大話“雷達教程”之雷達原理

如果在身處大山或者峽谷的地方大聲喊叫,都會在喊叫之後聽到傳回的回聲。


上面這樣的體驗與感受相信大部分人都有過經歷,而雷達所使用的的電磁波與聲波的原理非常相似。朝著不同的方向喊叫,可以判斷物體的大致方向。如果知道了空氣中的聲速,則可以估計物體的距離。


大話“雷達教程”之雷達原理


如圖中所示的,雷達使用的電磁波能量被傳輸到目標物之後,經目標物反射,一小部分能量被返回至雷達裝置。類似於聲波,這種返回的能量被稱為ECHO。雷達裝置即使用回波來確定反射物體的距離和方向。


雷達的英文RADAR是由下列單詞組成的首字母縮寫

RAdioDetectingAndRanging

而這一詞語最早是1940年11月,美國海軍中尉塞繆爾·塔克和弗雷斯特·弗斯提出的,第二次世界大戰期間的同盟國在1943年同意使用了這一縮寫,後來也就被大眾所普遍接受。


最早這種設備是通過反射的電磁波來檢測是否存在的電子設備。在某些情況下,雷達系統可以測量這些物體的方向,高度,距離和速度。由於用於雷達的電磁波的頻率不受黑暗環境的影響,並可以穿透霧和雲層,使得這一設備能夠找出特定環境下人的肉眼難以看到的飛機,輪船等其他障礙物等。


隨著雷達技術的不斷髮展,現代雷達能夠從回波信號中提取出更多有用的信息。但是,前面提到的這些功能一直都是雷達系統最基本和重要的功能之一。


下面就對基本的雷達系統工作原理進行介紹,如圖所示,雷達系統使用微波天線照射目標物,然後接收設備拾取到目標發射回波。

大話“雷達教程”之雷達原理

圖裡面涉及到的子系統模塊分別為,Transmitter,Duplexer,Receiver,Radar Antenna,Indicator,具體每部分的含義和功能如下:

  • Transmitter

雷達的發射器會產生短時高功率的RF脈衝,經天線進入空域。

  • Duplexer

雙工器,即天線轉換開關,在發射器有接收器之間交替切換天線,對於早期使用了一根天線的雷達系統,這種切換是有必要的。

  • Receiver

接收器,在接收端放大並解調接收到的RF信號,並在輸出端顯示。

  • Radar Antenna

天線將發射機的能量傳輸到空間中,這樣的過程同樣被用於接收端。

  • Indicator

指示器將接收端的處理結果進行顯示,一般提供的都是易於理解的圖形圖像。



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