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  • 2019-12-01 22:07:46

    每当我们聊起雷达的起源,相信很多人都会说英国是这一切的起源。

    事实上,无论是任何一个国家还是个人,都不能说雷达技术的起源和发展归自己所有,这一事物的发展和积累离不下面的这些里程碑事件。

    1865年 ,苏格兰物理学家詹姆斯·克莱克·麦克斯韦提出了“电磁场理论”(电磁波及其传播的描述),证明了电场和磁场以波的形式并以恒定的光速传播。

    1886年 ,德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹发现了电磁波,从而证明了麦克斯韦理论。

    1897年 ,意大利发明家古列尔莫-马可尼实现了电磁波的长距离传输。今天,马可尼被誉为无线电通信的先驱。

    1900年, 尼古拉·特斯拉认为电磁波的反射可用于检测移动的金属物体。

    1904年 ,德国工程师ChristianHülsmeyer发明了“ telemobiloscope”,用于对能见度较差的水域进行交通监控。这是第一个实际应用的雷达测试。Hülsmeyer的发明在德国,法国和英国申请了专利。

    1921年, 美国物理学家Albert Wallace Hull 发明了磁控管作为一种高效的传输管 。

    1922年 美国海军研究实验室的美国电气工程师 Albert H. Taylor和 Leo C. Young首次定位到了木制船。

    1930年 劳伦斯·海兰德 (也是海军研究实验室的代表)首次定位到了飞机。

    1931 年,英国第一个已知的雷达系统,来自 William AS Butement和 PE Pollard。他们为一艘船配备了雷达。这个雷达系统使用了带有喇叭辐射器的抛物面天线。尽管他们的设备取得了短期成果,但由于缺乏政府的支持最终被迫放弃。

    1933 年,鲁道夫·库恩霍尔德在其1931年亲自发明声纳的基础上,推出了所谓的“Funkmessgerät”。它的工作波长为48厘米,发射器的功率约为40瓦。开发了Freya-radar ,该雷达于1938年开始批量生产。

    1935年 Robert Watson-Watt(后称Robert爵士)建议使用无线电波探测远距离的飞机,并概述了这样做的方法。到1939年,英国已拥有了无线电测向(RDF)站的防御链。

    1936年,通用电气的技术员George F. Metcalf和 William C. Hahn发明了速调管 。这将是雷达系统中作为放大器或振荡器管的重要组件。

    1939年 ,伯明翰大学的两位工程师 John Turton Randall和 Henry Albert Howard Boot 用多腔磁控管制造了一个小型但功能强大的雷达。B-17飞机装有该雷达。可以在夜间和雾中找到并打击德国潜艇。

    1940年 ,美国,俄罗斯,德国,法国和日本都开发了不同的雷达设备。

    在战争的推动下,雷达技术在第二次世界大战期间获得了强劲的发展动力,也为现代雷达系统的发展打下了坚实的基础。

    如今,当我们回顾过去,雷达技术的发展离不开这些里程碑式的事件和人物,同时也希望这篇文章可以使你对雷达的历史源来有了更加全面的认识。

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           ScanFaker DRS II 是一款独立的网络版雷达模拟组件,可以模拟生成一次雷达回波信号、二次雷达、IFF、ADS-B、AIS、Vesta等多种信号,用户可以利用ScanFaker DRS II 模拟生成各种场景,输出模拟生成的数据和信号,并可以对生成的数据和信号进行记录/回放。ScanFaker DRS II 可以模拟生成数字信号,或结合板卡生成模拟信号。
     

    可以模拟如下目标和场景:
    Ø  任何大小、速度的船舶;
    Ø  任何大小、速度的飞机;
    Ø  雷达或接收机自身平台;
    Ø  各种类型的雨雪杂波;
    Ø  各种类型的海杂波;
    Ø  陆地地形;
    Ø  背景噪声;
    Ø  旋转天线的波束宽度和方向;
    Ø  多种平台;
    Ø  RayMarine雷达信号。
     
    应用场景:
    Ø  雷达测试
    Ø  雷达模拟
    Ø  雷达教学
    Ø  雷达演示
    Ø  雷达训练
    Ø  雷达系统验证
    Ø  ECDIS系统验证
    Ø  战斗系统验证
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  • 浅谈航管二次雷达工作原理

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    航管二次雷达工作原理与应用 1.航管二次雷达简介: 航管应答一般称为空中交通管制雷达系统(Air Traffic Control Radar Beacon System)或二次航管雷达,是用来提供地面对空中交通监视和管制的应答系统。该系统由...

