高中物理选修3教版课件-第14章 电磁波-3无线电波的发射和接收

高中物理选修3教版课件-第14章 电磁波-3无线电波的发射和接收

一. 无线电波:无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波 二.无线电波的发射 1.有效发射无线电波的要求: (1)要有足够高的频率. 频率越高,发射电磁波的本领越大 (2)电场和磁场必须分散到尽可能大的空间 2.开放电路: 3.调制:使各种电磁波随信号而改变的过程叫 做调制.调制有两种方式 (1)调幅AM:使高频振荡的振幅随信号而改变 (2)调频FM:使高频振荡的频率随信号而改变 天 线 地 线 二.无线电波的接收 电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁 波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最 强,这种现象叫做电谐振 调谐:使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐 调谐电路:能够调谐的接收电路叫调谐电路 三.电磁波的传播 1.地波: 2.天波: 3.直线传播: 电视 移动电话 § 雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英 文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目 标，测定有关目标的距离、方问、速度等状 态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机 （包括信号处理机）和显示器等部分组成。 § 雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发 转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量 辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上 形成波束，向前传播。 § 电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方 向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回 雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的 能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷 达的回波信号。 雷 达 § 接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理， 提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目 标的距离、方向、速度等。 § 为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时 刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电 磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传 播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距 离为：S=CT/2 其中S：目标距离,T：电磁波从雷达到 目标的往返传播时间,C：光速 § 雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。 通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指 向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时 天线小事的指向角，就是目标的方向角。两坐标雷达 只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角 和俯仰角。 § 测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷 达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷 达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就 会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于 确定目标的相对径向速度， § 根据波形来区分，雷达主要分为脉冲雷达和连续波 雷达两大类。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。 常规脉冲雷达周期性地发射高频脉冲。相关的参数 为脉冲重复周期（脉冲重复频率）、脉冲宽度以及 载波频率。载波频率是在一个脉冲内信号的高频振 荡频率，也称为雷达的工作频率。 § 雷达的用途广泛，种类繁多，分类的方法也非常复 杂。通常可以按照雷达的用途分类，如预警雷达、 搜索警戒雷达、无线电测高雷达、气象雷达、航管 雷达、引导雷达、炮瞄雷达、雷达引信、战场监视 雷达、机载截击雷达、导航雷达以及防撞和敌我识 别雷达等。 § 毫米波雷达 § 　　工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷 达。它具有天线波束窄、分辩率高、频带 宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在 目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此 它能探测隐身目标。毫米波雷达还具有能 力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武 器，已获得了各国的调试重视。例如，美 国的“爱国者”防空导弹已安装了毫米波 雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米 波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率 为10千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的 一些防空系统也都将采用毫米波雷达。 § 激光雷达 § 　　工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。 它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统 等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接 收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送 到显示器。隐身兵器通常是针对微波雷达的，因此激 光雷达很容易“看穿”隐身目标所玩的“把戏”；再 加上激光雷达波束窄、定向性好、测量精度高、分辨 率高，因而它能有效地探测隐身目标。激光雷达在军 事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精 密跟踪和瞄准、目标成像识别、导航、精确制导、综 合火控、直升机防撞、化学战剂监测、局部风场测量、 水下目标探测等。美国国防部正在开发用于目标探测 和识别的激光雷达技术，已进行了前视／下视激光雷 达的试验，主要探测伪装树丛中的目标。法国和德国 正在积极进行使用激光雷达探测和识别直升机的联合 研究工作。 雷达基本组成及各个部分作用 从外观组件[简述]上分： 四部件 三部件 二部件 收发机 显示器 1、 组成框图 原理组成——七部分 2、各部分作用 1）触发电路（Trigger) (又称定时电路，或称定时器） 每隔一定时间（T）产生一触发脉冲（定时脉冲） 它是雷达整机的定时系统。 T--------脉冲重复周期 2）发射机（Transmitter) 在触发脉冲的作用下，产生一定宽度（τ）﹑一定幅度﹑ 足够 功率的发射脉冲（射频脉冲）。 3）天线部件(Scanner,Antena,Aerial) 收发信号 把天线角位置和船首信号送往显示器。 天线特点：1）收发共用； 2）高度定向性。 4）接收机(Receiver) 把微弱的信号进行变频，放大，检波成视频信号， 送往显示器。 5）收发开关(T-R switch,T-R cell) 收发转换 6）显示器(Display,Indicator) (1)把接收机送来的视频脉冲进行放大，处理，显示。 （2）产生扫描及各种标志信号，完成对目标的测量。 7）电源 (Power Supply) 把船电变换成一定频率及功率的要求，供各分机用电。 三、工作波形 工作波形 本章重点： ① 测距测向原理。 ② 组成框图及各部分工作。 本章难点：测向原理 作业：P3：1，4