题目

雷达的无线电脉冲波是怎样发射出去的?

提问时间：2021-03-19

答案

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.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,形成雷达的回波信号.由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减,雷达回波信号非常微弱,几乎被噪声所淹没.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播时间.根据电磁波的传播速度,可以确定目标的距离为：S=CT/2
其中S：目标距离
T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间
C：光速
雷达仍是当前用来检测移动物体最普通方法.雷达英文为RADAR,是Radio Detection And Ranging的缩写.所有利用雷达波来检测移动物体速度的原理,其理论基础皆源自于[多普勒效应],此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现像,后来世人为了纪念他的贡献,就以他的名字来为该原理命名.
　　多普勒的理论基础为时间.波是由频率及振幅所构成.当无线电波在行进的过程中,碰到物体时会被反射,而且其反射回来的波,其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变.若无线电波所碰到的物体是固定不动的,那么所反射回来的无线电波其频率是不会改变的.然而,若物体是朝着无线电波发射的方向前进时,此时所反射回来的无线电波会被压缩,因此该电波的率频会随之增加；反之,若物体是朝着远离无线电波方向行进时,则反射回来的无线电波,其频率则会随之减小
测速雷达所应用的原理,就是可以检测到发射出无线电波,及反弹回来的无线电波其间的频率变化.由这两个不同频率的差值,便可以依特定的比例关系,而计算出该波所碰撞到的物体的速度.也许大家还是无法体会什么是[多普勒效应],但每个人在日常生活中应该都有听过[多普勒效应].例如：当火车鸣笛或救护车的警报声一直朝着你接近时,会发现声音会一直在变化,这就是所谓的[多普勒效应],此例子是生活中最常见的例子,因为当声波一直朝着你接近时,该声波的频率会一直增加,所以听到的声音才会一直变.这跟测速雷达所用到的原理是一样的,只不过测速雷达所使用的不是声波,而是无线电波.
　　由于测速雷达总是检测到一个较强的反射电波后,才计算出该移动物体（车子）的速度；而通常体积较大的物体其反射的电波也较强,离发射电波较近的物体,其所反射的电波也会较强.根据这个原理,若有两辆大小相同的车子,同样都是超速时,测速雷达只会检测到开在较前面车子的速度；若有一辆未超速的大卡车开在前方,而另一辆已超速的小客车开在后方时,测速雷达是无法检测出该小客车已超速,除非该小客车已经超越了大卡车而继续超速