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(shù)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(lǐng)越大 2 電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間 2 開放電路 3 調(diào)制 使各種電磁波隨信號(hào)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(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 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)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(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)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(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實(shí)現(xiàn)的 通過機(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 已獲得了各國的調(diào)試重視 例如 美國的 愛國者 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 美國國防部正在開發(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)偽裝樹叢中的目標(biāo) 法國和德國正在積極進(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