雷達(dá)原理與系統(tǒng)教學(xué)課件

雷達(dá)原理與系統(tǒng)教學(xué)課件第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四常規(guī)雷達(dá)工作流程第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四多普勒雷達(dá)工作流程第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四§1.2雷達(dá)目標(biāo)位置的測(cè)量

電磁波的速度（v）=光速（c）.目標(biāo)物的位置：方位角、水平距離、高度電磁波在傳播過程中遇到目標(biāo)產(chǎn)生二次散射，是雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的物理基礎(chǔ)。電磁波在均勻介質(zhì)中的勻速直線傳播，是雷達(dá)測(cè)定目標(biāo)距離的物理基礎(chǔ)。雷達(dá)定向發(fā)射和接收電磁波，是雷達(dá)測(cè)定目標(biāo)角位置的物理基礎(chǔ)。目標(biāo)回波的多普勒效應(yīng)，是雷達(dá)測(cè)定目標(biāo)速度的物理基礎(chǔ)。第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四一、測(cè)距原理測(cè)距物理基礎(chǔ)：目標(biāo)反射;等速直線傳播.用脈沖測(cè)距法：測(cè)的是水平距離R.2R=C·△t△t——電波在RD與目標(biāo)間往返傳播時(shí)間;C=3×108m/s.式中:R=C/2·△tR

雷達(dá)天線目標(biāo)第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四距離的單位：國(guó)內(nèi)常用:“Km（千米）或“m”國(guó)外常采用:“mile（英里）”“ft英尺”、“nmile（海里）”或“yd”（碼）換算關(guān)系：1000yd=3000ft=0.914km≈0.568mile1nmile=1.853km第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四二、測(cè)方位原理目標(biāo)方位角：指真北與雷達(dá)和目標(biāo)聯(lián)線在水平面上投影的夾角。即斜距R在水平面上的投影OB與正北（真北）之間的夾角。RD——測(cè)方位物理基礎(chǔ)直線傳播（微波）天線定向收、發(fā)第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四RD天線是一種定向天線。所以天線的方向始終要對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)物。這就需要顯示器上的掃描線必須與天線旋轉(zhuǎn)同步，即掃描線方向=天線方向、掃描線方位=回波方位。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)——雷達(dá)的標(biāo)定——找到二者的起始位置的參考點(diǎn)——真北方向。角度采用度或密位表示,其關(guān)系為：360度=6000密位1度=16.7密位國(guó)外常用角度單位為弧度，度及毫弧度關(guān)系為：

1弧度=57度=1000毫弧度1毫弧度=0.057度第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四注意：關(guān)于真北的概念及三北方向*我國(guó)通用的標(biāo)準(zhǔn)方向有真子午線方向、磁子午線方向和坐標(biāo)縱軸方向，簡(jiǎn)稱為真北方向、磁北方向和軸北方向，即三北方向。

1．真子午線方向：通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱為該點(diǎn)的真子午線方向，即真北方向。它是通過天文測(cè)量或用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定的。第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四2．磁子午線方向：通過地球表面某點(diǎn)的磁子午線的切線方向稱為該點(diǎn)的磁子午線方向，即磁北方向。它是用羅盤儀測(cè)定的，磁針在地球磁場(chǎng)的作用下自由靜止時(shí)所指的方向即為磁子午線方向。第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四3．坐標(biāo)縱軸方向：在高斯平面直角坐標(biāo)系中，其每一投影帶中央子午線的投影為坐標(biāo)縱軸方向，即軸北方向。若采用假定坐標(biāo)系則坐標(biāo)縱軸方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向。在同一投影帶內(nèi)，各點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸線方向是彼此平行的。第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四三北之間的關(guān)系*1 2 –γ

+δ

α

A

β

三種方位角之間的關(guān)系

第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四過1點(diǎn)的真北方向與磁北方向之間的夾角稱為磁偏角，用δ表示。過1點(diǎn)的真北方向與坐標(biāo)縱軸北方向之間的夾角稱為子午線收斂角，用γ表示。δ和γ的符號(hào)規(guī)定相同：當(dāng)磁北方向或坐標(biāo)縱軸北方向在真北方向東側(cè)時(shí)，δ和γ的符號(hào)為“＋”；當(dāng)磁北方向或坐標(biāo)縱軸北方向在真北方向西側(cè)時(shí)，δ和γ的符號(hào)為“－”。同一直線的三種方位角之間的關(guān)系為：A=β+δA=α+λα=β+δ+λ1 2 –γ

