北理工微波导论实验报告

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1、北理工微波导论实验报告本科实验报告实验名称：船用导航雷达系统实验船用导航雷达系统实验报告一、实验目的1、掌握船用导航雷达系统中发射机和接收机的各个组成部分及其功能2、掌握船用导航雷达系统的操作使用方法。3、掌握船用雷达系统目标方位、距离确定原理；二、实验内容1、详细描述试验用船用雷达导航系统中发射机和接收机的各个组成部分及其功能。2、说明船用雷达系统目标方位、距离确定原理。3、列表给出本次实验测量的目标名称，距离和方位。三、船用雷达导航系统雷达系统功能的实现依赖于脉冲的发射和接收，由定时器确定发射脉冲和接收脉冲之间的关系，据此确定发射脉冲与接收到的回波信

2、号之间的时延，并求岀目标距离。船用导航雷达系统的组成如图所示。系统中各模块功能如下：定时器提供系统时间基准；脉冲源产生同步脉冲；频率源产生微波载频连续波信号；脉冲调制器将微波载频连续波信号经同步脉冲调制为脉冲调幅连续波信号；功率放大器将经调幅后的载频信号放大至满足雷达测距能力的发射功率射频信号，发射支路的T/R开关与接收支路的T/R开关在同步脉冲控制下保证发射时不接收，保证收发支路的隔离度，以便保护接收机；环形器负责在收发公用天线时的收发信号分离；天线负责导行波与空间电磁波的转换；接收机将目标反射回波信号进行放大、下变频、中频滤波、中频放大、检波、A/D

3、后提供给数字处理机进行测距运算，同时提供干扰信号的限幅保护，其链路系统框图如图4所示;数字处理机负责目标测距运算、目标方位运算和系统中央控制及显示控制；天线伺服系统在系统中央控制下完成天线转台驱动信号生成和转台位置信号的提取及发送；显示器完成目标位置信息的显示。四、测量原理1＞基本知识雷达发出的射频电磁波，通过计算电磁波反射回来所需的时间来确定到达目标的距离，这是在已知雷达波传播速度是接近恒定的也就是光速的前提下实现的。这样通过计算雷达波从发出到从目标反射回到天线的时间，就可以计算出船只到目标的距离。这个时间是往返的时间，将它除以2才是电磁波从船只到达目

4、标的单程距离的时间。这些都是由雷达内部的算法来自动完成的。雷达确定目标的方位是通过雷达天线发射波束在空间的扫描来实现的。雷达天线发射波束在空间是不均匀分布的，其主波束内的功率密度远大于副瓣内的功率密度，因而主波束内目标反射的信号强度远大于副瓣内目标反射的信号强度，所以此时雷达探测到的目标信号可以认为是来自主波束内目标反射的信号，且认定目标方位处于雷达天线主波束的最大方向上。当天线波束最大方向瞄准某一个目标时，如果另一个目标恰好处在天线波束第一零点方向上，则回波信号完全来自天线波束最大方向的那个目标。因此，天线的分辨率为第一零点波束宽度的一半，即FNBW/

5、2o例如，当天线的FNBW=20时，具有10的分辨率，可用来辨别方位上相距10的两个目标。船用导航雷达天线是在水平360°方位上匀速转动，将天线方位位置信号实时送入信息处理机，信息处理机就知道了目标回波信号与目标方位的对应关系。在天线发射信号经目标反射回到天线这个时间段中，天线一直是旋转的，这样回波信号所对应的天线角度将滞后于当前天线的实际角度。为此，信号处理机需根据天线的旋转速度和已经计算出来的目标距离对目标实际方位角值进行修正。2、测量原理脉冲测距原理雷达发射的电磁波在均匀介质中以恒定的速度直线传播，在自由空间中的传播速度约等于光速。如果能准确的测量

6、出电磁波从发射到被目标反射回来所用的时间，那么就可以测量出雷达与目标之间的距离。假设电磁波往返传播时间为t,传播速度为光速C,目标距离为R,则距离可以如下表示：1??=????为了提高检测性能，雷达常釆用高重PRF信号，以便在信号频域获得足够宽的无杂波区。当脉冲重复频率很高时，对应一个发射脉冲产生的回波可能要经过几个周期以后才能被收到，如图1所示。图中对应目标的真实距离是R,而按照常规方法读出的目标距离是Ra,产生的误差是：9999999=99•••••••••上述这种由于目标回波的延迟时间可能大于脉冲重复周期，使收、发脉冲的对应关系发生混乱，同一距离读

7、数可能对应几个目标真实距离的现象叫做测距模糊，距离读数Ra叫做模糊距离。距离模糊的解决方法目前，扩大测距和测速不模糊范围的基本方法是对发射信号进行某种形式的调制，在接收到信号进行解调时，通过运算消除模糊，船用导航雷达常用的调制方式是多重脉冲重复频率测距法。多重脉冲重复频率测距法的原理是利用几种不同的脉冲重复频率信号进行测距。首先顺序用各个重复频率测出对应的模糊距离，再将这些测量值加以比较或计算处理，最后得到无模糊的真实距离。这种方法的优点是测距精度高，在杂波附近的目标检测能力强。为简单起见，下面以两个脉冲重复频率的情况为例进行讨论。若采用3个或更多的PR

8、F可以使无模糊距离的范围进一步扩大。假设雷达交替地以重复频率fl和f2工作。记忆