第三节电磁波的发射和接收

1、一一. . 无线电波无线电波: :无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波二二. .无线电波的发射无线电波的发射1.有效发射无线电波的要求有效发射无线电波的要求:(1)要有足够高的频率要有足够高的频率. 频率越高频率越高,发射电磁波的本领越大发射电磁波的本领越大(2)电场和磁场必须分散到尽可能大的空间电场和磁场必须分散到尽可能大的空间2.开放电路开放电路:3.调制调制:使各种电磁波随信号而改变的过程叫使各种电磁波随信号而改变的过程叫做调制做调制.调制有两种方式调制有两种方式(1)调幅调幅AM:使高频振荡的振幅随信号而改变使高频振荡的振幅随信号而改变(2)调频调频

2、FM:使高频振荡的频率随信号而改变使高频振荡的频率随信号而改变天天线线地地线线二二. .无线电波的接收无线电波的接收电谐振电谐振: :当接收电路的固有频率跟接收到的电磁当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时波的频率相同时, ,接收电路中产生的振荡电流最接收电路中产生的振荡电流最强强, ,这种现象叫做电谐振这种现象叫做电谐振调谐调谐: :使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐调谐电路调谐电路: :能够调谐的接收电路叫调谐电路能够调谐的接收电路叫调谐电路三三. .电磁波的传播电磁波的传播1.1.地波地波: :2.2.天波天波: :3.3.直线传播直线传播:

3、:电视电视移动电话移动电话 雷达雷达(radar)(radar)原是原是“无线电探测与定位无线电探测与定位”的英的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。（包括信号处理机）和显示器等部分组成。 雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个

4、很窄的方向上辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。形成波束，向前传播。 电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。达的回波信号。 雷雷达达 接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目提取出包含在回波中的信息，

5、送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。标的距离、方向、速度等。 为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：离为：S=CT/2 其中其中S：目标距离：目标距离,T：电磁波从雷达到：电磁波从雷达到目标的往返传播时间目标的往返传播时间,C：光速：光速 雷达测定目标的方

6、向是利用天线的方向性来实现的。雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。两坐标雷达天线小事的指向角，就是目标的方向角。两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。和俯仰角。 测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，雷雷达测速利用了物理学中的多普勒原理当目标和雷达测速利

7、用了物理学中的多普勒原理当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，确定目标的相对径向速度， 根据波形来区分，雷达主要分为脉冲雷达和连续波根据波形来区分，雷达主要分为脉冲雷达和连续波雷达两大类。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。雷达两大类。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。常规脉冲雷达周期性地发射高频脉冲。相关的参数常规脉冲雷达周期性地发射高频脉冲。相关的参数为脉冲重复周期（脉冲重复频率）、脉冲宽度以及为脉冲重复周期（脉冲重复频率）、

8、脉冲宽度以及载波频率。载波频率是在一个脉冲内信号的高频振载波频率。载波频率是在一个脉冲内信号的高频振荡频率，也称为雷达的工作频率。荡频率，也称为雷达的工作频率。 雷达的用途广泛，种类繁多，分类的方法也非常复雷达的用途广泛，种类繁多，分类的方法也非常复杂。通常可以按照雷达的用途分类，如预警雷达、杂。通常可以按照雷达的用途分类，如预警雷达、搜索警戒雷达、无线电测高雷达、气象雷达、航管搜索警戒雷达、无线电测高雷达、气象雷达、航管雷达、引导雷达、炮瞄雷达、雷达引信、战场监视雷达、引导雷达、炮瞄雷达、雷达引信、战场监视雷达、机载截击雷达、导航雷达以及防撞和敌我识雷达、机载截击雷达、导航雷达以及防撞和敌我

9、识别雷达等别雷达等。 毫米波雷达毫米波雷达 工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷达。它具有天线波束窄、分辩率高、频带达。它具有天线波束窄、分辩率高、频带宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此它能探测隐身目标。毫米波雷达还具有能它能探测隐身目标。毫米波雷达还具有能力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武器，已获得了各国的调试重视。例如，美器，已获得了各国的调试重视。例如，美国的国的“爱国者爱国者”防空导弹已安装了毫米波防空导弹已安装

10、了毫米波雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率为为1010千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的一些防空系统也都将采用毫米波雷达。一些防空系统也都将采用毫米波雷达。 激光雷达激光雷达 工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反

11、射回来的光脉冲还原成电脉冲，送收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。隐身兵器通常是针对微波雷达的，因此激到显示器。隐身兵器通常是针对微波雷达的，因此激光雷达很容易光雷达很容易“看穿看穿”隐身目标所玩的隐身目标所玩的“把戏把戏”；再；再加上激光雷达波束窄、定向性好、测量精度高、分辨加上激光雷达波束窄、定向性好、测量精度高、分辨率高，因而它能有效地探测隐身目标。激光雷达在军率高，因而它能有效地探测隐身目标。激光雷达在军事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精密跟踪和瞄准、目标成像识别、导航、精确制导、综密跟踪和瞄准、目标成像识别

12、、导航、精确制导、综合火控、直升机防撞、化学战剂监测、局部风场测量、合火控、直升机防撞、化学战剂监测、局部风场测量、水下目标探测等。美国国防部正在开发用于目标探测水下目标探测等。美国国防部正在开发用于目标探测和识别的激光雷达技术，已进行了前视下视激光雷和识别的激光雷达技术，已进行了前视下视激光雷达的试验，主要探测伪装树丛中的目标。法国和德国达的试验，主要探测伪装树丛中的目标。法国和德国正在积极进行使用激光雷达探测和识别直升机的联合正在积极进行使用激光雷达探测和识别直升机的联合研究工作。研究工作。 雷达基本组成及各个部分作用雷达基本组成及各个部分作用从外观组件从外观组件 简述简述 上分上分：四部

13、件四部件三部件三部件二部件二部件收发机收发机显示器显示器1 1、 组成框图组成框图 原理组成原理组成七部分七部分 2 2、各部分作用、各部分作用1 1）触发电路触发电路（Trigger) (Trigger) (又称定时电路，或称定时器）又称定时电路，或称定时器） 每隔一定时间（每隔一定时间（T T）产生一触发脉冲（定时脉冲）产生一触发脉冲（定时脉冲） 它是雷达整机的它是雷达整机的定时系统定时系统。 T-T-脉冲重复周期脉冲重复周期2 2）发射机）发射机（Transmitter)Transmitter) 在触发脉冲的作用下，产生一定宽度（在触发脉冲的作用下，产生一定宽度（）一定幅度一定幅度足够足

14、够 功率的发射脉冲（射频脉冲）。功率的发射脉冲（射频脉冲）。3 3）天线部件天线部件(Scanner,Antena,Aerial)(Scanner,Antena,Aerial) 收发信号收发信号把天线角位置和船首信号送往显示器。把天线角位置和船首信号送往显示器。 天线特点：天线特点：1 1）收发共用；）收发共用； 2 2）高度定向性。）高度定向性。 4 4）接收机接收机(Receiver)(Receiver) 把微弱的信号进行变频，放大，检波成视频信号，送把微弱的信号进行变频，放大，检波成视频信号，送往显示器。往显示器。5 5）收发开关收发开关(T-R switch,T-R cell)(T-R switch,T-R cell) 收发转换收发转换6 6）显示器显示器(Display,Indicator)(Display,Indicator) (1) (1)把接收机送来的视频脉冲进行放大，处理，显示。把接收机送来的视频脉冲进行放大，处理，显示。 （2 2）产生扫描及各种标志