www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu 雷达基础知识

雷达的原理

雷达是如何工作的?

雷达原理:电磁脉冲(以光速)从天线向飞行目标移动的电磁脉冲。在那里,能量被反射,回声以同样的速度移动回来,并被天线接收。通过时间测量(图中象征性地用跑动停止表来表示),可以从已知的速度计算出到飞行目标的距离。

图1:雷达原理

雷达的原理

雷达的电子原理,其工作原理类似于声学中观察到的声波回波。 如果从高频脉冲开始传播到反射到达的原点开始测量一个时间,则可以用已知的传播速度计算出原点与障碍物之间的距离。

如果波的方向性很强,也可以确定物体所处的方向。有了距离和方向值,就可以清楚地确定物体相对于原点的位置。

利用电磁波来确定这个位置的设备被称为RADAR设备。 这是一个源于英语世界的人工词。

是英文

RAdio Detecting And Ranging

(無線電偵測和定距)

这个人造词大约在1940年11月左右由美国海军护卫舰舰舰长Samuel M. Tucker和F. R. Furth正式提出。1943年,第二次世界大战的盟军以双方协议的方式接受了这一说法,后来也被国际上接受。 [1]

这个名词是指能够从反射物体上证明电磁波的存在,并能测量其距离、方向,往往还能测量其高度、过程和速度的电子设备。 由于电磁波在黑暗中传播,几乎可以无阻碍地穿透雾或云层,因此,即使这些物体由于距离太远、天气不好或黑暗等原因,人眼无法看到,雷达设备也能确定飞机、船只或简单的障碍物的位置。

现代雷达通常可以从目标的回波信号中提取更多的信息。然而,根据飞行时间的测量来计算距离是雷达最重要的特点。

雷达装置的基本设计

下图是一个雷达装置的原理图,用非常简单的方法来说明。 雷达装置用高频能量照亮飞机,然后在那里反射,再由雷达装置接收。天线接收到的电磁能量称为回波信号。 高频能量由强大的发射机产生,再由高灵敏度的接收机再次接收。

图2:一级雷达的简单框图。

图2:一级雷达的简单框图。

图2:一级雷达的简单框图。 「交互式图

工作原理

强大的发射器会产生高频振荡。 雷达天线对发射功率的脉冲进行辐射,在发射脉冲之间的时间内接收回波信号。 高灵敏度接收器将高频回波信号转换为视频信号,并将所需的回波信号与不需要的干扰信号分开。 雷达屏幕(这里是PPI范围作为显示单元)显示回波信号产生的视频脉冲。

飞行器的反射是漫反射,即从多个不同方向反射。在雷达单元方向反射的回波信号通常被称为背散射。

雷达信息传统上是通过PPI显示器显示,但也有更多的现代显示器。 PPI瞄准器显示了一个从屏幕中心到边缘的旋转偏转光束,从而指示了定位目标的距离和侧角。

框图中的信号路径。
  • 发射器
    强大的发射器会产生高频振荡。
  • 双工器
    (发射/接收开关)在传输时将高频能量引导到天线,在接收时将弱回波信号引导到接收机。
  • 雷达天线
    雷达天线的发射功率的脉冲辐射。
  • 无线电波传播
    在自由空间中,电磁波以直线和匀速传播。
  • 反光物体
    如果电磁波然后击中具有「优选」导电表面的物体,则其中一小部分电磁波会被反射到雷达装置的方向上。
  • 雷达天线
    雷达天线在发射脉冲之间的时间内接收回波信号。
  • 双工器
    双工器在接收时间将弱回波信号引导到接收机。
  • 接管员
    高灵敏度的接收器对高频回波信号进行处理,将其转换为视频信号,并将回波信号与不需要的干扰信号分离。
  • 雷达屏
    雷达屏幕(此处为PPI-scope)显示回波信号产生的视频脉冲。脉冲的传输时间越长,脉冲显示的时间越长,就越远离范围中心。 这个屏幕上的偏转方向就是天线当前指向的方向。