影响雷达回波正常观测的因素

子模块四　影响雷达回波正常观测的因素

学习目标：掌握扇形阴影区的成因及其对雷达回波的影响；

　　　　　掌握假回波的成因、特点及识别方法；

　　　　　掌握干扰杂波的成因、显像特征及抑制方法。

重点难点：假回波、干扰杂波的特点及识别和克服方法。

一、扇形阴影区

雷达波束在传播路途中被本船上的前桅、将军柱、烟囱等高大构件或建筑物阻挡和吸收，致使雷达在这些遮蔽物体后面无法探测到其他物标，结果在荧光屏上对应的区域形成探测不到物标的扇形暗区，这种扇形暗区称为雷达扇形阴影区。

本船的前桅、烟囱等高大构件引起的水平及垂直方向的阴影区，如图2-19所示。由于雷达波束具有一定宽度，而且雷达波还有一定的绕射和折射能力，因此图2-19中所画的阴影界限只是粗略的界限。

图2-19　本船高大构件形成的阴影区

在一般的大船上，前桅产生的扇形阴影区约为1°～3°，但若在天线附近存在大型吊车、吊杆和桅杆时，则造成的扇形阴影区可达5°～10°；烟囱较粗大且离天线较近时，则造成的扇形阴影区可达10°～45°。

在阴影区中心探测不到物标，但在其边缘可探测到反射能力较强的物标回波。在阴影区里驶近本船的大船，雷达作用距离可能从12n mile降至6n mile；而对小型船的作用距离将从（阴影区外的）4n mile降到（阴影区内的）0.5n mile。

阴影区的大小主要取决于天线与有关构件的间距、构件大小及与天线的相对高度。高度等于或高于雷达天线的构件，其尺寸越大，离天线越近，则阴影区越大。显然，这对雷达观测物标是极为不利的，所以，应精心考虑雷达天线的安装位置及高度，尽量减小阴影扇形区，尤其是要避免在船首方向出现阴影区。航行中，如对阴影区是否存在物标有疑问时，可暂时改向识别之。

新安装的雷达均应测定其扇形阴影区，把它画出置于显示器附近以供日常观测参考用，并应记录在雷达日志中，以供查阅。测定扇形阴影区的方法是：

（1）用方位标尺测量本船周围海浪干扰杂波消失的起止方位，并标绘在作图纸上；为保证测量准确，阴影区内不应有各种假回波，如多次反射假回波、间接假回波或旁瓣假回波等干扰；

（2）本船在未装雷达反射器的浮标附近作缓慢的回转并仔细精确地记录浮标回波出、没的方位。由于有的阴影区较窄，故船的回转速度应慢些；

（3）在船图上测量或在天线前用六分仪测量，但这是非常粗略的，很难获得令人满意的结果。

除了上述由本船上高大构件造成扇形阴影区之外，当船舶沿岸航行时经常可遇到峭壁、陡高岸和高大建筑物等形成遮挡阴影区，使雷达屏上的图像与海图上所示的物标形状产生很大差异，如图2-20所示。

图2-20　高大物标形成的阴影区

二、假回波

由于雷达技术上的某些缺陷和无线电波传播的某些物理现象，在雷达观测中，有时同一个目标在荧光屏上多处显示，或显示的回波并不是目标的真实位置，这种多余的、影响雷达正常观测的回波，称为假回波。常见的几种假回波的成因、特点及识别（克服）方法如下。

1. 间接反射假回波

本船上的烟囱、大桅等高大构件及其附近的大船、陆上高大建筑物等强反射体，不但能阻挡雷达波向前传播从而在其后方形成阴影区，同时，它们又能将直接来自雷达天线的雷达波间接反射到目标，目标回波又再经上述反射体间接反射回天线。这样，同一个目标，雷达波可能会有两条不同的传播路径：一条是直接从天线到目标的路径；另一条是经过上述反射体间接反射后再到达目标的路径。于是，一个目标在荧光屏上可能产生两个回波亮点：除了真回波外，在上述反射体的方位上还会出现一个距离等于反射体至物标的距离和反射体至天线的距离之和的假回波，称之为间接反射假回波，有时也简称间接回波，如图2-21所示。

