湖北省丹江口市高中物理 第十四章 電磁波 第三節(jié) 電磁波的發(fā)射和接收課件 新人教版選修34

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1、一一. . 無線電波無線電波: :無線電技術中使用的電磁波叫做無線電波無線電技術中使用的電磁波叫做無線電波二二. .無線電波的發(fā)射無線電波的發(fā)射1.有效發(fā)射無線電波的要求有效發(fā)射無線電波的要求:(1)要有足夠高的頻率要有足夠高的頻率. 頻率越高頻率越高,發(fā)射電磁波的本領越大發(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電場和磁場必須分散到盡可能大的空間2.開放電路開放電路:3.調制調制:使各種電磁波隨信號而改變的過程叫使各種電磁波隨信號而改變的過程叫做調制做調制.調制有兩種方式調制有兩種方式(1)調幅調幅AM:使高頻振蕩的振幅隨信號而改變使高頻振蕩的振幅隨信號而改變(2)調頻調頻

2、FM:使高頻振蕩的頻率隨信號而改變使高頻振蕩的頻率隨信號而改變天天線線地地線線二二. .無線電波的接收無線電波的接收電諧振電諧振: :當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時波的頻率相同時, ,接收電路中產生的振蕩電流最接收電路中產生的振蕩電流最強強, ,這種現(xiàn)象叫做電諧振這種現(xiàn)象叫做電諧振調諧調諧: :使接收電路產生電諧振的過程叫做調諧使接收電路產生電諧振的過程叫做調諧調諧電路調諧電路: :能夠調諧的接收電路叫調諧電路能夠調諧的接收電路叫調諧電路三三. .電磁波的傳播電磁波的傳播1.1.地波地波: :2.2.天波天波: :3.3.直線傳播直線傳播:

3、:電視電視移動電話移動電話 雷達雷達(radar)(radar)原是原是“無線電探測與定位無線電探測與定位”的英文縮寫。雷達的的英文縮寫。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、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。信號處理機）和顯示器等部分組成。 雷達發(fā)射機產生足夠的電磁能量，經過收發(fā)轉換開關傳送給雷達發(fā)射機產生足夠的電磁能量，經過收發(fā)轉換開關傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很天線。天線將這些電磁能

4、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。窄的方向上形成波束，向前傳播。 電磁波遇到波束內的目標后，將沿著各個方向產生反射，其電磁波遇到波束內的目標后，將沿著各個方向產生反射，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。中的一部分電磁能量反射回雷達的方向，被雷達天線獲取。天線獲取的能量經過收發(fā)轉換開關送到接收機，形成雷達的天線獲取的能量經過收發(fā)轉換開關送到接收機，形成雷達的回波信號?；夭ㄐ盘枴?雷雷達達 接收機放大微弱的回波信號，經過信號處理機處理，接收機放大微弱的回波信號，經過信號處理機處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目提取出包含在回波中的信息，

5、送到顯示器，顯示出目標的距離、方向、速度等。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，可以確定目標的距播時間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離為：離為：S=CT/2 其中其中S：目標距離：目標距離,T：電磁波從雷達到：電磁波從雷達到目標的往返傳播時間目標的往返傳播時間,C：光速：光速 雷達測定目標的方

6、向是利用天線的方向性來實現(xiàn)的。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。和俯仰角。 測定目標的運動速度是雷達的一個重要功能，測定目標的運動速度是雷達的一個重要功能，雷雷達測速利用了物理學中的多普勒原理當目標和雷達測速利

7、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，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。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)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）、脈沖寬度以及為脈沖重復周期（脈沖重復頻率）、

8、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內信號的高頻振載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內信號的高頻振蕩頻率，也稱為雷達的工作頻率。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雷達的用途廣泛，種類繁多，分類的方法也非常復雜。通常可以按照雷達的用途分類，如預警雷達、雜。通常可以按照雷達的用途分類，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、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雷達、機載截擊雷達、導航雷達以及防撞和敵我

