雷达教程 - 不同类型的雷达系统及其应用指南

文摘   2025-01-10 20:25   辽宁  

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项目简介

雷达系统已经发展成各种类型,每种类型都旨在执行特定功能。 了解不同的雷达类型有助于为所需应用选择合适的系统, 无论是导航、天气监测还是防御。 雷达的核心是使用无线电波来检测和跟踪物体,但它们的方法和目的不同。

雷达基础知识

众所周知,RADAR 是从 RAdio Detection And Ranging 衍生而来的简称。 它主要用于确定或检测某个物体位于某某距离。 这个物体是肉眼无法观察到的物体。 在雷达系统中,雷达单元或雷达站传输高频射频信号,这些信号被反射 从目标。此反射信号(称为“回声”)由 雷达站有助于确定目标与雷达站的距离。 它还有助于确定目标的方向、方位角、仰角。 图中说明了相同的概念。

到目标的距离方程为 D = T/12.36

其中,D 是雷达站与物体之间的距离,以海里为单位。 T 是信号传输的总时间, 以微秒为单位接收信号。 在大多数雷达应用中,使用海里代替法规 英里。一海里等于 6076 英尺。

雷达可以透过雾、雪、雨、黑暗、云等组成的介质进行观察。 雷达信号可以穿透并穿透绝缘体。 它可以帮助找出物体或目标的以下参数,即范围、角度位置、目标位置和目标速度。 它可以区分固定和移动目标类型。

雷达分类

雷达分为两大类,称为主雷达和辅助雷达。 雷达的主要类型是初级雷达。这些雷达传输连续波 (CW) 和脉冲。 雷达处理接收到的反射连续波和脉冲,以确定距离、速度、仰角和方位角。 主雷达的例子有探地雷达、空基搜索雷达、武器控制雷达等。

初级雷达进一步分为连续波雷达和脉冲雷达。 未调制的 CW 雷达和 FMCW 雷达系统属于 CW 雷达。 MTI(移动目标指示器)脉冲雷达和脉冲多普勒雷达 是脉冲雷达。

辅助雷达是用于提供身份和海拔相关信息的雷达。 辅助雷达的示例是 IFF 雷达(识别友方或敌方)。这些雷达在被其他一些雷达使用 加密信号。地面雷达或机载雷达用于此目的。 雷达系统基本上有两种主要类型,即。 脉冲雷达和 CW(连续波)雷达。这些脉冲雷达和连续波雷达已在下面简要说明。 还有另一种名为相控阵雷达的雷达,它使用多个偶极子而不是单个喇叭/抛物面反射器。

雷达的类型

雷达还根据空中交通雷达、警用雷达、天气雷达、防御雷达、海洋雷达、探地雷达等功能进行分类 等等。这些雷达的功能如下表所示。 这些类型取决于用于测量各种雷达参数的技术。


雷达的种类功能
防空雷达它确定目标位置并发射要摧毁的武器。
机载雷达它主要用于飞行操作的导航。即使在厚厚的云层中,它也能引导飞机。 它也用于军事应用。
空中交通雷达它确定飞机在机场降落的位置。 它帮助飞机在恶劣天气和能见度差的条件下着陆。
警用雷达它定位并确定快速移动的车辆。
船用雷达它确定岸和船的位置。
地面雷达该雷达从卫星或飞机创建地面雷达图。
导弹制导控制从地面发射的导弹朝向目标的路径。
气象雷达该天气雷达可在飞机起飞前预测天气状况。
对接雷达将车辆引导至正确的停靠位置。
地形制导雷达它有助于在飞行过程中引导飞机在航线上的山脉和地形上行驶。


脉冲雷达

在该脉冲雷达中,信号以短脉冲(突发)传输。 脉冲的持续时间或宽度非常短,从微秒到几微秒不等。 物体的距离是通过测量脉冲传输时间的延迟来确定的 到接收到 Echo 的时间。

