船用雷达 详细介绍.ppt.ppt
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1、船舶导航雷达,第一章雷达基本工作原理,引言,Radar Radio detection and ranging,无线电探测和测距,雷达:发射微波脉冲 探测目标回波 测定目标信息,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:真速度真航向CPA(Closest Point of Approach)TCPA(Time to CPA),第一节 雷达测距与测方位原理,方向扫描,量程:,回波(10 nm),t123.5 s,荧光屏边缘,本船,目标,岛屿,12 nm,目标船,90,245,245,EBL,90,180,270
2、,0,方位标志,海图平面,雷达平面,Fig.距离与方位测量,扫描线,固定距标圈,HL,岛屿,本船,雷达不能探测目标的背面,因此目标的后沿是不可见的.,如t=1s,则,R=150 m;对应于1 nm 距离,t 12.35 s,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,第一节 雷达测距与测方位原理,荧光屏的单位长度:在不同量程代表不同的距离,一.雷达测距原理,2、测距公式:R=1/2 C t,t:往返于天线与目标的时间C:电磁波在空间直线传播速度 C=3102 m/s,二.雷达测方
3、位原理,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,发射脉冲,显示器,回波,Fig1-2(2),发射机,接收机,电源,船电,船首线,微波传输线,天线,方位,回波,T/R,触发器,Transmitter,Receiver,T/R,天线,收发机,显示器,ARPA,Fig1-2(1),触发器,方位与船首线,第二节 雷达基本组成、作用,回波,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
4、达波,3、收发开关:,发射时,关闭接收机,大功率射频脉冲送天线;接收时,接通接收机,微弱回波能量送接收机。,一、基本组成七部分及作用:,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。,第二节 雷达的基本组成、作用,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)。显示与测量目标,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 H
5、z,二、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,现代雷达IBS的重要组成部分定位、导航、避碰,雷达罗经计程仪GNSSAISECDIS,主要传感器,三、雷达传感器与IBS,第二章 船用雷达设备,一、组成部分及作用,第一节 雷达发射机(Transmitter),组成:脉冲调制器(预调制器、调制器)磁控管振荡器 电源(低压、高压),二、发射机技术指标,S 波段:10 cm;f=2 9003 100 MHz 如:3 050 MHzX波段:3 cm;f=9 0009 500 MHz 如:9 375 MH
6、z,2.脉冲宽度():发射脉冲的持续时间。,Rmax,3.脉冲重复频率(F):每秒钟发射的脉冲数 500 4 000 Hz,1.工作频率(波长):超高频(正弦波)的频率范围,天气好:X band;天气坏(雨/雪):S band,一般=0.041.2s,随量程改变:近量程,窄脉冲;远量程,宽脉冲,随量程改变:近量程,高F;远量程,低F,周期T(=1/F)根据量程需要选择时间基准,即船用雷达 磁控管工作频率,4.发射功率:指峰值功率,一般375 kW,p,故障,R max,天线旁瓣干扰,tt:前沿上升时间 0.10.2 tf:后沿下降时间 0.20.4u:顶部波动值 25%,3)二者关系,1)峰值
7、功率 pt:在脉冲持续时间内的平均功率,2)平均功率 Pm:一个脉冲重复周期内输出功率的平均值,5.脉冲波形:发射脉冲的包络,理想脉冲:矩形,实际波形:,波形:,1)越接近矩形,能量越大,作用距离越远,2)前沿越陡,测距精度越高,3)后沿越陡,距离分辨力 越高,4)顶部越平坦,发射功率和 频率越稳定,杂波,三、磁控管振荡器,第一节 雷达发射机(Transmitter),1.作用:产生大功率超高频微波振荡(正弦波),2.组成:阴极和灯丝、阳极、输出耦合系统、磁铁,3.工作条件:,1)灯丝加6.3 V交流电压,加热阴极使其发射电子,2)阳阴极间加高压电场:阳极接地,阴极加万伏高压,3)必须加永久恒
8、定强磁场,4)输出负载阻抗匹配,保证功率和频率稳定,4.磁控管的检查:,万用表欧姆档测灯丝阻值:其阻值接近于0(几个欧姆)正常,兆欧表检查阳阴极之间绝缘电阻:其值应大于200,5.使用注意事项,1)阴极充分预热35分钟,暂时不用只关高压,2)保护磁性,严禁敲打,铁磁物相距大于10 cm,3)防高压触电,防电磁辐射,带电检查需两人在场,4)波导天线连接要良好且水密防变形,禁拆波导开高压,5)新管或长期不用(大于6个月)的使用前应进行老练,防管内打火,老练方法:,1.只加灯丝电压工作半小时以上2.加较低的高压工作一段时间(时间视具体情况定)3.如无打火现象,逐渐加高压到正常值,通过收发箱内的表头或
9、显示器上的磁控管电流指示判断 有正常;无不正常,四、正常工作标志,第一节 雷达发射机(Transmitter),五、性能检测,1.磁控管工作是否正常,2.性能监视器,1)查磁控管电流:,等于说明书规定值正常等于零不发射大于或小于规定值管子衰老或高压太高或太低电表指针抖动管内打火,2)查输出有无:,拆开收发机波导接头,氖灯置于口端约1015 cm氖灯闪亮表明正常,第二节 微波传输线及雷达天线系统,一、微波传输线,1)要求:损耗小,防止辐射、干扰、失真,2)种类:波导、同轴电缆,1.同轴电缆:用于10 cm雷达 由内外两层导体构成,严格同轴,2.波导:用于3 cm雷达,由矩形空心管构成 由铜拉制成
10、,波导元件,第二节 微波传输线及雷达天线系统,均匀波导:,不均匀波导:,直、扭、弯、软波导,谐振腔、带销钉的波导、分支、开缝波导等,波导接头:扼流接头波导旋转接头:耦合环探针 不能随便拆卸调整,第二节 微波传输线及雷达天线系统,二、天线系统,组成部分及作用,天线:隙缝波导天线,定向收发共用天线,水平极化,第三节 收发开关和雷达接收机的组成框图,微波集成电路,第二章 船用雷达设备,第三节 接收机,混频器:,把回波信号(fS)与本振信号(fL)通过非线性元件混频产生含许多新频率的信号,经过选频电路选出本振信号与回波信号的差频中频信号(fI),混频二极管(混频晶体),检查:万用表R100或R1 k档
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