1、雷達與雷達與ARPAARPA雷達顯示圖雷達顯示圖 ARPAARPA顯示圖顯示圖 緒言緒言緒言緒言 雷達利用超高頻無線電波探測本船周圍水面上的物標雷達利用超高頻無線電波探測本船周圍水面上的物標相對于本船的方位、距離、圖象直觀、數據準確、使相對于本船的方位、距離、圖象直觀、數據準確、使用方便。用方便。 ARPA，還可提供物標的運動數據和避碰數據，速度，還可提供物標的運動數據和避碰數據，速度快、數據準且數量多，方便直觀。快、數據準且數量多，方便直觀。 由于駕駛員對雷達和由于駕駛員對雷達和ARPA 的原理、性能、操作、提的原理、性能、操作、提供的數據沒有充分理解掌握，導致海難事故頻頻發生供的數據沒有充

2、分理解掌握，導致海難事故頻頻發生. IMO及我國海事局對各種船舶應裝備的雷達質量和及我國海事局對各種船舶應裝備的雷達質量和數量都作了明確規定。數量都作了明確規定。 IMO和我國海事局作了明確規定：和我國海事局作了明確規定： 500總噸以上船長、總噸以上船長、駕駛員必須接受雷達和駕駛員必須接受雷達和ARPA的培訓，并參加考試、的培訓，并參加考試、取得合格證書取得合格證書. 本課程任務之一，就是要滿足本課程任務之一，就是要滿足IMO及我國港務監督及我國港務監督局的這一要求局的這一要求 雷達技術的發展雷達技術的發展 1886-1888 Hertz(德國德國):電磁波的振蕩、發射與接收。電磁波的振蕩、

3、發射與接收。 1914 (美國美國): 回波測距雷達前身。回波測距雷達前身。 1922Marconi(Italy): 實用雷達系統。實用雷達系統。 1930 Blair: 脈沖回波測距和測向。脈沖回波測距和測向。 1937無線電公司無線電公司(美國美國): 機載雷達系統。機載雷達系統。 1938:美國戰艦美國戰艦 “New York” 艦載雷達。艦載雷達。 二戰后：雷達在各國商船中迅速普及。二戰后：雷達在各國商船中迅速普及。 現代雷達現代雷達/ARPA: 具有計算機的組合導航系統具有計算機的組合導航系統(Loran, GPS, ECDIS), 具有彩色具有彩色TV 顯示的自動船橋系統。顯示的自

4、動船橋系統。第一篇第一篇 航海雷達航海雷達 第一章第一章 雷達基本原理雷達基本原理 第一節第一節 雷達測距、測方位原理雷達測距、測方位原理一、一、測距原理（測距原理（P.1P.1）1.1.利用了超高頻無線電波的傳播特點：利用了超高頻無線電波的傳播特點：1 1）等速）等速(C=3C=310108 8 m/s)m/s)傳播傳播2 2）直線傳播）直線傳播3 3）遇到物體有良好的反射特性）遇到物體有良好的反射特性2.2.測距原理公式測距原理公式 S=CS=C（t t2 2-t-t1 1） /2/2 =C=Ct /2t /2 式中：式中：C C：電波在空間傳播的速度：電波在空間傳播的速度tt：電波在天線

5、與物標間往返傳播的時間：電波在天線與物標間往返傳播的時間3.雷達中：雷達中： 觸發電路：同步工作觸發電路：同步工作用發射機：產生用發射機：產生 一定寬度的大功率超高頻脈沖一定寬度的大功率超高頻脈沖 定向天線：定向發射和接收超高頻脈沖定向天線：定向發射和接收超高頻脈沖 顯示器：物標顯示與計算顯示器：物標顯示與計算 二、測方位原理二、測方位原理（P.1）1.利用超高頻無線利用超高頻無線電波的傳播特點：電波的傳播特點：1）直線傳播）直線傳播2）遇到物體有良好）遇到物體有良好的反射特性的反射特性2.天線為定向天線：天線為定向天線：定向發射與接收定向發射與接收3.雷達中，用方位雷達中，用方位掃描系統：是

