新课标粤教版3-4选修三35电磁波的应用1

新课标粤教版3-4选修三35电磁波的应用1内容摘要：

勒效应有如下三种情况： １．观察者静止而波源运动，则有： （１），其中 为观测频率， 为波 源频率， 为波速， 为波源运动速度。 ２．波源静止而观察者运动，则有 （２），其中 为观察者运动速度。 ３．若观察者和波源在同一直线上运动 （３），其中 为波源运动速度。 自从在音频范围内发现多卜勒效应以后， 经过几十年研究，在 1938年证明了在电磁 波频域内同样有多卜勒效应，下面，我们结 合有关电磁波的知识，研究利用多卜勒效应 测量目标经向速度的方法。 图３ 电磁波受移动目标的反射 设雷达发射波长为 ，频率为 的一段电磁波，它在空间延伸的长度为Ｄ，而其中包含的波数 为： . 若这段电磁波自左向右传播 时，在Ｐ点遇到了目标，则在前方Ａ点的电磁波先反射回来，然后是后方的Ｂ点被反射，如果目标Ｐ是静止的，则这段电磁波与目标的接触时间为 ，且反射后ＡＢ点的距离也为Ｄ。 若目标沿一定速度 向雷达站飞行，由运动学知识所知，目标与这段电磁波的接触时间变为 ，在这段时间内目标的前进距离为： ，也就是说Ｂ点受目标反射时将比Ａ点反射时缩短了以上这段距离，在这段距离上电磁波传播时间为： ，也即接收这段电磁波的持续时间将缩短。 因而由于目标的径向运动 ，接收的持续时间将是 因回波信号在 AB间的波长数ｎ不变，所以持续的减少 必使频率 的增高： （４） 由上式可知： （１）当 ，说明目标与雷达站无相对运动，回波频率等于发射信号的频率。 （２）当 ，说明目标向雷达站运动，接收频率高于信号频率。 （３）当 ，说明目标远离雷达站运动，接收频率低于信号频率。 同样，也可直接从（１）、 （２）式 推导出雷达接收频率 与雷达发射频率 之间的关系： （同上式） 通常，我们将相对运动所引起的接收频率与发射频率之间的差距称为多卜勒频率，用 表示 （５） 由于电磁波的传播速度远远大于相对运动的速度 ，即 ，则略将（７）式化简为： （６） 从上式可以看出，只要测出信号的多卜勒频率 就可以求出目标运动的径向速度 ： 在雷达系统中，采用一种专门的设备，可直接测量出 ，经计算机处理，在显示器上可读出。 ２．３雷达目标的散射截面积： 雷达发射的电磁波遇到目标时，一部分能量被目标吸收转化为热，另一部分在目标表面产生感应 电流而重新辐射，这种重新辐射的能量，有一小部分被接收天线截获，从而发现目标。 为了便于发现目标，通常希望目标尽量少吸收发射的电磁波的能量，且有较强的将电磁波反射回雷达站的能力，然而这种能力不仅取决于雷达站发射电磁波时天线的定向性，电磁波的波长和极化方式，还与目标的几何形状、尺寸、表面性质以及电磁波的入射角等因素有关。 通常情况下，我们用目标的雷达截面积来表示目标对电磁波的散射能力。 它定义为：目标散射的电磁功率 与目标所在处入射的电磁波密度 之比，即 （㎡），具有面积的量纲。 如果雷达站的发热功率是 ，发射。