雷达(幻灯片)(01)

1、雷达雷达与与ARPAARPA雷达显示图雷达显示图 ARPAARPA显示图显示图 绪言绪言绪言绪言 雷达利用超高频无线电波探测本船周围水面上的物标雷达利用超高频无线电波探测本船周围水面上的物标相对于本船的方位、距离、图象直观、数据准确、使相对于本船的方位、距离、图象直观、数据准确、使用方便。用方便。 ARPA，还可提供物标的运动数据和避碰数据，速度，还可提供物标的运动数据和避碰数据，速度快、数据准且数量多，方便直观。快、数据准且数量多，方便直观。 由于驾驶员对雷达和由于驾驶员对雷达和ARPA 的原理、性能、操作、提的原理、性能、操作、提供的数据没有充分理解掌握，导致海难事故频频发生供的数据没有充

2、分理解掌握，导致海难事故频频发生. IMO及我国海事局对各种船舶应装备的雷达质量和及我国海事局对各种船舶应装备的雷达质量和数量都作了明确规定。数量都作了明确规定。 IMO和我国海事局作了明确规定：和我国海事局作了明确规定： 500总吨以上船长、总吨以上船长、驾驶员必须接受雷达和驾驶员必须接受雷达和ARPA的培训，并参加考试、的培训，并参加考试、取得合格证书取得合格证书. 本课程任务之一，就是要满足本课程任务之一，就是要满足IMO及我国港务监督及我国港务监督局的这一要求局的这一要求 雷达技术的发展雷达技术的发展 1886-1888 Hertz(德国德国):电磁波的振荡、发射与接收。电磁波的振荡、

3、发射与接收。 1914 (美国美国): 回波测距雷达前身。回波测距雷达前身。 1922Marconi(Italy): 实用雷达系统。实用雷达系统。 1930 Blair: 脉冲回波测距和测向。脉冲回波测距和测向。 1937无线电公司无线电公司(美国美国): 机载雷达系统。机载雷达系统。 1938:美国战舰美国战舰 “New York” 舰载雷达。舰载雷达。 二战后：雷达在各国商船中迅速普及。二战后：雷达在各国商船中迅速普及。 现代雷达现代雷达/ARPA: 具有计算机的组合导航系统具有计算机的组合导航系统(Loran, GPS, ECDIS), 具有彩色具有彩色TV 显示的自动船桥系统。显示的自

4、动船桥系统。第一篇第一篇 航海雷达航海雷达 第一章第一章 雷达基本原理雷达基本原理 第一节第一节 雷达测距、测方位原理雷达测距、测方位原理一、一、测距原理（测距原理（P.1P.1）1.1.利用了超高频无线电波的传播特点：利用了超高频无线电波的传播特点：1 1）等速）等速(C=3C=310108 8 m/s)m/s)传播传播2 2）直线传播）直线传播3 3）遇到物体有良好的反射特性）遇到物体有良好的反射特性2.2.测距原理公式测距原理公式 S=CS=C（t t2 2-t-t1 1） /2/2 =C=Ct /2t /2 式中：式中：C C：电波在空间传播的速度：电波在空间传播的速度tt：电波在天线

5、与物标间往返传播的时间：电波在天线与物标间往返传播的时间3.雷达中：雷达中： 触发电路：同步工作触发电路：同步工作用发射机：产生用发射机：产生 一定宽度的大功率超高频脉冲一定宽度的大功率超高频脉冲 定向天线：定向发射和接收超高频脉冲定向天线：定向发射和接收超高频脉冲 显示器：物标显示与计算显示器：物标显示与计算 二、测方位原理二、测方位原理（P.1）1.利用超高频无线利用超高频无线电波的传播特点：电波的传播特点：1）直线传播）直线传播2）遇到物体有良好）遇到物体有良好的反射特性的反射特性2.天线为定向天线：天线为定向天线：定向发射与接收定向发射与接收3.雷达中，用方位雷达中，用方位扫描系统：是

