船用雷达 详细介绍课件

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90245245EBL901802700方位标志海图平面雷达平面Fig. 距离与方位测量

2、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 s1、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 tt ： 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. 雷达测方位原理1、物理基础：超高频无线电波在空间直线传播 遇物

3、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TransmitterReceiverT/R天线收发机显示器ARPAFig1-2(1) 触发器方位与船首线第二节 雷达基本组成、作用回波第二节 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V6、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 Hz二、雷达单元构成1、三单元雷达： 收发机（触

4、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 MHz2.脉冲宽度（）：发射脉冲的持续时间。Rmax 距离分辨率 海浪/雨雪 杂波 盲区 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（

5、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Tpptmt= 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%tu10.90.10trtfu脉冲波形3）二者关系1）峰值功率 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

6、.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 cm3）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

7、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

8、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 波导元件第二节 微波传输线及雷达天线系统(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 jointPlane surface joint /4Chock joint slot(g) Rotating jointShort pistonPr

9、obeNarrow sideChock jointBroadside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与扫描系统船首标志开关方位发送器马达 船电扼流圈至收发机到方位接收器至船首标志电路旋转接头辐射窗交流电源输入隙缝波导防护罩安全开关性能监视器（回波箱）波导馈线发射性能监视器(a) SWG structure(b) Antenna structureSlotsHornFilterFig. SWG antenna structure

10、(c) Antenna appearanceAntenna maskRadiation windowSlotted waveguide天线：隙缝波导天线定向收发共用天线，水平极化 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档测正反向电阻， 严禁使用R1或R10 k档，损坏晶体 反正电阻比应大于100以上电流：说明本振和混频晶体是否工作。具体数值查说明书注意：铅管屏蔽（防高频辐射）、防振、防潮保管 更换或检测时应关高压，取下装上人机

11、同电位回波幅度: V 级本振输出: mV级晶体电流值只由本振输出决定第三节 接收机本振调谐：调节本振频率使之比回波频率正好高一个中频，回波图象最佳粗调：大范围改变振荡频率细调：小范围改变振荡频率机械调谐：调节谐振腔尺寸（决定中心振荡频率）电气调谐：调节工作电压自动调谐：自动频率控制电路（AFC）完成人工调谐：手动调节电位器改变本振工作电压粗调时机：更换磁控管后本振元件更换后本振频率不正常时平时操作雷达的控制面板调谐标准：图象清晰饱满调谐指示表指示最大第三节 接收机二、雷达接收机主要技术指标1、接收机灵敏度：接收微弱信号的能力。用最小可辩功率Pmin表示一般1012 1014 W，接收机放大量应

12、106 108（120 160 dB）增益过大增益降低增益正常2、其它：同频带、动态范围、工作稳定性、抗干扰性能、恢复时间等第三节 接收机三、接收机工作状态判断1.噪声斑点: 调节增益，噪声变化2.晶体电流: 收发机内的表头，是否正常3.接收性能监视器：刻度系统距离扫描定时系统触发脉冲回波船首信号方位信号偏转线圈CRT阳极雷达电源高压方位扫描视频系统变压器辉亮电路阴极栅极第四节 雷达显示系统模拟系统数字系统一、模拟系统第四节 雷达显示系统二、数字系统原始视频量化数字视频处理按显示要求读出还原模拟信号显示1. 基本原理：b光栅雷达信号光栅扫描雷达PPI/光栅扫描转换扫描信号发生器直角坐标数据内存

13、acde基本雷达天线收发机视频量化定时方位量化a 原始方位和船首信号；b 触发脉冲；c 原始视频；d 数字方位信号；e 数字视频 将原始视频杂波抑制，然后与天线方位信号、船艏信号量化进行坐标转换，产生光栅扫描信号第四节 雷达显示系统三、测距、测方位的误差测定和校正：1. 测距误差的测定和校正1）固定测距误差：扫描起始时间误差测定：选一个 2 n mile内、位置在海图上明确且回波清晰的目标，海图上量出或用其它方法精确测出实际距离，然后与雷达测的距离比较。调整：调节触发延时2）活动距标误差：测定：以固定距离标志圈为准校正：按说明书有关内容进行调整第四节 雷达显示系统2. 测方位误差的测定和校正：