PRT 是发射脉冲之间的时间,称为脉冲重复时间。

PRF(脉冲重复频率) = 1/PRT
占空比 = w(100)/PRT,百分比单位。

CW 雷达

让我们了解 CW 雷达基础知识。 在 CW 雷达中,恒定幅度的连续正弦波 发射微波频率范围。 回波的这种振幅变化无助于确定物体, 但是当物体移动时,在发射和接收的回波之间会观察到频率变化。 发射信号和接收回声之间的这种频率偏移称为多普勒效应。 这有助于确定雷达单元和目标物体之间的相对速度。
V(m/s) =1.1 x f x λ
这种多普勒效应提供载波的频率调制。

这个概念的变体是 FM 连续波雷达,这里的载波是连续的 但由锯齿波或三角波调频。

多普勒雷达

描述: 多普勒雷达使用多普勒效应通过观察变化来测量物体的速度 在反射波的频率中。它区分静止目标和移动目标。
应用: 对于天气预报、跟踪风暴和监测降水率至关重要。

合成孔径雷达 (SAR)

描述: SAR 利用雷达天线的运动来模拟更大的孔径(或天线) 比实际存在。这将创建地面的高分辨率图像。
应用: 用于地球观测、测绘和军事侦察。

相控阵雷达

描述:相控阵雷达使用天线阵列以电子方式控制雷达波束,而无需移动物理天线。 这允许快速扫描和跟踪多个目标。
应用: 广泛用于军用雷达系统、空中交通管制和高级气象雷达系统。

探地雷达 (GPR)

描述: GPR 向地面发射无线电波脉冲并分析反射信号以检测物体或层 表面之下。它用于地下勘探。
应用: 用于地质学、考古学和土木工程,以定位地下特征。

逆合成孔径雷达 (ISAR)

描述:ISAR 利用目标相对于雷达的移动来创建移动目标的高分辨率图像。 它通常用于空中或海上目标的成像。
应用:用于军事应用,用于目标识别和跟踪。

跟踪雷达

描述:跟踪雷达旨在持续跟踪移动目标。它将雷达波束调整为 将目标保持在光束内并提供更新的位置信息。
应用: 用于导弹制导、空中交通管制和军事跟踪系统。

气象雷达

描述:天气雷达通过发送脉冲和分析返回的信号来测量降水及其强度。 它可以检测风暴系统和降雨。
应用: 用于气象学的天气预报和风暴跟踪。

双基地雷达

描述: 双基地雷达具有单独的发射器和接收器位置。此配置允许 不同的雷达几何形状,与单基地雷达相比,可以提供不同类型的信息。
应用: 用于一些国防应用和遥感。

雷达应用

主要应用是国防监视系统、导航和定位敌方目标。 它们用作高度计。高频雷达也用于绘图或绘图 该地区的地形。表中有很多上面提到的。

雷达距离方程

根据基本原理,射频突发向目标传输,接收器被转动 侦听从目标反射的回声。这个脉冲会非常短 宽度的脉冲持续时间 (T) 和脉冲之间的长接收器时间。 每秒脉冲数称为脉冲重复率 (PRR) 或脉冲重复频率 (PRF)。 连续脉冲开始之间的时间称为脉冲重复时间 (PRT)。

PRF = 1/PRT

范围 R = c* t /2
其中,R 是到目标的范围,单位为米,
c 是光速 3 x 10
8m/s
t 是原始发射脉冲与目标回波到达之间的时间(以秒为单位)。

例如,目标在发射脉冲时间后的 98 微秒内返回回波。 计算到目标的雷达距离。

雷达距离方程为,R = c*t/2
R = 3 x 10
8* 98 x 10-6/2
R = 14700 米

总结

不同类型的雷达系统根据其工作原理用于不同的目的。 无论是用于检测和跟踪物体、测绘还是天气监测,每种雷达类型都有其独特的应用和优势。 了解这些类型有助于为特定需求选择合适的雷达系统。

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