渔航仪器第六章节 航海雷达.ppt

第六章 航海雷达 第一节 雷达测距测方位基本原理 一、测距原理 因为超高频无线电波在空间传播时具有等速、直线传播的特性，并且遇到物标有良好的反射现象，所以，如果记录雷达脉冲波离开天线的时间和无线电脉冲波遇到物标反射回到天线的时间，则物标离天线的距离H可由下式求出 ： H=1/2ct 二、测方位原理 因为超高频无线电波在空间的传播是直线的，所以，只要把天线做成定向天线，即只向一个方向发射，也只接收这一个方向目标的回波，那么，天线所指的方向就是物标的方向。如果天线旋转，依次向四周发射与接收，当在某个方向收到物标回波时，只需记下此时的天线方向就可知道物标方向。 三、雷达基本组成结构 船用雷达由以上七个基本部分组成。在实际设备中，有各种组合方式。一般说来，触发电路、发射机、接收机和收发开关装在一个机箱里，称为收发机(Transceiver)。其余三部分各自一个独立机箱，所以常见的雷达设备有天线部件、收发机、显示器和中频电源四个机箱，这种雷达常称为三单元雷达(因在新型导航雷达中，中频电源都分散在各分机中，故电源部件不算基本单元)。也有些雷达，把收发机装在天线底座中，装在桅顶上，合称为天线收发机单元，则雷达设备由天线收发机单元及显示器两部分组成，这种雷达称为二单元雷达。 1 触发电路 触发电路又称触发脉冲发生器、定时器或定时电路等。其任务是每隔一定时间(例如1 000Ps)产生一个作用时间很短的尖脉冲(触发脉冲)如图1—1—3中(；1)分别送到发射机、接收机和显示器，使它们同步工作。 2．发射机(Transmitter) 发射机的任务是在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度(0．05Ps一2ps)的大功率(3kW一75kW)超高频(如X波段9 300MHz一9 500MHz，S 波段2 900MHz一3 100MHz)的脉冲信号，即发射脉冲f或舔射频脉冲)如图1—1—3b)所示。射频脉冲经波导馈线送入天线向外发射。 3．天线(Scanner；Antenna；Aerial) 雷达天线是一种方向性很强的天线。它把发射机经波导馈线送来的发射脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时，也只接收从该方向的物标反射的回波，并再经波导馈线送入接收机。 雷达天线由驱动电机带动并按顺时针方向(从天线上方向下看)匀速旋转，转速一般为15r／rain一30r／min。天线系统还向显示器发出船首位置信号和天线 信号。 4．接收机(Receiver) 由于从天线送来的超高频回波信号十分微弱b一般仅有几个微伏(PV＝10—6V)的幅度，而显示器显示需要约几十伏的幅度而且应是视频信号，因此，必须将回波信号放大近百万倍才行。雷达中的接收机均采用超外差式接收机。它把回波信号先进行变频——变成中频回波信号，然后再放大、检波、再放大，变成显示器可显示的视频回波信号 。 5．收发开关(T—Rswitch；T—Rcell) 在船用雷达中，发射与接收是用同一副天线进行的。天线与收发机间用一根微波传输线。收发开关的作用是在发射时自动关闭接收机人口，让大功率发射脉冲只送到天线向外辐射而不进入接收机，以防止它损坏接收机；而在发射结束时，又能自动接通接收机通路让微弱的回波，信号顺利进入接收机，同时关断发射机通路，以防止回波信号能量的流失。 6，显示器(Display；Indicator) 船用雷达的显示器是一种平面位置显示器(即PPI—PlanePositionlidicator)。传统的显示器在触发脉冲的控制下产生一个锯齿电流(如图1—1—3e)，在屏上形成一条径向亮线(即距离扫描线)，用来计时、计算物标回波的距离，同时，这条扫描线由方位扫描系统带动随天线同步旋转。这样，显示器根据接收机送来的回波信号、天线送来的方位信号将物标回波显示在物标所在的方位和距离上。此外，显示器还配有测量物标方位、距离的装置，以测量物标的方位和距离。 7．雷达电源设备(PowerSupply) 电源设备的作用是把各种船电变换成雷达所需的具有一定频率、功率和电压的专用电源。现在雷达均采用大功率稳压电源供电，电源电压一般在12V一40V之间。 第二节 雷达使用性能及其影响因素 航行在不同海区的各种用途的船舶，对所配备的船用雷达的各项使用性能的要求也不尽相同，如远洋航行的大型船舶，最关心的是要雷达能尽早发现远距离物标，以便进行远距离定位，即要求雷达的远距离性能好。对于航行在沿海和内河的小型船舶，最关心的是图像的清晰度，以便于避碰，即要求雷达的图像分辨力高，盲区小，近距离性能好。此外，不同的船舶对雷达的分机尺寸、结构、要求承受的摇摆、振动程度及环境温度、湿度的适应性等也不尽相同。 船用雷达的使用性能除了与雷达本身的各项技术指标(例如工作波长、脉冲宽度、发射功率、接收