6、掃描掃描系統：是掃描線隨天線同步旋轉線隨天線同步旋轉第二節第二節 雷達基本組成及各部分作用雷達基本組成及各部分作用一、基本組成及各部分作用（一、基本組成及各部分作用（P.2 P.3）1.觸發電路觸發電路(Trigger;Timer)2.發射機發射機(Transmitter)3.天線天線(Scanner;Anten-na;Aerial)4.接收機接收機(Receiver) 5.收發開關收發開關(T-R switch;T_R cell)(Duplexer)6.顯示器顯示器(Display;Indicator)7.電源設備電源設備(Power Supply)8.8.各部分之間的波形時間關系各部分之間

7、的波形時間關系1.三單元雷達三單元雷達收 發 機 、 顯收 發 機 、 顯示器、天線示器、天線2.二單元雷達二單元雷達天 線 收 發 機天 線 收 發 機、顯示器、顯示器二、船用雷達設備的基本單元組（二、船用雷達設備的基本單元組（P.3）第二章第二章 船用雷達設備船用雷達設備第一節第一節 雷達中頻電源設備雷達中頻電源設備一、為什么要設專用電源設備（一、為什么要設專用電源設備（P4）1.防止低頻干擾及縮小體積防止低頻干擾及縮小體積2.防止高頻干擾防止高頻干擾3.穩壓、可靠穩壓、可靠二、主要技術要求（二、主要技術要求（P.4）1.輸入電壓或負載變輸入電壓或負載變20，輸出電壓變化不超過，輸出電壓變

8、化不超過52.穩頻、穩壓穩頻、穩壓3.要有保護電路要有保護電路4.24小時連續工作小時連續工作5.適應海上環境適應海上環境6.操作、維護簡便、使用可靠、壽命長操作、維護簡便、使用可靠、壽命長7.噪聲、振動要小、效率要高噪聲、振動要小、效率要高8.體積小、重量輕、價格便宜體積小、重量輕、價格便宜三、種類及特點（三、種類及特點（P4. P.5）1.逆變器逆變器(Invert) （普遍采用）（普遍采用）1）組成：完全由電子元器件組成）組成：完全由電子元器件組成2）注意：）注意： a.由專業人員調整、檢修由專業人員調整、檢修 b.了解保險絲位置了解保險絲位置3）狀態判斷：）狀態判斷： a .正常：清晰

9、、和諧振動聲正常：清晰、和諧振動聲 b.過荷：時斷時續振動聲過荷：時斷時續振動聲2.變流機變流機(Motor-Generator) （已淘汰）（已淘汰）1）組成：主體由電動機帶動一個中頻感應子發電機組成，再）組成：主體由電動機帶動一個中頻感應子發電機組成，再加控制保護電路。加控制保護電路。2）主要注意；）主要注意； a.要定期保養，保持清潔（要定期保養，保持清潔（P.6） b.注意轉子方向注意轉子方向 c.直流電機運轉中不準取出碳刷直流電機運轉中不準取出碳刷圖1-2-01-013.比較（表比較（表1-2-1）（）（P.6） 兩種雷達電源特點比較兩種雷達電源特點比較 表表1-2-1 比較項目比較

10、項目 中頻逆變器中頻逆變器 中頻變流機中頻變流機電能轉換效率電能轉換效率 高高 低低抗過載能力抗過載能力 低低 高高可靠性可靠性 較高較高 高高噪聲與振動噪聲與振動 甚微甚微 嚴重嚴重體積，重量體積，重量 小，輕小，輕 大，重大，重維護維護 方便方便 不便不便檢修檢修 困難困難 方便方便造價造價 低低 高高新型雷達均已采用逆變器新型雷達均已采用逆變器第二節第二節 觸發脈沖產生器觸發脈沖產生器n作用作用n組成：用中頻電源同步的他激組成：用中頻電源同步的他激式間歇振蕩器、晶體振蕩器式間歇振蕩器、晶體振蕩器n脈沖重復頻率脈沖重復頻率F F（PRFPRF：Pulse Pulse Repetition

11、frequency)Repetition frequency)定義：定義：n脈沖重復周期脈沖重復周期T（PRP：Pulse Repetition Period)定義：定義：nT與與F的關系：的關系：T=1/Fn F、T受量程的限制受量程的限制n 物標：物標：1.2海里，需海里，需14.82Sn 12海里，需海里，需48.2S n 120海里，需海里，需1482ST量程量程海里海里0.251.53122496F（HZ）32001600640T（S）312.56251562.5表表1-2-2第三節第三節 發射機發射機一、組成及各部分作用（一、組成及各部分作用（P.7）1.預調制器預調制器(Pre-

