雷达介绍
1. 雷达概述
1.1 雷达简述
雷达英文名为Radar,是radio detection and ranging的缩写,意即用无线电技术发现目标并测定它们的空间位置信息。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。其外观实例如下图1:
图 1-雷达
1.2雷达构成
各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但基本形式是一致的,包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线,处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
2. 雷达分类与工作原理
2.1 雷达分类
- .按照功能分类:
警戒雷达,引导雷达,制导雷达,炮瞄雷达,机载火控雷达,测高雷达,盲目着陆雷达,地形回避雷达,地形跟踪雷达,成像雷达,气象雷达等。
2).按照工作体制分类:
圆锥扫描雷达,单脉冲雷达,无源相控阵雷达,有源相控阵雷达,脉冲压缩雷达,频率捷变雷达,MTI雷达,MTD雷达,PD雷达,合成孔径雷达,噪声雷达,冲击雷达,双/多基地雷达,天/地波超视距雷达等。
3).按工作波长分类:
米波雷达,分米波雷达,厘米波雷达,毫米波雷达,激光雷达,红外雷达等
4).按测量目标坐标参数分类:
两座标雷达,三坐标雷达,测速雷达,测高雷达,制导雷达等。
5).按照军事用途来分类:
雷达的分类方式有很多种,这里再结合目前项目的情况,从其军事应用方面来分类,主要有对空情报雷达,导弹制导雷达,炮瞄雷达,弹道导弹预警雷达,战场侦察雷达,地形测绘雷达,航行雷达,防撞雷达,探地雷达,气象雷达,多功能雷达和敌我识别系统雷达。雷达本身具有发现目标距离远,测定目标参数速度快,能全天候工作等特点,是现代战争中一种重要的电子信息设备。
2.2雷达工作原理
雷达所起的作用跟眼睛和耳朵相似,当然,它不再是大自然的杰作,同时,它的信息载体是无线电波。 事实上,不论是可见光或是无线电波,在本质上是同一种东西,都是电磁波,在真空中传播的速度都是光速C,差别在于它们各自的频率和波长不同。
其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向,处在此方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波,送至接收设备进行处理,提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离,距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
测量速度原理是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同,两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时,雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。
测量目标方位原理是利用天线的尖锐方位波束,通过测量仰角靠窄的仰角波束,从而根据仰角和距离就能计算出目标高度。
测量距离原理是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差,因电磁波以光速传播,据此就能换算成雷达与目标的精确距离。
由雷达的工作原理我们也很容易想到蝙蝠回声定位,两者颇有相似之处,但原理有着本质的不同。相似点在于,二者都是利用了波被物体反射可以测定方位的原理;差异在于,蝙蝠回声定位使用的是超声波,超声波是一种声波,其本质是物体的振动在空气等介质中的传播,如果没有了介质,比如在真空环境下,声波是无法传播的,回声定位就无法实现;雷达使用的是无线电波,其本质是电磁波,电磁波既可以通过介质传播,也可以在真空中传播。此外,从频率(即每秒振动的次数)上看,超声波的频率在2w赫兹以上,医用超声波一般在1~30兆赫(1兆赫=106赫兹);雷达使用的无线电波具有从极低频到极高频的一个频谱,频率可以从3k赫兹到3k吉赫兹(1吉赫兹=109赫兹)。
2.3 雷达主要特点
随着雷达在应用中的需求变化及功能实现,现代雷达主要特点包括:1.同时多功能;2.传感器融合;3.高灵敏度; 4.隐身; 5.反隐身; 6.自动目标识别; 7.战场敌我识别;8.高可靠性;
雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标,且不受雾、云和雨的阻挡,具有全天候、全天时的特点,并有一定的穿透能力。因此,它不仅成为军事上必不可少的电子装备,而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。
3. 雷达模拟器
3.1 架构设计
3.2 主要功能模拟
3.3 演化与改进
附录:
Fri 28 Jan 2022 03∶39∶33 PM CST
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