图2-21　间接反射假回波

（a）烟囱的反射；（b）其他反射

间接反射假回波的特性及识别方法如下：

（1）假回波的距离和方位与真回波均不同，其方位为间接反射体所在方位，距离略偏大（等于反射体至物标的距离和反射体至天线的距离之和）；

（2）它们常常出现在扇形阴影区；

（3）与真回波在屏上的移动比较，假回波的移动是不正常的，当物标方位移动时，假回波的方位往往仍出现在扇形阴影区不变，仅距离作相应的改变，当改变到某一角度时，假回波会在荧光屏上消失；

（4）假回波在屏上的显示形状有明显畸变，且比真回波暗些（弱些）；

（5）通常识别间接假回波的方法是临时改变本船的航向。当本船改向时，真回波的方位将发生改变，但间接假回波仍将出现在扇形阴影区里或消失。

2. 多次反射假回波

雷达波在本船和正横附近距离强反射体之间多次往返反射，均被雷达天线接收而产生的假回波，称为多次反射假回波。

多次反射假回波在屏上的显像特点是：在物标真回波外侧，连续出现几个等间距、强度逐个变弱的假回波，其方位与真回波一致，如图2-22所示。图中，离屏中心最近、最强的A为真回波，其外侧两个B和C均为假回波。

多次反射假回波一般是在本船与强反射体相距约1n mile以内，且在正横对正横或接近正横时发生，在狭水道航行或锚泊时可常见到。可根据多次反射回波的上述显像特征予以识别或适当降低增益减弱之，也可用“海浪抑制”（STC）旋钮加以抑制。

图2-22　多次反射回波

3. 旁瓣回波

由天线波速的旁瓣扫到近处强反射体所产生的假回波，称为“旁瓣回波”。由于旁瓣波速对称分布于天线主波速两侧，故旁瓣回波也对称分布在真回波两侧的圆弧上，如图2-23所示。图中A为真回波，B、C、D、E为旁瓣回波。旁瓣回波的距离与真回波相同，但方位不同，而且其强度比真回波弱得多，可适当减小增益或用“海浪抑制”钮加以减弱。

图2-23　旁瓣回波

4. 二次扫描回波

如前所述，当出现超折射现象非常强烈时，雷达的探测距离将大大增加。若远处物标回波返回天线的延时时间Δt大于雷达脉冲重复周期T时，则由第一次发射产生的物标回波将显示在第二次扫描线上而形成的假回波，称为二次扫描回波，如图2-24所示。

从图中不难看出，可能出现二次扫描回波的距离范围为C·T/2～C·T/2+R_D，其中C为电波传播速度，T为脉冲重复周期，R_D为量程距离。假回波显示的距离等于物标实际距离减去脉冲重复周期T所对应的距离（即C·T/2）。

二次扫描回波的特点是：

（1）假回波图形与实际物标形状不符，发生了变化，图2-25是远处直线陡岸在屏上显示时变成V字形图像的情况；

图2-24　二次扫描回波

图2-25　二次扫描回波的图像变形

（2）改变量程（从而改变脉冲重复周期）时假回波图像距离会改变、变形或消失。据此可用于二次扫描回波的识别；

（3）假回波显示的方位是物标的真实方位，但显示的距离是实际距离与C·T/2之差；

（4）假回波在屏上的移动是不正常的。

根据上述特点，并对照海图可以识别二次扫描回波。

想一想

雷达假回波都有哪些特点？如何识别和克服？

三、干扰杂波

在雷达荧光屏上，除可能存在上述各种假回波外，还可能出现一些干扰杂波妨碍雷达的正常观测。下面介绍各种干扰杂波的成因、显像特征及抑制方法。

1. 海浪干扰

由海浪反射雷达波而产生海浪干扰杂波，形成屏上本船周围6～8n mile（风浪大时甚至达8～10n mile）内的鱼鳞状闪亮斑点，如图2-26所示。

海浪反射回波的强度与相对风向有关，上风舷方向的海浪反射强，下风舷方向弱。此外，雷达工作波长短、天线水平和垂直波束宽度较宽、脉冲宽度长、天线转速慢、使用垂直极化天线，则海浪反射强。为抑制海浪干扰，可选用S波段（10cm）雷达。如有双速天线，选用高速天线（80r/min），选用窄脉冲宽度，使用面板上的“海浪抑制”（STC）旋钮酌情调节，达到既抑制干扰又不丢失物标的目的。

