高中物理 14.3 電磁波的發(fā)射和接收課件 新人教版選修3-4.ppt

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無線電波的發(fā)射和接收 一 無線電波 無線電技術中使用的電磁波叫做無線電波 二 無線電波的發(fā)射 1 有效發(fā)射無線電波的要求 1 要有足夠高的頻率 頻率越高 發(fā)射電磁波的本領越大 2 電場和磁場必須分散到盡可能大的空間 2 開放電路 3 調(diào)制 使各種電磁波隨信號而改變的過程叫做調(diào)制 調(diào)制有兩種方式 1 調(diào)幅AM 使高頻振蕩的振幅隨信號而改變 2 調(diào)頻FM 使高頻振蕩的頻率隨信號而改變 二 無線電波的接收 電諧振 當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時 接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強 這種現(xiàn)象叫做電諧振調(diào)諧 使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧調(diào)諧電路 能夠調(diào)諧的接收電路叫調(diào)諧電路 三 電磁波的傳播 1 地波 2 天波 3 直線傳播 電視 移動電話 雷達 radar 原是 無線電探測與定位 的英文縮寫 雷達的基本任務是探測感興趣的目標 測定有關目標的距離 方問 速度等狀態(tài)參數(shù) 雷達主要由天線 發(fā)射機 接收機 包括信號處理機 和顯示器等部分組成 雷達發(fā)射機產(chǎn)生足夠的電磁能量 經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關傳送給天線 天線將這些電磁能量輻射至大氣中 集中在某一個很窄的方向上形成波束 向前傳播 電磁波遇到波束內(nèi)的目標后 將沿著各個方向產(chǎn)生反射 其中的一部分電磁能量反射回雷達的方向 被雷達天線獲取 天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關送到接收機 形成雷達的回波信號 雷達 接收機放大微弱的回波信號 經(jīng)過信號處理機處理 提取出包含在回波中的信息 送到顯示器 顯示出目標的距離 方向 速度等 為了測定目標的距離 雷達準確測量從電磁波發(fā)射時刻到接收到回波時刻的延遲時間 這個延遲時間是電磁波從發(fā)射機到目標 再由目標返回雷達接收機的傳播時間 根據(jù)電磁波的傳播速度 可以確定目標的距離為 S CT 2其中S 目標距離 T 電磁波從雷達到目標的往返傳播時間 C 光速雷達測定目標的方向是利用天線的方向性來實現(xiàn)的 通過機械和電氣上的組合作用 雷達把天線的小事指向雷達要探測的方向 一旦發(fā)現(xiàn)目標 雷達讀出些時天線小事的指向角 就是目標的方向角 兩坐標雷達只能測定目標的方位角 三坐標雷達可以測定方位角和俯仰角 測定目標的運動速度是雷達的一個重要功能 雷達測速利用了物理學中的多普勒原理 當目標和雷達之間存在著相對位置運動時 目標回波的頻率就會發(fā)生改變 頻率的改變量稱為多普勒頻移 用于確定目標的相對徑向速度 根據(jù)波形來區(qū)分 雷達主要分為脈沖雷達和連續(xù)波雷達兩大類 當前常用的雷達大多數(shù)是脈沖雷達 常規(guī)脈沖雷達周期性地發(fā)射高頻脈沖 相關的參數(shù)為脈沖重復周期 脈沖重復頻率 脈沖寬度以及載波頻率 載波頻率是在一個脈沖內(nèi)信號的高頻振蕩頻率 也稱為雷達的工作頻率 雷達的用途廣泛 種類繁多 分類的方法也非常復雜 通?？梢园凑绽走_的用途分類 如預警雷達 搜索警戒雷達 無線電測高雷達 氣象雷達 航管雷達 引導雷達 炮瞄雷達 雷達引信 戰(zhàn)場監(jiān)視雷達 機載截擊雷達 導航雷達以及防撞和敵我識別雷達等 毫米波雷達工作在毫米波段的雷達稱為毫米波雷達 它具有天線波束窄 分辯率高 頻帶寬 抗干擾能力強等特點 同時它工作在目前隱身技術所能對抗的波段之外 因此它能探測隱身目標 毫米波雷達還具有能力 特別適用于防空 地面作戰(zhàn)和靈巧武器 已獲得了各國的調(diào)試重視 例如 美國的 愛國者 防空導彈已安裝了毫米波雷達導引頭 目前正在研制更先進的毫米波導引頭 俄羅斯已擁有連續(xù)波輸出功率為10千瓦的毫米波雷達 英 法等國家的一些防空系統(tǒng)也都將采用毫米波雷達 激光雷達工作在紅外和可見光波段的雷達稱為激光雷達 它由激光發(fā)射機 光學接收機 轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成 激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去 光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖 送到顯示器 隱身兵器通常是針對微波雷達的 因此激光雷達很容易 看穿 隱身目標所玩的 把戲 再加上激光雷達波束窄 定向性好 測量精度高 分辨率高 因而它能有效地探測隱身目標 激光雷達在軍事上主要用于靶場測量 空間目標交會測量 目標精密跟蹤和瞄準 目標成像識別 導航 精確制導 綜合火控 直升機防撞 化學戰(zhàn)劑監(jiān)測 局部風場測量 水下目標探測等 美國國防部正在開發(fā)用于目標探測和識別的激光雷達技術 已進行了前視 下視激光雷達的試驗 主要探測偽裝樹叢中的目標 法國和德國正在積極進行使用激光雷達探測和識別直升機的聯(lián)合研究工作 雷達基本組成及各個部分作用 從外觀組件 簡述 上分 四部件三部件二部件 收發(fā)機 顯示器 1 組成框圖原理組成 七部分 2 各部分作用 1 觸發(fā)電路 Trigger 又稱定時電路 或稱定時器 每隔一定時間 T 產(chǎn)生一觸發(fā)脈沖 定時脈沖 它是雷達整機的定時系統(tǒng) T 脈沖重復周期2 發(fā)射機 Transmitter 在觸發(fā)脈沖的作用下 產(chǎn)生一定寬度 一定幅度 足夠功率的發(fā)射脈沖 射頻脈沖 3 天線部件 Scanner Antena Aerial 收發(fā)信號把天線角位置和船首信號送往顯示器 天線特點 1 收發(fā)共用 2 高度定向性 4 接收機 Receiver 把微弱的信號進行變頻 放大 檢波成視頻信號 送往顯示器 5 收發(fā)開關 T Rswitch T Rcell 收發(fā)轉(zhuǎn)換6 顯示器 Display Indicator 1 把接收機送來的視頻脈沖進行放大 處理 顯示 2 產(chǎn)生掃描及各種標志信號 完成對目標的測量 7 電源 PowerSupply 把船電變換成一定頻率及功率的要求 供各分機用電 三 工作波形 工作波形 本章重點 測距測向原理 組成框圖及各部分工作 本章難點 測向原理作業(yè) P3 1 4