新課標粵教版3-4選修三35電磁波的應用1(編輯修改稿)
2024-12-25 17:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 勒效應有如下三種情況： １．觀察者靜止而波源運動，則有： （１），其中 為觀測頻率， 為波 源頻率， 為波速， 為波源運動速度。 ２．波源靜止而觀察者運動，則有 （２），其中 為觀察者運動速度。 ３．若觀察者和波源在同一直線上運動 （３），其中 為波源運動速度。 自從在音頻范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)多卜勒效應以后， 經(jīng)過幾十年研究，在 1938年證明了在電磁 波頻域內(nèi)同樣有多卜勒效應，下面，我們結(jié) 合有關(guān)電磁波的知識，研究利用多卜勒效應 測量目標經(jīng)向速度的方法。 圖３ 電磁波受移動目標的反射 設(shè)雷達發(fā)射波長為 ，頻率為 的一段電磁波，它在空間延伸的長度為Ｄ，而其中包含的波數(shù) 為： . 若這段電磁波自左向右傳播 時，在Ｐ點遇到了目標，則在前方Ａ點的電磁波先反射回來，然后是后方的Ｂ點被反射，如果目標Ｐ是靜止的，則這段電磁波與目標的接觸時間為 ，且反射后ＡＢ點的距離也為Ｄ。 若目標沿一定速度 向雷達站飛行，由運動學知識所知，目標與這段電磁波的接觸時間變?yōu)? ，在這段時間內(nèi)目標的前進距離為： ，也就是說Ｂ點受目標反射時將比Ａ點反射時縮短了以上這段距離，在這段距離上電磁波傳播時間為： ，也即接收這段電磁波的持續(xù)時間將縮短 。因而由于目標的徑向運動 ，接收的持續(xù)時間將是 因回波信號在 AB間的波長數(shù)ｎ不變，所以持續(xù)的減少 必使頻率 的增高： （４） 由上式可知： （１）當 ，說明目標與雷達站無相對運動，回波頻率等于發(fā)射信號的頻率。 （２）當 ，說明目標向雷達站運動，接收頻率高于信號頻率。 （３）當 ，說明目標遠離雷達站運動，接收頻率低于信號頻率。 同樣，也可直接從（１）、 （２）式 推導出雷達接收頻率 與雷達發(fā)射頻率 之間的關(guān)系： （同上式） 通常，我們將相對運動所引起的接收頻率與發(fā)射頻率之間的差距稱為多卜勒頻率，用 表示 （５） 由于電磁波的傳播速度遠遠大于相對運動的速度 ，即 ，則略將（７）式化簡為： （６） 從上式可以看出，只要測出信號的多卜勒頻率 就可以求出目標運動的徑向速度 ： 在雷達系統(tǒng)中，采用一種專門的設(shè)備，可直接測量出 ，經(jīng)計算機處理，在顯示器上可讀出 。 ２．３雷達目標的散射截面積： 雷達發(fā)射的電磁波遇到目標時，一部分能量被目標吸收轉(zhuǎn)化為熱，另一部分在目標表面產(chǎn)生感應 電流而重新輻射，這種重新輻射的能量，有一小部分被接收天線截獲，從而發(fā)現(xiàn)目標。 為了便于發(fā)現(xiàn)目標，通常希望目標盡量少吸收發(fā)射的電磁波的能量，且有較強的將電磁波反射回雷達站的能力，然而這種能力不僅取決于雷達站發(fā)射電磁波時天線的定向性，電磁波的波長和極化方式，還與目標的幾何形狀、尺寸、表面性質(zhì)以及電磁波的入射角等因素有關(guān)。 通常情況下，我們用目標的雷達截面積來表示目標對電磁波的散射能力。它定義為：目標散射的電磁功率 與目標所在處入射的電磁波密度 之比，即 （㎡），具有面積的量綱。 如果雷達站的發(fā)熱功率是 ，發(fā)射
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