    航管二次雷达工作原理与应用
    1.航管二次雷达简介:
    航管应答一般称为空中交通管制雷达系统(Air Traffic Control Radar Beacon System)或二次航管雷达,是用来提供地面对空中交通监视和管制的应答系统。该系统由地面扫描询问雷达和空中雷达应答机组成工作的频段为L波段。地面雷达将收到飞机应答信号通过系统处理后,地面显示器以目标光点的形式在平面显示出来,屏幕显示位置对应飞机的方位和距离。

    2.在航空管制中的应用:
    机载应答机在接收不同的询问信号后,能对应发送出不同形式的编码信号,地面询问机接收到信号后,进行解调译码,解析出飞机发送的数据,这样就可以在飞机亮点旁显示飞机的识别号码和高度,对于管制人员会很直观的掌握飞机的位置和代号。
    SPI(特别位置识别脉冲):为了使管制人员在询问的初期就能很快地把屏幕上的光点和对应的飞机联系起来,机上应答机还具有识别功能,驾驶员在管制员要求时可以按下“识别”键,这时应答机发出一个特别位置识别脉冲(SPI),这个脉冲使地面站屏幕上的亮点变宽,以区别于屏幕上的其他亮点.。

    3.一次雷达和二次雷达的区别:
    一次雷达根据目标对雷达发射波束的反射来定位目标,但还不能对目标的属性进行识别。二次雷达采用询问一应答的工作模式,通过地面或空中的二次雷达询问机发射1030MHz的询问信号,机载航管应答机接收到询问信号后,进行解码处理,并发射1090MHz的应答信号给询问机。

    4.工作原理简介:
    航管二次雷达系统一般由地面询问设备(包括询问应答编解码模块、收发模块、询问天线等)和机载应答机(包括信号处理模块、收发模块、应答天线等)组成。二次雷达通过地面设备询问和机载设备应答的工作方式实现对飞行目标的监视功能。
    航管二次雷达对应不同用途共有四种模式,分别用不同的脉冲对间隔区别。二次雷达发射的脉冲是成对的,它的频率是1030MHz,每一对脉冲之间的时间间隔是固定的,这个间隔决定了二次雷达的模式。民航使用的是两种模式,一种间隔为8毫秒,称为A模式;另一种间隔21毫秒,称为C模式。A模式询问和回答飞机代号,C模式询问和回答飞行高度,实际飞行应用中采用A和C模式交替询问的方法,应答信号中交替地带有飞机代号编码和高度编码,所以可以在屏幕对应目标的光点旁显示飞机的代号和高度。
    目前大部分航管二次雷达采用A/C模式,随着航空交通的发展,A模式使用的代码数(4096个)可能会不满足航管的需求,所以国际民航组织(ICAO)提出了二次航管雷达S模式,原理是为每架飞机的机载S模式应答机分配唯一的地址码(全球唯一),地面询问机可以对飞机进行点名询问,改善了A/C模式广播式一呼多应导致应答信号混叠,交叉干扰等问题。
    S模式为每架飞机分配一个唯一的地址识别码(24位识别码),总数可达1667万多个;可实现地面询问机二次雷达对飞机进行一对一点名询问,避免了其他飞机同时应答所造成的信号干扰。S模式可以提供大量的飞机飞行数据,并且与飞机交换气象数据,飞行计划等。
    其中规定机载应答机的发射信号频率的载波频率为1090MHz,接收信号频率的载波频率为1030MHz。S模式采用的询问信号调制方式为脉冲调制(ASK)和差分相移键控(DPSK)调制相结合,询问速率为4Mb/s;应答方式脉冲调制与二进制脉冲位置调制(BPPM)相结合,应答速率为1Mb/s。

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    雷达方程的意义

    雷达方程可以:

    • 用来估算雷达的探测距离,同时可以深入理解雷达工作时各分机参数的影响,从而帮助我们在雷达系统设计时正确选择分机参数。
    • 表示环境特性变化时相对距离变化的规律
    • 反映与雷达探测距离有关的因素以及它们之间的相互关系

    雷达方程

     

    经典雷达方程

    R m a x = P t G t G r λ 2 σ P e m i n ( 4 π ) 3 4 R_{max} = \sqrt[4]{ \frac{P_t G_t G_r \lambda^2 \sigma}{P_{e_{min}}(4\pi)^3} } Rmax=4Pemin(4π)3PtGtGrλ2σ

    其中, P t P_t Pt 为雷达发射功率, G t G_t Gt 为发射天线增益, G r G_r Gr 为接收天线增益, λ \lambda λ 为发射波长, σ \sigma σ 为雷达散射截面(RCS), P e m i n P_{e_{min}} Pemin 为最小接收功率(接收功率小于 P e m i n P_{e_{min}} Pemin 则无法识别目标)

    若收发共用一个天线,则 G t = G r = G G_t = G_r = G Gt=Gr=G ,此时
    R m a x = P t G 2 λ 2 σ P e m i n ( 4 π ) 3 4 R_{max} = \sqrt[4]{ \frac{P_t G^2 \lambda^2 \sigma}{P_{e_{min}}(4\pi)^3} } Rmax=4Pemin(4π)3PtG2λ2σ

     

    考虑到损耗的雷达方程

    R m a x = P s G 2 λ 2 σ P e m i n ( 4 π ) 3 L g e s 4 R_{max} = \sqrt[4]{ \frac{P_s G^2 \lambda^2 \sigma}{P_{e_{min}}(4\pi)^3 L_{ges}} } Rmax=4Pemin(4π)3LgesPsG2λ2σ

    其中 L g e s L_{ges} Lges 为损耗因子,体现了以下损耗:

    • L D L_D LD : 收发系统的内部损耗
    • L f L_f Lf : 信号波动
    • L A t m L_{Atm} LAtm : 大气衰减(氧气和水蒸气会吸收电磁波的能量)
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