6、扫描扫描系统：是扫描线随天线同步旋转线随天线同步旋转第二节第二节 雷达基本组成及各部分作用雷达基本组成及各部分作用一、基本组成及各部分作用（一、基本组成及各部分作用（P.2 P.3）1.触发电路触发电路(Trigger;Timer)2.发射机发射机(Transmitter)3.天线天线(Scanner;Anten-na;Aerial)4.接收机接收机(Receiver) 5.收发开关收发开关(T-R switch;T_R cell)(Duplexer)6.显示器显示器(Display;Indicator)7.电源设备电源设备(Power Supply)8.8.各部分之间的波形时间关系各部分之间

7、的波形时间关系1.三单元雷达三单元雷达收 发 机 、 显收 发 机 、 显示器、天线示器、天线2.二单元雷达二单元雷达天 线 收 发 机天 线 收 发 机、显示器、显示器二、船用雷达设备的基本单元组（二、船用雷达设备的基本单元组（P.3）第二章第二章 船用雷达设备船用雷达设备第一节第一节 雷达中频电源设备雷达中频电源设备一、为什么要设专用电源设备（一、为什么要设专用电源设备（P4）1.防止低频干扰及缩小体积防止低频干扰及缩小体积2.防止高频干扰防止高频干扰3.稳压、可靠稳压、可靠二、主要技术要求（二、主要技术要求（P.4）1.输入电压或负载变输入电压或负载变20，输出电压变化不超过，输出电压变

8、化不超过52.稳频、稳压稳频、稳压3.要有保护电路要有保护电路4.24小时连续工作小时连续工作5.适应海上环境适应海上环境6.操作、维护简便、使用可靠、寿命长操作、维护简便、使用可靠、寿命长7.噪声、振动要小、效率要高噪声、振动要小、效率要高8.体积小、重量轻、价格便宜体积小、重量轻、价格便宜三、种类及特点（三、种类及特点（P4. P.5）1.逆变器逆变器(Invert) （普遍采用）（普遍采用）1）组成：完全由电子元器件组成）组成：完全由电子元器件组成2）注意：）注意： a.由专业人员调整、检修由专业人员调整、检修 b.了解保险丝位置了解保险丝位置3）状态判断：）状态判断： a .正常：清晰

9、、和谐振动声正常：清晰、和谐振动声 b.过荷：时断时续振动声过荷：时断时续振动声2.变流机变流机(Motor-Generator) （已淘汰）（已淘汰）1）组成：主体由电动机带动一个中频感应子发电机组成，再）组成：主体由电动机带动一个中频感应子发电机组成，再加控制保护电路。加控制保护电路。2）主要注意；）主要注意； a.要定期保养，保持清洁（要定期保养，保持清洁（P.6） b.注意转子方向注意转子方向 c.直流电机运转中不准取出碳刷直流电机运转中不准取出碳刷图1-2-01-013.比较（表比较（表1-2-1）（）（P.6） 两种雷达电源特点比较两种雷达电源特点比较 表表1-2-1 比较项目比较

10、项目 中频逆变器中频逆变器 中频变流机中频变流机电能转换效率电能转换效率 高高 低低抗过载能力抗过载能力 低低 高高可靠性可靠性 较高较高 高高噪声与振动噪声与振动 甚微甚微 严重严重体积，重量体积，重量 小，轻小，轻 大，重大，重维护维护 方便方便 不便不便检修检修 困难困难 方便方便造价造价 低低 高高新型雷达均已采用逆变器新型雷达均已采用逆变器第二节第二节 触发脉冲产生器触发脉冲产生器1.作用作用2.组成：用中频电源同步的他激组成：用中频电源同步的他激式间歇振荡器、晶体振荡器式间歇振荡器、晶体振荡器3.3. 脉冲重复频率脉冲重复频率F F（PRFPRF：Pulse Pulse Repet

11、ition frequency)Repetition frequency)定义：定义：4.脉冲重复周期脉冲重复周期T（PRP：Pulse Repetition Period)定义：定义：5.T与与F的关系：的关系：T=1/F6. F、T受量程的限制受量程的限制 物标：物标：1.2海里，需海里，需14.82S 12海里，需海里，需48.2S 120海里，需海里，需1482ST量程量程海里海里0.251.53122496F（HZ）32001600640T（S）312.56251562.5表表1-2-2第三节第三节 发射机发射机一、组成及各部分作用（一、组成及各部分作用（P.7）1.预调制器预调制器

