方向。在同一投影带内，各点的坐在同一投影带内，各点的坐标纵轴线
8、方向是彼此平行的。标纵轴线方向是彼此平行的。2021/6/711三北之间的关系三北之间的关系三北之间的关系三北之间的关系* *12+A 三种方位角之间的关系三种方位角之间的关系 2021/6/712n n过过1 1点的真北方向与磁北方向之间的夹角称为点的真北方向与磁北方向之间的夹角称为磁偏角磁偏角，用，用表示。表示。过过1 1点的真北方向与坐标纵轴北方向之间的夹角称为点的真北方向与坐标纵轴北方向之间的夹角称为子午线收敛角子午线收敛角，用用表示。表示。 n n和和的符号规定相同：当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方的符号规定相同：当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向向东侧东侧时，时，和和的符号为的
9、符号为“”；当磁北方向或坐标纵轴北方；当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向向在真北方向西侧西侧时，时，和和的符号为的符号为“”。同一直线的三种。同一直线的三种方位角之间的关系为：方位角之间的关系为：n nA=+ A=+ =+A=+ A=+ =+12+A 三种方位角之间的关系三种方位角之间的关系 2021/6/713n n真北是通过地面或图面上某点指向北地极的方向，即经线（亦称子午线）所指的北，磁北则是通过地面或地图上某点指向北磁极的方向，由于磁极与地极并不完全一致，所以磁北方向与真北方向常有一定的夹角。这个夹角叫做磁偏角。n n由于多种因素的影响，各个地区磁偏角的大小常有不同。在一个地方用罗盘
10、确定方向时，必须根据当地的磁偏角予以订正。2021/6/714全国各城市的磁偏角全国各城市的磁偏角n n地名地名 磁偏角磁偏角 地名地名 磁偏角磁偏角 地名地名 磁偏角磁偏角 地名地名 磁偏角磁偏角n n漠河漠河 1100 1100 齐齐哈尔齐齐哈尔954 954 哈尔滨哈尔滨 939 939 长春长春 853 853 n n满洲里满洲里 840 840 沈阳沈阳 744 744 旅大旅大 635 635 北京北京 550 550 n n天津天津 530 530 济南济南 501 501 呼和浩特呼和浩特 436 436 徐州徐州 427427n n上海上海 426 426 太原太原 411
11、411 包头包头 403 403 南京南京 400400n n合肥合肥 352 352 郑州郑州 350 350 杭州杭州 350 350 许昌许昌 340340n n九江九江 303 303 武汉武汉 254 254 南昌南昌 248 248 银川银川 235235n n台北台北 232 232 西安西安 229 229 长沙长沙 214 214 赣州赣州 201 201 n n衡阳衡阳 156 156 厦门厦门 150 150 兰州兰州 144 144 重庆重庆 134134n n贵阳贵阳 117 117 遵义遵义 126 126 西宁西宁 122 122 桂林桂林 122122n n成都
12、成都 116 116 广州广州 109 109 柳州柳州 108 108 昆明昆明 100100 南宁南宁 050 050 湛江湛江 044 044 海口海口 029 029 拉萨拉萨 021021 珠穆朗玛珠穆朗玛 019 019西沙群岛西沙群岛010010曾母暗沙曾母暗沙 024( 024(东）东） 南沙群岛南沙群岛 035( 035(东）东） 乌鲁木齐乌鲁木齐 244( 244(东东) ) 东沙群岛东沙群岛 105 105 2021/6/715三、测速原理三、测速原理三、测速原理三、测速原理当目标相对于当目标相对于RD运动后，出现运动后，出现fD(回回波相对于发射波相对于发射ft 的频率
13、偏移的频率偏移)，此时，目，此时，目标相对于标相对于RD的径向速度为：的径向速度为：式中式中 VR目标与雷达的相对（径向）速度目标与雷达的相对（径向）速度 （m/s） RD工作波长（工作波长（m）fd 双程多普勒频率（双程多普勒频率（Hz）在海上在海上, 速度单位俗称为速度单位俗称为“节节 ”（1Kn）, 即即1 n mile / hv地平线地平线D02021/6/716两个概念：多普勒频移与径向速度两个概念：多普勒频移与径向速度1 1、多普勒频移：当目标物与雷达之间存在相对运、多普勒频移：当目标物与雷达之间存在相对运动时，接收到回波信号的载波频率相对于原来的动时，接收到回波信号的载波频率相对
14、于原来的发射的载波频率产生一个频率偏移，这个频率偏发射的载波频率产生一个频率偏移，这个频率偏移在物理学上称之为移在物理学上称之为多普勒频移多普勒频移2 2、径向径向速度：物体（目标）在观察着视线方向的速度：物体（目标）在观察着视线方向的速度。速度。2021/6/717NzRH地平线地平线h修正修正D 弯曲的地平线弯曲的地平线0P 四、目标高度测量四、目标高度测量四、目标高度测量四、目标高度测量例：飞机着陆例：飞机着陆Nz正北正北P目标目标R斜距斜距D水平距水平距H高度高度 方位角方位角仰角仰角测测R、 、 可定目标空间位置可定目标空间位置考虑到地平线上弯曲的，考虑到地平线上弯曲的，H 应予修正
15、。应予修正。hA-天线高度；天线高度； 地球曲率半径；地球曲率半径；R2/(2 )h修正修正= R2/17000 H= hA + Rsin + R2/17000 米米地球曲率补偿高地球曲率补偿高度度:地曲补偿地曲补偿2021/6/718收发开关天线功率放大器低噪声放大器本振混频器中频 匹配 放大器 滤波器第二检波器视频放大器显示器一一. 框图如下图：框图如下图： 1. 3 脉冲雷达的基本组成脉冲雷达的基本组成 天线伺服系统定时器调制器2021/6/719。发射机发射机产生的雷达信号(通常是重复的窄脉冲串)天线天线辐射辐射 到空间到空间。收发开关收发开关雷达工作时实现收发共用一个天线目标截获并反
16、射目标截获并反射一部分雷达信号雷达天线收集回波信号雷达天线收集回波信号接接 收机加以放大收机加以放大。如果接收机输出的信号幅度足够大，就说明目 标已被检测。雷达通常测定目标的方位和距离，但回波信号也包含目标特性 信息。显示器显示器显示接收机的输出，操纵员根据显示器的显示判断目标 存在与否，或者采用电子设备处理接收机的输出，以便自动判 断目标的存在与否，并根据发现目标后的一段时间内的检测建 立目标的航迹。使用自动检测和跟踪(ADT)设备时，通常向操 纵员提供处理后的目标航迹，而不是原始雷达检测信号。在某 些应用中，处理后的雷达输出信号可直接用于控制一个系统(如 制导导弹)，而无需操纵员的干预。2021/6/720部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