2. 雨雪干扰

由雨、雪反射雷达波产生宽干扰脉冲，在屏上形成无明显边缘的疏松的棉絮状连续亮斑区（雨、雪区），如图2-27所示。

图2-26　海浪干扰

图2-27　雨雪干扰杂波

降雨（或雪）量越大，雨点（或雪片）越粗，雷达工作波长越短，天线波束越宽，脉冲宽度越宽，则雨雪反射越强。为抑制雨雪干扰，可选用S波段（10cm）雷达，选用窄脉冲宽度及圆极化天线，也可用“雨雪干扰抑制”（FTC）控钮或开关加以抑制。

顺便指出，有时含水量较高的云层，若高度较低被雷达波束扫到，也会在屏上产生类似于雨雪干扰那样的连续亮斑区。其特点和抑制方法均同于雨雪干扰，就不在此详述了。

3. 同频雷达干扰

由邻近他船同频段雷达发射的电磁波进入本船雷达天线而产生的干扰，称为同频雷达干扰。由于同频雷达干扰电波是其他雷达单程发射直接进入本船雷达天线，故本船雷达停止发射时，只要接收机和显示器仍在工作，仍能接收到其干扰信号，而且他船离本船越近，接收到的同频干扰越强。除本船雷达天线主瓣接收外，旁瓣也接收。除直接接收他船同频干扰外，还接收经本船大桅等建筑物反射的同频干扰。

同频雷达干扰在屏幕上的显像视他船与本船雷达脉冲重复频率之差的大小不同而异。当两台雷达的脉冲重复频率相差很大时，显像为不规则的散乱光点。当两台雷达的脉冲重复频率稍有不同时的显像，如图2-28所示：当用远量程档时，显示点状螺旋线，如图2-28（a）所示；当用近量程档时，显示径向点射线如图2-28（b）所示。

图2-28　同频雷达干扰

（a）远量程；（b）近量程

由于同频雷达干扰的显像较特殊，比较容易识别，一般也不影响观测。干扰过于严重时，换用近量程观测，可减小其影响，或选用另一波段雷达工作。如装有同频雷达干扰抑制器，可打开面板上的控制开关，即可消除同频雷达干扰。目前新型雷达大都装有同频雷达干扰抑制器。

4. 电火花干扰

雷达屏上常见的电火花干扰有两类：一类是在固定位置出现不规则的亮线，一般是偏转线圈电刷和滑环接触不良引起的；另一类是位置不定的径向亮线，可能是机内电源、发射机、接收机等有关器件跳火形成的，这是故障，应立即检查，排除后使用。

此外，天电干扰也会在屏上产生不稳定的径向亮线，它随天空闪电而随机地瞬时出现，随即消失；无法加以消除，但影响也不大。对于在固定方位位置上出现的电火花干扰，如一时尚无法排除故障而加以去除，则使用中可采用暂时小改向方法，使欲测的物标回波避开上述干扰亮线。

图2-29　明暗扇形干扰

5. 明暗扇形干扰

当雷达接收机工作于“自控”方式，即使用自动频率控制时，如果自动频率控制电路（AFC）失调，将在荧光屏上出现明暗交替的扇形图像，如图2-29所示。此时，应改用“手控”方式进行调谐，待AFC电路正常后再改用“自控”方式工作。

