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物体的辐射特性及模型1、辐射特性自然界中任何物体，只要不是接近绝对零度，都是一个辐射源。也就是说，物体将在一定温度下发射电磁波，同时也被别的物体发射的电磁波所照射。物体所辐射的电磁波与物体本身的特性有关，不同的物体有不同的辐射特性。根据物体辐射特性的差异，可进行目标识别，这就是被动式探测器工作原理的基础。黑体，是指在热力学定理允许的范围内最大限度地把热能转化成辐射能的理想热辐射体。根据能量守恒定律，处于热力学稳定的良好吸收体必定也是一个良好发射体，否则会由于吸收辐射能量而导致温度的升高，所以，黑体同样也是一个完全的发射体。根据普朗克定律，一个黑体在温度为，频率为时，其亮度如式（1）所示： （1）式中，为黑体谱亮度，； 为普朗克常数，； 为频率，； 为玻耳兹曼常数，； 为绝对温度，； 为光速。在毫米波频段，一般有，所以指数项经过级数展开取近似值并整理后，式（1）可以简化为： （2）式（2）通常称为瑞利琼斯公式。假设接收系统的天线归一化温度功率增益方向图为，分别为入射角和方位角，并考虑天线单极化接收，只检测入射功率的一半，则在带宽内接收的总功率为 （3）式中，积分是在立体角内进行的，黑体亮度，通常，并假设天线的辐射电阻和其终端相匹配，则由式（3）可得 （4）根据天线理论，有 （5）所以式（4）可以写为 （6） 因此可知，功率与温度有着一一对应的关系，在分析被动式系统时，常采用温度的概念。自然界中，黑体是不存在的，它只是一个理想的物体，自然界的物体一般都是“灰体”，即除了吸收外界的辐射同时也反射一部分辐射。由一个灰体辐射的功率，可用比该灰体实际温度更低的等效黑体所辐射的功率来代替。一般将此等效黑体的温度称为该物体的辐射温度。2、辐射模型当电磁波以平面波的形式传播到一平坦的目标物体表面时，其入射功率一部分被反射或散射，另一部分被吸收，剩下部分则被透射。根据能量守恒定律，入射功率的平衡条件是： （7）其下标、分别表示反射、吸收、透射。将归一化可得： （8）式中，为反射率，为吸收率，为透射率。一般目标物透射的功率很小，故透射率可忽略不计，则： （9）根据基尔霍夫定律，物体的发射率等于吸收率，即，则或。当接收机接收地面（或水面）的辐射时，天线“看到”的辐射温度为： （10）式中，入射角；方位角；极化方式（既表示水平极化，又表示垂直极化）接收机带宽；地面的反射率；、地面和大气的发射率；天空的辐射温度；、地面和大地的真实温度。当接收机指向天空，接收天空温度和大气温度时，如忽略
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