雷达的工作原理

RADAR 是无线电探测和测距的缩写。真空管技术的多项发展导致了雷达在第二次世界大战中的首次实际应用,并在不列颠之战中发挥了关键作用。相比之下,如果认真对待 1941 年 12 月 7 日接近珍珠港的日本飞机的雷达回波,这次袭击就不会如此令人惊讶,结果可能会大不相同。雷达系统涉及一些迄今为止开发的最复杂的创新和动态电子电路。

雷达系统由四个基本子系统组件组成:发射器、天线、接收器和计划位置指示器 (PPI)。发射器产生射频 (RF) 能量脉冲或突发(称为“主脉冲”),并将其馈送到天线。天线的设计目的是将射频脉冲整形为整形波束并将其传播到空气中。当射频脉冲接触到一个o当物体远离雷达时,少量能量会反射回雷达。雷达天线采用抛物面设计,就像光学望远镜的镜子一样,放大返回的射频并将其引导到接收器中。雷达接收器进一步放大反射的射频,称为“雷达回波”或简称为回波。放大的返回信号然后显示在称为 PPI 的特殊类型的阴极射线管 (CRT) 上。根据雷达设计,可以推断出与回波有关的四个属性,包括其“方位角位置”(罗盘航向和与雷达组的相对位置)、“距离”(距雷达的英里数)、“速度”和“海拔。”

射频能量在空气中以略低于光速或约每微秒 6.18 海里的速度传播。雷达脉冲传播一英里并反射回雷达天线所需的时间,称为作为“雷达英里”,是 12.36 微秒。该参数用于确定目标距雷达的距离。方位角由发射脉冲时天线所指向的罗盘航向确定。雷达实际上每秒发射数千个脉冲,因此,从方位角角度来看,每次雷达扫描目标时都会从目标接收到许多回波。雷达“扫描”是指雷达天线在物理上完成一整圈(对于 360 度方位角天线)所需的时间,或者对于定向扫描天线而言,上下或左右扫描所需的时间。雷达扫描也可以使用固定位置天线以电子方式产生。

雷达接收器必须经过精确调谐,仅放大发射频率,并与发射器主脉冲同步,以建立准确的距离数据。天线的位置遥测对于建立同样重要兴的准确性。复合雷达信号被馈送到 PPI 显示器,生成雷达波束和扫描的表示。 PPI 还根据定时电路插入准确的距离标记,以及对雷达操作员有用的其他应用特定信息。

前面的描述提供了大多数雷达系统所采用的原理和装置的基本概述。雷达系统中还融入了许多其他复杂的电子技术来建立系统独特的属性,但所有雷达系统基本上都以相同的方式运行,通过传播射频脉冲,然后处理反射回波来确定位置、范围和高度,或者在这种情况下探地雷达,深度。

来源:

本文的作者是一位拥有雷达认证的电子工程师,本文中提供的信息仅基于作者在该领域的专业知识。提供此信息符合氦源参考要求。


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