雷达工作的原理是什么？

雷达的工作原理:1。雷达调频发射机引起足够的电磁感应动能，通过收发开关传输到天线。2.天线将这种电磁感应动能辐射到空气体中，将其集中在一个狭窄的位置产生波束，并向前传播。3.电磁波在波束中击中目标后，会沿各个方位反射，一部分电磁感应动能反射回雷达的方位，由雷达天线获得。4.天线获得的动能通过收发开关送到接收机，产生雷达回波信号。5.接收机接收到微弱的回波信号，经信号分析仪处理后，得到回波中包含的信息内容，并发送给显示屏，指示目标的距离、方位和速度。

众所周知，声波能够被反射。回声就是声波被反射引起的。光线照射到镜面上。也能被镜面反射。同样，当电磁波在传播途 中遇到障碍物时。也能被反射回来。雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。 雷达有一个特制的可转动地半球面形天线。它不仅能发射电磁波，还能够接收电磁波。光线向一定方向发射不连续的电磁波 。每次发射持续的时间为百万分之一秒，两次发射间隔的时间大约是发射时间的一百倍。这样，发射出去的电磁波如果遇到障碍 物，马上就被反射回来，并被光线接收到。指示仪器就可以判别出前面有飞机或舰艇之类的障碍物。 怎样才能确定障碍物的位置呢？由于电磁波的传播速度为光速C，测出从发射电磁波到收到反射电磁波的时间t，就可以根据 公式s＝c＆#183（t／2）来确定障碍物的距离。再根据反射天线的方向和仰角就能够确定障碍物的位置了。实际上，这一切都是由雷 达指示器的荧光屏和仪表直接显示出来的，使用极其方便。 雷达可以用来探测飞机、军舰、导d及其他军事目标，是重要的军事设施。雷达装在轮船上，即使在黑夜和浓雾中也能清楚 地“看到”每一块礁石、每一片岛屿、每一个浮标，测出附近船只的距离、航向和航速。确保轮船航行的顺利与安全。 装在机场控制塔里的雷达，能方便地知道飞机的高度、距离和方位，“引导”飞机驾驶员 *** 纵飞机安全着陆。 此外，用雷达还可以探测台风和暴雨，研究宇宙间星体的运动。交通管理人员手拿雷达测速器，可以方便地测出汽车是否超 速，以保证交通运输的安全……

一、雷达的基本原理

雷达－是近代的特殊的无线电观测设备，它是用以发现与测量目标位置的无线电技术仪器。如果将它的使用范围缩小来讲，就是测量无源活动目标（如飞机、军舰）的方位和距离的无线电技术仪器。

(一)雷达原理之一－无线电波的反射作用

谁都知道，蝙蝠白天躲在黑暗的地方，专在夜里飞出来寻找食物。然而，它为什么能够在黑夜里飞行，而不至于撞到障碍物，例如树林或房屋呢？几千年来人们都说这是因为它的眼睛怕光，却又能够在黑夜里看见东西的缘故。其实，这种揣测不很正确，我们来揭开蝙蝠的这个秘密，蝙蝠的嘴里，能够发出一种我们听不见的声音，这声音每秒钟振荡的次数，在25000到70000之间（人类的耳朵所能够感觉的声音，每秒钟振动数约为16～20000），已经超出人类耳朵所能感觉的范围，所以叫做超声波。蝙蝠的听觉器官很特殊，它能感觉到这种超声波。当它在黑暗中飞行的时候，嘴里常常发出超声波。这声波在某一个方向遇到了障碍物，就立刻从那里方向反射回来，其中有一部分反射到蝙蝠的耳朵里，它便知道在那个方向有障碍物，于是及时躲开。它凭着经验，还可以知道：回声急，障碍物近，回声慢，障碍物远。换句话说，它根据回声的快慢，来判断障碍物的位置的远近，根据回声传来的方向来判断障碍物所在的方向。

假如我们把“一股”短促而强力的超声波从舰艇的底部向下发射出去，它在水里的速度大约为在空气中速度的五倍，那么它会从海底反射回来，回到舰艇上。我们用一种特殊设备把它收下来，根据超声波从出发到舰艇所需的一段时间，就能不断地检查海洋的深度。利用超声波也可测量海洋中的暗礁或者测量敌人的潜水艇。