12、Modulator)2.調制器調制器(Modulator)3.磁控管磁控管(Magnetron Oscillator)4.電源電源(Power supply)1）保險絲收發機總保險絲；高壓保）保險絲收發機總保險絲；高壓保險絲險絲2）低壓電源）低壓電源3）特高壓電源）特高壓電源 門開關：保護人身安全門開關：保護人身安全 3分鐘自動延時電路：作用：保分鐘自動延時電路：作用：保護磁控管護磁控管 發射開關：作用發射開關：作用保證磁控管保證磁控管有有3分鐘預熱，分鐘預熱，提高工作的靈提高工作的靈活性活性觸發電路觸發電路二、主要技術指標（二、主要技術指標（P.8 P.9）1.工作波長工作波長(Wave L

13、ength) 1）定義：）定義：2）規定的波長（頻率）范圍：）規定的波長（頻率）范圍： 雷達規定范圍雷達規定范圍 常用船用雷達常用船用雷達 S 1.5cm7.5cm 20004000MHZ 29003100MHZ X 3.75cm2.4cm 800012500MHZ 93009500MHZ2.脈沖寬度脈沖寬度(Pulse Length;Pulse Width) 1）定義：）定義：2）常用值：）常用值：0.052S3.發射功率發射功率(Transmitted Power) P1）峰值功率）峰值功率(Peak Power) PK：2）平均功率）平均功率(Peak Power) Pm： 3）兩者關系

14、：）兩者關系：PK / P m=T/4.脈沖波形脈沖波形(Pulse Wave Shape) 1）越接近矩形，能量越大。）越接近矩形，能量越大。2）前后沿越陡，測距精度越高，）前后沿越陡，測距精度越高，3）頂部越平坦，發射功率頻率越穩定。）頂部越平坦，發射功率頻率越穩定。5.發射脈沖頻譜發射脈沖頻譜(Radio Frequency Pulse Spectrum) 前沿后沿頂部三、磁控管振蕩器三、磁控管振蕩器(Magnetron Oscillator) （P9）1結構：結構：燈絲、陰極、陽極（帶散熱片并接地）、燈絲、陰極、陽極（帶散熱片并接地）、輸出系統、永久磁鐵輸出系統、永久磁鐵2磁控管工作條

15、件（磁控管工作條件（P10） 1）燈絲電源）燈絲電源2）調制脈沖）調制脈沖3）匹配負載）匹配負載3磁控管檢測磁控管檢測1）冷態）冷態A 燈絲電阻：幾個燈絲電阻：幾個B 陰陽極絕緣電阻：陰陽極絕緣電阻：200M2）通電工作）通電工作A 磁控管電流：磁控管電流： 在對應在對應的規定范圍內：正常的規定范圍內：正常 偏大或偏小：特高壓（調制脈沖偏大或偏小：特高壓（調制脈沖的幅度）偏高或偏低的幅度）偏高或偏低 很大且抖動：管內漏氣，有跳火很大且抖動：管內漏氣，有跳火 為為0：不工作：不工作B 氖燈：（注意輻射傷害）氖燈：（注意輻射傷害）4使用注意（使用注意（P12）1）防高壓電擊）防高壓電擊2）防輻射傷

16、害）防輻射傷害3）防手表磁化）防手表磁化4）保護陰極：）保護陰極：3MIN及及1MIN5）保護燈絲：（頻）保護燈絲：（頻繁使用的時候）繁使用的時候）6）保護磁性：（拆）保護磁性：（拆裝工具、存放位置）裝工具、存放位置）7）新管或者長期）新管或者長期（6個月）未用時：個月）未用時：老練老練5老練的方法老練的方法四、調制器四、調制器(Modulator) （P13）1作用作用2組成及各部分作用組成及各部分作用3工作過程工作過程4分類及其特點：分類及其特點： 比較項目比較項目剛性調制器剛性調制器軟調制器軟調制器可控硅調制器可控硅調制器磁調制器磁調制器開關元件開關元件剛性管剛性管閘流管閘流管可控硅可控硅磁開關磁開關儲能元件儲能元件電容器電容器仿真線仿真線仿真線仿真線電容或仿真線電容或仿真線對電源要求對電源要求直流特高壓直流特高壓直流中高壓直流中高壓直流低壓直流低壓交或直流低壓交或直流低壓放電方式放電方式部分放電部分放電完全放電完全放電完全放電完全放電完全放電完全放電對預調制要求對預調