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(wú)線電波的發(fā)射和接收 一 無(wú)線電波 無(wú)線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無(wú)線電波 二 無(wú)線電波的發(fā)射 1 有效發(fā)射無(wú)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(lǐng)越大 2 電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間 2 開(kāi)放電路 3 調(diào)制 使各種電磁波隨信號(hào)而改變的過(guò)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(hào)而改變 2 調(diào)頻FM 使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而改變 二 無(wú)線電波的接收 電諧振 當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí) 接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng) 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(guò)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(dòng)電話 雷達(dá) radar 原是 無(wú)線電探測(cè)與定位 的英文縮寫 雷達(dá)的基本任務(wù)是探測(cè)感興趣的目標(biāo) 測(cè)定有關(guān)目標(biāo)的距離 方問(wèn) 速度等狀態(tài)參數(shù) 雷達(dá)主要由天線 發(fā)射機(jī) 接收機(jī) 包括信號(hào)處理機(jī) 和顯示器等部分組成 雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生足夠的電磁能量 經(jīng)過(guò)收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)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(gè)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(biāo)后 將沿著各個(gè)方向產(chǎn)生反射 其中的一部分電磁能量反射回雷達(dá)的方向 被雷達(dá)天線獲取 天線獲取的能量經(jīng)過(guò)收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)送到接收機(jī) 形成雷達(dá)的回波信號(hào) 雷達(dá) 接收機(jī)放大微弱的回波信號(hào) 經(jīng)過(guò)信號(hào)處理機(jī)處理 提取出包含在回波中的信息 送到顯示器 顯示出目標(biāo)的距離 方向 速度等 為了測(cè)定目標(biāo)的距離 雷達(dá)準(zhǔn)確測(cè)量從電磁波發(fā)射時(shí)刻到接收到回波時(shí)刻的延遲時(shí)間 這個(gè)延遲時(shí)間是電磁波從發(fā)射機(jī)到目標(biāo) 再由目標(biāo)返回雷達(dá)接收機(jī)的傳播時(shí)間 根據(jù)電磁波的傳播速度 可以確定目標(biāo)的距離為 S CT 2其中S 目標(biāo)距離 T 電磁波從雷達(dá)到目標(biāo)的往返傳播時(shí)間 C 光速雷達(dá)測(cè)定目標(biāo)的方向是利用天線的方向性來(lái)實(shí)現(xiàn)的 通過(guò)機(jī)械和電氣上的組合作用 雷達(dá)把天線的小事指向雷達(dá)要探測(cè)的方向 一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo) 雷達(dá)讀出些時(shí)天線小事的指向角 就是目標(biāo)的方向角 兩坐標(biāo)雷達(dá)只能測(cè)定目標(biāo)的方位角 三坐標(biāo)雷達(dá)可以測(cè)定方位角和俯仰角 測(cè)定目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度是雷達(dá)的一個(gè)重要功能 雷達(dá)測(cè)速利用了物理學(xué)中的多普勒原理 當(dāng)目標(biāo)和雷達(dá)之間存在著相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)時(shí) 目標(biāo)回波的頻率就會(huì)發(fā)生改變 頻率的改變量稱為多普勒頻移 用于確定目標(biāo)的相對(duì)徑向速度 根據(jù)波形來(lái)區(qū)分 雷達(dá)主要分為脈沖雷達(dá)和連續(xù)波雷達(dá)兩大類 當(dāng)前常用的雷達(dá)大多數(shù)是脈沖雷達(dá) 常規(guī)脈沖雷達(dá)周期性地發(fā)射高頻脈沖 相關(guān)的參數(shù)為脈沖重復(fù)周期 脈沖重復(fù)頻率 脈沖寬度以及載波頻率 載波頻率是在一個(gè)脈沖內(nèi)信號(hào)的高頻振蕩頻率 也稱為雷達(dá)的工作頻率 雷達(dá)的用途廣泛 種類繁多 分類的方法也非常復(fù)雜 通?？