雷达、遥感技术及声纳 - 中国物理C.PDF

雷达 、遥感技术及声纳 刘 　桃 　英 (江苏大学物理系 　镇江 　212013) 1. 雷达 发射电波与接收回波所用的时间 ,恰好是雷达天线 雷达是一种空中通讯技术 。它是利用无线电技 到目标之间的来回距离所需的时间 ,而电波在空气 术来测量空中飞机 、导弹 ,海洋中的船只、礁石 ,陆地 中的传播速度为每秒 3 ×105 千米 ,所以可以求出目 上的高山、湖泊 、建筑物或行进的汽车 、坦克 ,太空中 标离雷达的距离 。因此 ,雷达必须有一套发射和接 的行星及航行中的宇宙飞船等位置的一种测量技 收无线电波的设备 ,并且还要有记录设备 。 术 。 目标到雷达的距离简称斜距 ,如图 2 所示 。只 雷达的工作原理 知道斜距 ,还不能确定 目标在空间的位置 。一般情 雷达是如何利用电磁波来侦察远方 目标的呢 ? 况下 ,还必须测出雷达所指的方位角和高低角 。什 让我们举一个回声测距的例子来说明。当我们面对 么是方位角和高低角呢 ? 我们可以用指南针指出北 高山用双手在嘴旁合成一个圆形喇叭 ,大声地短促 方 ,从北算起顺时针转 ,正南的方位是 180°,其余类 ( ) 地呼叫时 见图 1 ,声音便从呼叫的地方出发向着 推 ,到达 目标所转过的角度就是方位角 。在水平线 高山的方向传播开去 ,瞬间 ,声音又从高山那边返回 上 ,我们可以读出水平方向 , 目标方向与水平方向的 来 ,传播到我们的耳朵里 ,于是我们听到了回声 。倘 夹角叫高低角 ,在水平方向以上称为仰角 ,在水平方 使我们记录了声音从“出发”到“返回”所经历的时 向以下称为俯角 。很明显 ,知道了斜距 、方向角和高 间 ,又知道声音的传播速度 ,那么 ,人与高山的距离 低角 , 目标的位置就完全确定了。有时还需将斜距 就可以很快的算出来了。登山运动员就常用这种办 和高低角换算成高度 。有些雷达 ,可以将斜距 、方位 法 ,近似地估计远方山峰的距离 。 角 、仰角同时测量出来 ,有些雷达只能同时测量其中 的两个或一个数据 。 图　2 图　1 雷达的组成 雷达测量 目标的原理与回声测距是一样的 ,其 现代雷达是由大量机械和电子元件组成的 ,它 区别在于雷达是利用无线 电波 ,而不是利用声波 。 们是电子管和晶体管 、电容器 、电阻、线圈、继电器 、 雷达产生的无线电波 ,用天线聚集成一条很细的波 变压器 、电动机 、电表 、开关 、指示灯等 。一个复杂的 ( ) 束 有点像探照灯聚光装置把光聚集起来成束 , 向 雷达 ,其元件数量达几万个 ,甚至更多 ;简单的雷达 , 一定方向发射出去 。这个电波遇到 目标以后 ,就有 元件数量也有几十个 。这些元件组成很多不同的部 一部分反射回来 , 雷达的天线就接收到这个回波 。 分 ,并构成一个严密的整体 。下面我们举一个脉冲 ( ) 16 卷 2 期 总 92 期