9、識別雷達等。別雷達等。 毫米波雷達毫米波雷達 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、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，已獲得了各國的調試重視。例如，地面作戰(zhàn)和靈巧武器，已獲得了各國的調試重視。例如，美國的美國的“愛國者愛國者”防空導彈已安裝了毫米波雷達導引頭，

10、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)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)波輸出功率為波輸出功率為1010千瓦的毫米波雷達；英、法等國家的一些千瓦的毫米波雷達；英、法等國家的一些防空系統(tǒng)也都將采用毫米波雷達。防空系統(tǒng)也都將采用毫米波雷達。 激光雷達激光雷達 工作在紅外和可見光波段的雷達稱為激光雷達。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、轉臺和信息處理系統(tǒng)它由激光發(fā)射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統(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

11、反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送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光雷達很容易“看穿看穿”隱身目標所玩的隱身目標所玩的“把戲把戲”；再；再加上激光雷達波束窄、定向性好、測量精度高、分辨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、綜密跟蹤和瞄準、目標成像識

12、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、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。研究工作。 雷達基本組成及各個部分作用雷達基本組成及各個部分作用從外觀組件從外觀組件 簡述簡述 上分上分：

13、四部件四部件 三部件三部件 二部件二部件收發(fā)機收發(fā)機顯示器顯示器1 1、 組成框圖組成框圖 原理組成原理組成七部分七部分 2 2、各部分作用、各部分作用1 1）觸發(fā)電路觸發(fā)電路（Trigger) (Trigger) (又稱定時電路，或稱定時器）又稱定時電路，或稱定時器） 每隔一定時間（每隔一定時間（T T）產生一觸發(fā)脈沖（定時脈沖）產生一觸發(fā)脈沖（定時脈沖） 它是雷達整機的它是雷達整機的定時系統(tǒng)定時系統(tǒng)。 T-T-脈沖重復周期脈沖重復周期2 2）發(fā)射機）發(fā)射機（Transmitter)Transmitter) 在觸發(fā)脈沖的作用下，產生一定寬度（在觸發(fā)脈沖的作用下，產生一定寬度（）一定幅度足夠）

14、一定幅度足夠 功率的發(fā)射脈沖（射頻脈沖）。功率的發(fā)射脈沖（射頻脈沖）。3 3）天線部件天線部件( (Scanner,Antena,AerialScanner,Antena,Aerial) ) 收發(fā)信號收發(fā)信號 把天線角位置和船首信號送往顯示器。把天線角位置和船首信號送往顯示器。 天線特點：天線特點：1 1）收發(fā)共用；）收發(fā)共用； 2 2）高度定向性。）高度定向性。 4 4）接收機接收機(Receiver)(Receiver) 把微弱的信號進行變頻，放大，檢波成視頻信號，把微弱的信號進行變頻，放大，檢波成視頻信號，送往顯示器。送往顯示器。5 5）收發(fā)開關收發(fā)開關(T-R switch,T-R c

15、ell)(T-R switch,T-R cell) 收發(fā)轉換收發(fā)轉換6 6）顯示器顯示器(Display,Indicator)(Display,Indicator) (1) (1)把接收機送來的視頻脈沖進行放大，處理，顯示。把接收機送來的視頻脈沖進行放大，處理，顯示。 （2 2）產生掃描及各種標志信號，完成對目標的測量。）產生掃描及各種標志信號，完成對目標的測量。7 7）電源電源 (Power Supply)(Power Supply) 把船電變換成一定頻率及功率的要求，供各分機用把船電變換成一定頻率及功率的要求，供各分機用電。電。 三、工作波形三、工作波形 工作波形工作波形 本章重點：本章重點： 測距測向原理。測距測向原理。 組成框圖及各部分工作。組成框圖及各部分工作。 本章難點：本章難點：測向原理測向原理 作業(yè)作業(yè)：P3P3：1 1，4 4