第二章波导与天线

1、第二章第二章 船用雷达设备船用雷达设备第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线系统一、天线系统一、天线系统1. 组成部分及作用组成部分及作用天线与扫描系统天线与扫描系统船首标志开关船首标志开关方位发送器方位发送器马达马达 船电船电扼流圈扼流圈至收发机至收发机到方位接收器到方位接收器至船首标志电路至船首标志电路旋转接头旋转接头辐射窗辐射窗交流电源输入交流电源输入隙缝波导防护罩隙缝波导防护罩安全安全开关开关性能监视器性能监视器（回波箱）（回波箱）波导馈线波导馈线发射性能监视器发射性能监视器二、微波传输线二、微波传输线1）要求：损耗小，防止辐射、干扰、失真要求：损耗小，防止辐射、干

2、扰、失真2）种类：波导、同轴电缆种类：波导、同轴电缆1.同轴电缆：同轴电缆： 用于用于10 cm雷达雷达 由内外两层导体构成，严格同轴由内外两层导体构成，严格同轴 2.波导：波导：用于用于3 cm雷达雷达由矩形空心管构成由矩形空心管构成 由铜拉制成由铜拉制成 3）种类）种类(e) Pliable(d) Elbow(c) Narrow sidebend(a)Waveguide section(b) Broad side bend(f) Chock jointWater proof seal slot / /4 / /4Chock joint slotFix screw / /4Chock joi

3、ntPlane surface joint / /4Chock joint slot(g) Rotating jointShort pistonProbeNarrow sideChock jointBroadside均匀波导：均匀波导：不均匀波导：不均匀波导：直、扭、弯、软波导直、扭、弯、软波导谐振腔、带销钉的波导、谐振腔、带销钉的波导、分支、开缝波导等分支、开缝波导等波导接头：平面接头（天线）和波导接头：平面接头（天线）和扼流接头（收发机）扼流接头（收发机）波导旋转接头：耦合环波导旋转接头：耦合环探针探针 不能随便拆卸调整不能随便拆卸调整 船首位置信号产生器：由天线微型触点开关和显示器内的船

4、首位置信号产生器：由天线微型触点开关和显示器内的 船首标志形成电路组成。其它形式船首标志形成电路组成。其它形式.天线转到船首方向开关闭合产生信号送到显示器，在天线转到船首方向开关闭合产生信号送到显示器，在荧光屏上显示一条代表船首的径向亮线荧光屏上显示一条代表船首的径向亮线船首线船首线触点开关可左右调转触点开关可左右调转15 方位同步发送机：方位扫描系统方位同步发送机：方位扫描系统把天线的角位置变成电信号送显示器的同步接收机，把天线的角位置变成电信号送显示器的同步接收机，使扫描线与天线同步转动使扫描线与天线同步转动第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线系统1）底座：）底座：驱

5、动马达：驱动天线匀速转动，在相对风速驱动马达：驱动天线匀速转动，在相对风速100 kn下应正常下应正常船电供电，设安全开关保护检修人员安全船电供电，设安全开关保护检修人员安全传动装置：减速齿轮，定期加注或更换防冻润滑油传动装置：减速齿轮，定期加注或更换防冻润滑油2）天线：）天线：天线：定向收发共用天线。发射雷达波、接收目标反射波天线：定向收发共用天线。发射雷达波、接收目标反射波三、天线三、天线1.方向性图方向性图天线辐射波的功率（或场强）与方向的关系天线辐射波的功率（或场强）与方向的关系立体图立体图分分 功率方向特性图、场强方向特性图功率方向特性图、场强方向特性图船用雷达只研究船用雷达只研究水

6、平面水平面和和垂直面垂直面的方向性图的方向性图LABBCCDRD主瓣（主波束）主瓣（主波束）副瓣（旁瓣、副瓣（旁瓣、副波束）副波束）2.半功率点宽度半功率点宽度：（主瓣宽度、波束宽度）（主瓣宽度、波束宽度） 功率为最大值功率为最大值0.5处的两个方向间夹角；处的两个方向间夹角；1）水平波束宽度）水平波束宽度 H（ ）：）：1H HABBCCDRD0.5水平方向性图水平方向性图决定方位分辨力和精度决定方位分辨力和精度一般为一般为 1 左右左右与波长、天线长度的关系：与波长、天线长度的关系： H 70 /L2）垂直波束宽度）垂直波束宽度 V（ ）：）：为使船摇时不至于丢失目标及减小盲区为使船摇时不

7、至于丢失目标及减小盲区 V不宜太小；为保持波束一定辐射强度不宜太小；为保持波束一定辐射强度 V不不宜太大宜太大一般为一般为 15 30 与波长、天线长度的关系：与波长、天线长度的关系： V 70 /H3.旁瓣旁瓣：（副瓣、副波束）：（副瓣、副波束）几个对称主瓣分布的辐射能量小的波瓣几个对称主瓣分布的辐射能量小的波瓣影响：浪费能量、产生旁瓣假回波影响：浪费能量、产生旁瓣假回波旁瓣电平：旁瓣相对于主瓣的大小旁瓣电平：旁瓣相对于主瓣的大小 用分贝表示用分贝表示 越小越好越小越好主瓣轴向两侧主瓣轴向两侧10 内，应小于内，应小于 26 dB（1/400） 10 外，应小于外，应小于 30 dB（1/1

8、000）HBWVBW雷达波束雷达波束等于天线方向性系数等于天线方向性系数DA与天线效率与天线效率 的乘积的乘积4.天线增益天线增益GA ：即即 GA = DA 与波束宽度的关系：与波束宽度的关系： GA 2700/ H V 定向天线将输入功率集中到一个方向的能力定向天线将输入功率集中到一个方向的能力定向点天线定向点天线点状天线：全方位辐射点状天线：全方位辐射定向天线：固定方向辐射定向天线：固定方向辐射HBWVBW雷达波束雷达波束第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线系统2. 天线种类天线种类1）按结构分：）按结构分：抛物面天线：抛物面天线： 隙缝波导天线隙缝波导天线：终端喇

9、叭口，抛物面反射终端喇叭口，抛物面反射 （淘汰）（淘汰）波导开缝波导开缝 （现用）（现用）矩形波导矩形波导喇叭口喇叭口罩罩开缝波导开缝波导滤波器滤波器HL2）按波的极化分：）按波的极化分：极化：电磁波传播中电场向量在空间的指向极化：电磁波传播中电场向量在空间的指向水平极化天线水平极化天线：X波段波段垂直极化天线垂直极化天线：某些某些S波段波段圆极化天线：圆极化天线：电场向量为水平方向电场向量为水平方向水平极化波水平极化波 抗海浪抗海浪电场向量为垂直方向电场向量为垂直方向垂直极化波垂直极化波 抗雨雪抗雨雪电场向量为旋转方向电场向量为旋转方向圆极化波圆极化波 分左、右旋分左、右旋特点：左（右）旋圆极化天线只接收左（右）旋反射波特点：左（右）旋圆极化天线只接收左（右）旋反射波 对称性目标反射能改变旋转方向，回波不被接收对称性目标反射能改变旋转方向，回波不被接收注意：可抑制雨雪干扰回波，但同时也抑制了形状对注意：可抑制雨雪干扰回波，但同时也抑制了形状对 称的目标的回波，探测对称性目标的能力大大称的目标的回波，探测对称性目标的能力大大 减弱减弱第四节第四节 微波传输线及雷达天线系统微波传输线及雷达天线系统电场电场4 4 圆极化波圆极化波磁场磁场电场电场磁场磁场传播方向传播方向第四