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

使用雷达进行距离测量

图1:用雷达测量飞行时间:示波器上的光点在空间中按比例移动的电磁波在空间中的电磁波。

Sendeenergie
Echosignale

图1:用雷达测量飞行时间:示波器上的光点在空间中按比例移动的电磁波在空间中的电磁波

Hintergrundbild 將電磁能量以定向方式發射至空間之中,藉由接收空間內存在物體所反射之電波,可以計算出該物體之方向,高度及速度,并且可以探测物体的形状。


图1:用雷达测量飞行时间:示波器上的光点在空间中按比例移动的电磁波在空间中的电磁波

使用雷达进行距离测量

雷达发射出一个短的无线电脉冲,脉冲功率非常大。由于天线的指向性,这个脉冲只捆绑在一个特定的方向上。这个脉冲现在以光速向这个方向传播。

如果这个方向上有障碍物,脉冲的部分能量就会向各个方向散射。很小的一部分也会反射回雷达。雷达天线接收到这些能量后,雷达会对其中的信息进行评估。

雷达的距离测量可以在一个简单的示波器上显示。在示波器上,光点与传输脉冲同步移动,并留下痕迹。 当发射脉冲离开天线时,偏转开始。光斑在示波器上的光斑在空间电磁波的作用下真实地按比例移动。 当天线接收到回波脉冲的那一刻,这个脉冲也会在示波器上显示出来。 现在,这两个脉冲之间的距离,可以直接在示波器上测量,以千米为单位,可以测量出这两个脉冲之间的距离。

由高频传输信号的传播时间和传播速度c0来确定距离。 其实,测得的斜距离是:雷达与目标之间的距离,飞行高度通常远高于雷达天线的高度。 由于在测量电磁波的传播时间时,必须考虑到电磁波的向外和向内传播的路径,因此,下面的简单距离方程的结果。

(1)

  • c0 = 光速 = 3·108米/秒
  • t = 测量的传输时间 [秒]
  • R = 从天线到目的地的距离 [米]

假设雷达应在最大100公里的距离内探测到一架飞机。 要做到这一点,发声信号必须在这100公里的路程中往返一次:即200公里。 传播速度为3·108 米/秒,因此,在这个距离上,探测信号需要t= 2R/c0 = 666 µs

因此,示波器上的偏转光束必须在这666μs内尽可能地从屏幕的左边缘向右边缘线性移动。 要做到这一点,需要至少有一个锯齿脉冲的持续时间,因此脉冲重复频率为1/(666 µs) = 1,5 kHz.

在空中交通管制中,由于历史的原因,距离是以 "海里 "为单位,在防空中以公里为单位。换算系数为1 NM = 1,852 km公里。.

确定距离方程的推导法

根据目标距离R (来自英文:Range) 雷达和目标之间的距离是可以理解的。 目标距离可以根据雷达信号从发射机到目标再回到接收机的传播时间来确定。 由于传播速度恒定,所以可以用速度等于通过时间的距离的一般公式来计算。

公式2:速度(v)是由距离(s)除以测量时间(t)的商数定义的。计量单位为米/秒

(2)

这里的目标距离R是指目标距离s。 电磁波在大气中的传播速度几乎是光速,因此速度v被光速c0取代。 由于从雷达到目标的距离是由信号走了两次(向外和返回),所以只能考虑到测量到的行程时间的一半,否则必须用2·R值作为距离s

公式3:与公式2一样,但将距离(s)改为2倍的距离(2-R)。现在,速度(v)用双倍距离(2R)除以测量时间(t)的商数来表示。计量单位仍为米/秒

(3)

根据R进行方程的换算,可得到计算距离过境时间t的一般公式(1)。 如果已知各自的过境时间t,则可以用这个方程计算出任何目标与雷达装置之间的距离R

公式4=公式1:公式三已经改变了:距离(R)现在是光速(C0)和测量时间(t)的一半的乘积。计量单位为米。

(4)