+δ

α

A

β

三種方位角之間的關(guān)系

第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四真北是通過地面或圖面上某點(diǎn)指向北地極的方向，即經(jīng)線（亦稱子午線）所指的北，磁北則是通過地面或地圖上某點(diǎn)指向北磁極的方向，由于磁極與地極并不完全一致，所以磁北方向與真北方向常有一定的夾角。這個(gè)夾角叫做磁偏角。由于多種因素的影響，各個(gè)地區(qū)磁偏角的大小常有不同。在一個(gè)地方用羅盤確定方向時(shí)，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐拇牌怯枰杂喺?。?4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四全國(guó)各城市的磁偏角地名磁偏角地名磁偏角地名磁偏角地名磁偏角漠河11°00‘齊齊哈爾9°54‘哈爾濱9°39‘長(zhǎng)春8°53‘滿洲里8°40‘沈陽7°44’旅大6°35‘北京5°50‘天津5°30‘濟(jì)南5°01‘呼和浩特4°36‘徐州4°27‘上海4°26‘太原4°11‘包頭4°03’南京4°00‘合肥3°52‘鄭州3°50‘杭州3°50‘許昌3°40‘九江3°03‘武漢2°54‘南昌2°48‘銀川2°35‘臺(tái)北2°32‘西安2°29‘長(zhǎng)沙2°14‘贛州2°01'衡陽1°56‘廈門1°50‘蘭州1°44‘重慶1°34‘貴陽1°17‘遵義1°26‘西寧1°22’桂林1°22‘成都1°16‘廣州1°09‘柳州1°08‘昆明1°00‘

南寧0°50‘湛江0°44’?？?°29‘拉薩0°21’

珠穆朗瑪0°19‘西沙群島0°10‘曾母暗沙0°24‘(東）南沙群島0°35’(東）烏魯木齊2°44'(東)東沙群島1°05‘第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四三、測(cè)速原理當(dāng)目標(biāo)相對(duì)于RD運(yùn)動(dòng)后，出現(xiàn)△fD(回波相對(duì)于發(fā)射ft的頻率偏移)，此時(shí)，目標(biāo)相對(duì)于RD的徑向速度為：式中

VR——目標(biāo)與雷達(dá)的相對(duì)（徑向）速度（m/s）λ——RD工作波長(zhǎng)（m）fd——雙程多普勒頻率（Hz）在海上,速度單位俗稱為“節(jié)”（1Kn）,即1nmile/hv地平線D0

第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四兩個(gè)概念：多普勒頻移與徑向速度1、多普勒頻移：當(dāng)目標(biāo)物與雷達(dá)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到回波信號(hào)的載波頻率相對(duì)于原來的發(fā)射的載波頻率產(chǎn)生一個(gè)頻率偏移，這個(gè)頻率偏移在物理學(xué)上稱之為多普勒頻移2、徑向速度：物體（目標(biāo)）在觀察著視線方向的速度。第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四NzRH地平線h修正Dβ

彎曲的地平線0P

四、目標(biāo)高度測(cè)量例：飛機(jī)著陸Nz——正北P——目標(biāo)R——斜距D——水平距H——高度——方位角β——仰角測(cè)R、α、β可定目標(biāo)空間位置考慮到地平線上彎曲的，H應(yīng)予修正。hA-天線高度；ρ——地球曲率半徑；R2/(2ρ)——h修正=R2/17000H=hA+

Rsin+R2/17000米地球曲率補(bǔ)償高度:地曲補(bǔ)償?shù)?8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四收發(fā)開關(guān)天線功率放大器低噪聲放大器本振混頻器中頻匹配放大器濾波器第二檢波器視頻放大器顯示器一.框圖如下圖：§1.3脈沖雷達(dá)的基本組成

天線伺服系統(tǒng)定時(shí)器調(diào)制器第19頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四。發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的雷達(dá)信號(hào)(通常是重復(fù)的窄脈沖串)天線輻射到空間。收發(fā)開關(guān)雷達(dá)工作時(shí)實(shí)現(xiàn)收發(fā)共用一個(gè)天線目標(biāo)截獲并反射一部分雷達(dá)信號(hào)雷達(dá)天線收集回波信號(hào)接收機(jī)加以放大。如果接收機(jī)輸出的信號(hào)幅度足夠大，就說明目標(biāo)已被檢測(cè)。雷達(dá)通常測(cè)定目標(biāo)的方位和距離，但回波信號(hào)也包含目標(biāo)特性信息。顯示器顯示接收機(jī)的輸出，操縱員根據(jù)顯示器的顯示判斷目