想一想

不同雷达干扰信号都有哪些显像特点？如何识别和克服？

思考与训练

1. 通常装在船上的雷达，其实际肓区将________雷达最小作用距离。

A. 小于　B. 小于等于　C. 大于　D. 大于等于

2. 天线高度增高后对扇形阴影区的影响是________。

A. 扇形阴影区扩大　B. 扇形阴影区缩小

C. 无影响　　　　　D. 以上都不对

3.________方向出现阴影区对船舶安全航行影响最大。

A. 船首方向　B. 船尾方向　C. 正横方向　D. 以上都不对

4. 在一艘大船上，前桅产生的扇形阴形区约为________。

A.　1°～3°　B.　5°～10°　C.　10°～45°　D.　45°以上

5. 雷达旁瓣回波的特征是________。

A. 在真回波后有假回波　　　B. 阴形扇形内出现回波

C. 真回波左右有一串假回波　D. 真假回波连在一起

6. 雷达间接回波通常在________出现。

A. 船首标志线上　B. 船尾方向　C. 扇形阴影区内　D. 正横方向

7. 二次扫描假回波可以通过下列哪种方法加以识别？

A. 暂时改向　B. 调节聚集　C. 改变发射脉宽　D. 变换距离量程

8. 利用改变量程的方法可以识别________。

A. 间接假回波　B. 多次反射假回波　C. 二次扫描回波　D. 旁瓣回波

9. 一条大船平等靠近本船航行时，在雷达屏幕上可能产生________。

A. 间接假回波　B. 二次扫描回波　C. 旁瓣回波　D. 多次反射假回波

10. 当我船与他船________时，雷达屏幕上可能会产生多次反射回波。

A. 正横　B. 近距离　C.　A+B　D. 以上都不对

11. 一段平直的岸线，显示在荧光屏上的图像是向屏中心凸起，且距离变小，该图像是________。

A. 间接回波　B. 旁瓣回波　C. 二次扫描回波　D. 失真岸线图像

12. 雷达的旁瓣回波产生在：

A. 近距离　B. 远距离　C. 中距离　D. 远近都可能

13. 雷达多次反射回波的消除和抑制方法是________。

A. 降低增益　　　　　B. 正确调谐

C. 使用“STC”旋钮　 D.　A和C对

14. 雷达的二次扫描回波与真回波________。

A. 距离相等、方位差180度　 B. 距离相等、方位差90度

C. 距离和方位都不等　　　　D. 方位相同，距离差一个值

15. 雷达荧光屏上的间接回波的亮度比真回波________。

A. 亮些　B. 暗些　C. 亮度相等　D. 以上都不对

16. 多次反射回波一般是在本船与强反射体相距约________以内时发生。

A.　0.5海里　B.　1海里　C.　1.5海里　D.　2海里

17. 假回波的距离、方位与其真回波均不相同的是：

A. 多次反射回波　B. 旁瓣回波　C. 间接回波　D. 二次扫描回波

18. 当假回波显示的距离等于物标实际距离减去脉冲重复周期所对应的距离，则此假回波为________。

A. 间接回波　B. 多次反射回波　C. 旁瓣回波　D. 二次扫描回波

19. 雷达荧光屏的固定位置上出现不规则的亮线，其原因是：

A. 海浪干扰　B. 雨雪于扰　C. 同频干扰　D. 电火花干扰

20. 对性能较好的船用雷达，海浪回波可显示的距离是________海里。

A.　2　B.　4　C.　8至10　D.　12

21. 在雷达荧光屏上显示为扫描中心周围一片时隐时现的亮斑干扰波是________干扰。

A. 海浪　B. 雨雪　C. 同频　D. 电火花

22. 船在海上航行，用真运动雷达测得270度左右海浪回波最强，则当时的风向约为________。

A.　000度　B.　090度　C.　180度　D.　270度

23. 雨雪干扰在显示特点是________。

A. 无规则的点状　　　B. 径向虚线

C. 疏松的棉絮状一片　D. 时隐时显的光斑

24. 海浪干扰抑制电路一般抑制范围是________海里。

A.　0.5～1　B.　3～5　C.　6～8　D.　10～12

25. 当雷达荧光屏上出现规则的螺旋状虚线回波时，其原因是________。

A. 机内噪声干扰　　　B. 同频异步发射干扰

C. 同频同步发射干扰　D. 电火花干扰