14、1）相对方位（舷角）误差：艏线位置不正确测定：用方位分罗经测物标真实相对方位（舷角），与雷达 测得的该物标的相对方位（舷角）比较校正：调整艏线延时2）船首线指零误差：扫描线与天线旋转不同步测定：艏向上显示，艏线未对准固定方位圈的0度， 当误差值超出1时应进行调整校正：调整方位延时第五节 雷达显示方式一、分类1.船首线指向分：船首向上、真北向上、航向向上2.扫描中心（起始点）运动分：相对运动、真运动3.扫描中心（起始点）位置分：中心显示、偏心显示二、相对运动（RMRelative Motion）显示：1.特点1）代表本船的扫描中心（起始点）在屏上不动2）运动目标以航速和本船航速的合速度作相对于本

15、船的运动3）固定目标以与本船相等的速度、相反的航向移动2.应用适于避碰、定位第五节 雷达显示方式三、真运动（Course-up）显示：代表本船的扫描中心在荧光屏上以本船速度沿本船航向移动需输入 航向 和 速度 信号1.分类1）速度输入源分：计程仪、模拟速度真运动2）船首线指向分：真北向上、航向向上真运动3）速度类别分：对水真运动、对地真运动1）输入对水的速度和陀螺罗经航向2）扫描中心沿船首线以本船对水的速度移动，正确显示态势角3）固定目标运动的反方向是漂移（流）方向，速度是漂移速度2.对水稳定真运动：水面为参考点 适于避让观测3.对地稳定真运动：大地为参考点1）输入对水的速度和陀螺罗经航向，输

16、入漂移速度和方向2）扫描中心和来船沿其航迹向移动3）固定目标影象不动 适于导航观测一、雷达系统互换装置1.作用：实现两台雷达的分机之间互相使用，减小在航途中的维修工作，提高雷达工作的可靠性和灵活性收发机和天线、微波传输线只能做为一个整体同时互换第六节 附属装置二、雷达性能监视器监视雷达性能第三章 船舶导航雷达的操作第一节 控钮符号作用及操作要点一、有关电源的开关1.船电闸刀（Ships Power Switch）：合上驱潮、维护断开2.雷达开关（Radar Power Switch） ：Off-Stand-On二、有关图象质量的控钮1.亮度（Brilliance Tube 或 Intensit

17、y Sweep）：扫描线刚好看不见2.增益（Gain 或 Sensitivity）：噪声斑点刚好可见3.调谐（Tuning 或 Tune）：1）指示最大；2）图象最饱满、清晰第一节 控钮符号作用及操作要点三、有关杂波抑制的控钮1.海浪干扰抑制（Anti-Clutter Sea 或 Sea-Echo Suppression）： （Sencitivity Time ContorSTC） 6 8 n mile2.雨雪干扰抑制（Anti-Clutter Rain/Snow） ： （Fast Time ConstantFTC）3.同频干扰抑制（Defruiter ）（RIC、IR） ：抑制同频干扰信号4

18、.自动抗杂波（CFAR-Constant False Alarm Rate） ：处理杂波四、有关测量的控钮1.量程（Range Scale）选择：探测范围2.电子方位标志（EBL）：精测目标方位第一节 控钮符号作用及操作要点3.固定距离标志（Range Rings） ：粗估目标距离4.活动距离标志（Bearing Dial ）：精测目标真方位5.显示方式（Presentation ）： 1）真/相对方位：HEAD-UP；NORTH-UP；COURSE-UP 2）真/相对运动：TM / RM 选择四、辅助调整1.中心调整（Centering Shift）：调扫描中心 VERT、HORIZ2. 船首线按钮（Heading Flash 或 SHM off）：按下船首线消失3.刻度盘照明（Dimmer）：读刻度盘数据4.作图器照明（Plotting ）：标绘用5.性能监视器（Monitor ）：监视收发及总性能6.罗经复示器调节（Compass ）：匹配航向7.测试电表：检查工作状态第二节 一般操作步骤一、基本操作1.开机前的检查： 1）天线