12、(Pre-Modulator)2.调制器调制器(Modulator)3.磁控管磁控管(Magnetron Oscillator)4.电源电源(Power supply)1）保险丝收发机总保险丝；高压保）保险丝收发机总保险丝；高压保险丝险丝2）低压电源）低压电源3）特高压电源）特高压电源 门开关：保护人身安全门开关：保护人身安全 3分钟自动延时电路：作用：保分钟自动延时电路：作用：保护磁控管护磁控管 发射开关：作用发射开关：作用保证磁控管保证磁控管有有3分钟预热，分钟预热，提高工作的灵提高工作的灵活性活性触发电路触发电路二、主要技术指标（二、主要技术指标（P.8 P.9）1.工作波长工作波长(W

13、ave Length) 1）定义：）定义：2）规定的波长（频率）范围：）规定的波长（频率）范围： 雷达规定范围雷达规定范围 常用船用雷达常用船用雷达 S 1.5cm7.5cm 20004000MHZ 29003100MHZ X 3.75cm2.4cm 800012500MHZ 93009500MHZ2.脉冲宽度脉冲宽度(Pulse Length;Pulse Width) 1）定义：）定义：2）常用值：）常用值：0.052S3.发射功率发射功率(Transmitted Power) P1）峰值功率）峰值功率(Peak Power) PK：2）平均功率）平均功率(Peak Power) Pm： 3

14、）两者关系：）两者关系：PK / P m=T/4.脉冲波形脉冲波形(Pulse Wave Shape) 1）越接近矩形，能量越大。）越接近矩形，能量越大。2）前后沿越陡，测距精度越高，）前后沿越陡，测距精度越高，3）顶部越平坦，发射功率频率越稳定。）顶部越平坦，发射功率频率越稳定。5.发射脉冲频谱发射脉冲频谱(Radio Frequency Pulse Spectrum) 前沿后沿顶部三、磁控管振荡器三、磁控管振荡器(Magnetron Oscillator) （P9）1结构：结构：灯丝、阴极、阳极（带散热片并接地）、灯丝、阴极、阳极（带散热片并接地）、输出系统、永久磁铁输出系统、永久磁铁2磁

15、控管工作条件（磁控管工作条件（P10） 1）灯丝电源）灯丝电源2）调制脉冲）调制脉冲3）匹配负载）匹配负载3磁控管检测磁控管检测1）冷态）冷态A 灯丝电阻：几个灯丝电阻：几个B 阴阳极绝缘电阻：阴阳极绝缘电阻：200M2）通电工作）通电工作A 磁控管电流：磁控管电流： 在对应在对应的规定范围内：正常的规定范围内：正常 偏大或偏小：特高压（调制脉冲偏大或偏小：特高压（调制脉冲的幅度）偏高或偏低的幅度）偏高或偏低 很大且抖动：管内漏气，有跳火很大且抖动：管内漏气，有跳火 为为0：不工作：不工作B 氖灯：（注意辐射伤害）氖灯：（注意辐射伤害）4使用注意（使用注意（P12）1）防高压电击）防高压电击2

16、）防辐射伤害）防辐射伤害3）防手表磁化）防手表磁化4）保护阴极：）保护阴极：3MIN及及1MIN5）保护灯丝：（频）保护灯丝：（频繁使用的时候）繁使用的时候）6）保护磁性：（拆）保护磁性：（拆装工具、存放位置）装工具、存放位置）7）新管或者长期）新管或者长期（6个月）未用时：个月）未用时：老练老练5老练的方法老练的方法四、调制器四、调制器(Modulator) （P13）1作用作用2组成及各部分作用组成及各部分作用3工作过程工作过程4分类及其特点：分类及其特点： 比较项目比较项目刚性调制器刚性调制器软调制器软调制器可控硅调制器可控硅调制器磁调制器磁调制器开关元件开关元件刚性管刚性管闸流管闸流管可控硅可控硅磁开关磁开关储能元件储能元件电容器电容器仿真线仿真线仿真线仿真线电容或仿真线电容或仿真线对电源要求对电源要求直流特高压直流特高压直流中高压直流中高压直流低压直流低压交或直流低压交或直流低压放电方式放电方式部分放电部分放电完全放电完全放电完全放电完全放电完全放电完全放电对预调制要求对预调