梢园凑绽走_(dá)的用途分類 如預(yù)警雷達(dá) 搜索警戒雷達(dá) 無(wú)線電測(cè)高雷達(dá) 氣象雷達(dá) 航管雷達(dá) 引導(dǎo)雷達(dá) 炮瞄雷達(dá) 雷達(dá)引信 戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá) 機(jī)載截?fù)衾走_(dá) 導(dǎo)航雷達(dá)以及防撞和敵我識(shí)別雷達(dá)等 毫米波雷達(dá)工作在毫米波段的雷達(dá)稱為毫米波雷達(dá) 它具有天線波束窄 分辯率高 頻帶寬 抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn) 同時(shí)它工作在目前隱身技術(shù)所能對(duì)抗的波段之外 因此它能探測(cè)隱身目標(biāo) 毫米波雷達(dá)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(guó)的調(diào)試重視 例如 美國(guó)的 愛(ài)國(guó)者 防空導(dǎo)彈已安裝了毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭 目前正在研制更先進(jìn)的毫米波導(dǎo)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(dá) 英 法等國(guó)家的一些防空系統(tǒng)也都將采用毫米波雷達(dá) 激光雷達(dá)工作在紅外和可見(jiàn)光波段的雷達(dá)稱為激光雷達(dá) 它由激光發(fā)射機(jī) 光學(xué)接收機(jī) 轉(zhuǎn)臺(tái)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(jī)再把從目標(biāo)反射回來(lái)的光脈沖還原成電脈沖 送到顯示器 隱身兵器通常是針對(duì)微波雷達(dá)的 因此激光雷達(dá)很容易 看穿 隱身目標(biāo)所玩的 把戲 再加上激光雷達(dá)波束窄 定向性好 測(cè)量精度高 分辨率高 因而它能有效地探測(cè)隱身目標(biāo) 激光雷達(dá)在軍事上主要用于靶場(chǎng)測(cè)量 空間目標(biāo)交會(huì)測(cè)量 目標(biāo)精密跟蹤和瞄準(zhǔn) 目標(biāo)成像識(shí)別 導(dǎo)航 精確制導(dǎo) 綜合火控 直升機(jī)防撞 化學(xué)戰(zhàn)劑監(jiān)測(cè) 局部風(fēng)場(chǎng)測(cè)量 水下目標(biāo)探測(cè)等 美國(guó)國(guó)防部正在開(kāi)發(fā)用于目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別的激光雷達(dá)技術(shù) 已進(jìn)行了前視 下視激光雷達(dá)的試驗(yàn) 主要探測(cè)偽裝樹(shù)叢中的目標(biāo) 法國(guó)和德國(guó)正在積極進(jìn)行使用激光雷達(dá)探測(cè)和識(shí)別直升機(jī)的聯(lián)合研究工作 雷達(dá)基本組成及各個(gè)部分作用 從外觀組件 簡(jiǎn)述 上分 四部件三部件二部件 收發(fā)機(jī) 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(shí)電路 或稱定時(shí)器 每隔一定時(shí)間 T 產(chǎn)生一觸發(fā)脈沖 定時(shí)脈沖 它是雷達(dá)整機(jī)的定時(shí)系統(tǒng) T 脈沖重復(fù)周期2 發(fā)射機(jī) 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(hào)把天線角位置和船首信號(hào)送往顯示器 天線特點(diǎn) 1 收發(fā)共用 2 高度定向性 4 接收機(jī) Receiver 把微弱的信號(hào)進(jìn)行變頻 放大 檢波成視頻信號(hào) 送往顯示器 5 收發(fā)開(kāi)關(guān) T Rswitch T Rcell 收發(fā)轉(zhuǎn)換6 顯示器 Display Indicator 1 把接收機(jī)送來(lái)的視頻脈沖進(jìn)行放大 處理 顯示 2 產(chǎn)生掃描及各種標(biāo)志信號(hào) 完成對(duì)目標(biāo)的測(cè)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(jī)用電 三 工作波形 工作波形 本章重點(diǎn) 測(cè)距測(cè)向原理 組成框圖及各部分工作 本章難點(diǎn) 測(cè)向原理作業(yè) P3 1 4