超声波固然有反射的特性，可以利用来测量距离，同样普通的声波、光波，乃至无线电波都是具有反射特性的，而且在雷达里不是采用声波，而是应用的无线电波。

雷达发射机发射出去脉冲式的无线电波，如果在无线电波传播的途径上遇到任何物体时，它就被反射回来。水面、大地、铁路、城市建筑，飞机和舰艇－所有这些对无线电波的反射都不同。反射回来的无线电波，其中有一部分回到雷达站上。其次则是从较远的物体上反射回来的。所有这些信号都被接收机接收到，并显示在雷达显示器上。

(二)雷达原理之二－事先能知道无线电波的传播速度

无线电波的速度（包括无线电波、光波）比声波的速度要大好多倍，它的速度为30万公里每秒。想知道这速度究竟有多大，举个例子，无线电波在一秒钟之内能绕地球七圈半。另外一个有趣的例子是，若你在演播厅听演唱，当你听到歌手的声音之前，声波已经通过广播电台传到一个相当远的距离以外去了。一个离你一千公里远的听众甚至可以通过收音机比你先听到美妙的歌声。

(三)雷达原理之三－定向发射

所谓定向发射即在一特定瞬间，用狭细的射束来发射脉冲电磁能。它有一个重要的优点，那就是能够节省能量，雷达站用小的功率就能“看”得远，而且效果好，例如一个人夜里在大房间看书的时候，他并不需要用灯照亮整个大房间，只需一盏台灯，将光照在书上，甚至支数很小的灯泡就足够，不至于伤害眼睛了。的确，这时整个房间的其余部分都是黑暗的，但是这并不妨碍看书，相反会使我们对书看得更清楚。

雷达工作也正是如此。由于它把能量集中在不大的空间里，所以是“照射”目标物最好的方法。

雷达的射束应该窄到何种程度呢？射束愈狭细，集中在其中的能量就愈大，被发现目标的方向也就指得越正确。假设在雷达的作用所照射的区域内出现了敌人的飞机，请问用“针”状的狭窄射束把雷达站所在地周围的空间扫一遍，需要多少时间呢？同时是否能不让敌人漏网？所花费的时间，想来是很多。在这段时间中，任何飞机都能逃出雷达的搜索区域。这就是说，“针”状射束是不适合的。射束的缩窄有着合理的极限，这种极限就在于能同等程度地满足对雷达所提出的各种要求。对负有不同使命的雷达站来说，解决这个问题的方法也绝然不同。防空哨雷达站的射束应该较宽，瞄准大炮用的雷达站相反的要窄。在许多情况下，为了适应雷达站特殊工作任务的需要，射束往往有着特殊的形状。

由此看来，雷达的基本原理就是电磁波的定向发射，它在导体上的反射，以及首先正确地知道了电波的传播速度。显然，要深刻地了解和掌握雷达技术，就是必不可少的基础。

通常，无线电广播用的是中波或短波。雷达，一般工作在超短波或微波。工作在超短波波段的雷达称为超短波雷达或米波雷达；工作在微波波段的雷达通称为微波雷达。微波雷达有时还细分为分米波雷达、厘米波雷达、毫米波雷达等。

那么，雷达为什么不能像广播电台那样，工作在中波或者短波呢？这是由雷达工作原理决定的。千里眼是借无线电波在目标上得到的反射才能“看”到目标的。波的反射有一个规律：目标越大，反射越强。因此，雷达所用无线电波的波长越短，在飞机或导d等其它目标的反射会越强。所以，雷达必须工作在超短波或微波波段才能有效地发挥作用，探测到目标。同时，雷达天线是雷达的一个重要组成部分，假如，雷达工作在中波波段，要实现定向发射，就得把几十个甚至几百个能激起无线电波的金属棒排起来构成阵列天线，那将一付非常庞大的天线，这在实用中既不经济，也难以做到。所以雷达工作的波长不能太长。

雷达必须工作在上述波段，还有一个原因是与高空的电离层有关。三十年代，由于还没有造出超短波使用的大功率电子管，雷达只好用短波来工作，而电离层对短波是会反射的，因此往往把电离层反射回来的信号当作飞机。而频率超过30Hz以上的超短波无线电波就能穿过电离层直上太空，这就避免了电离层对无线电波的反射作用的影响。

典型的雷达是脉冲雷达，主要由天线、收发转换开关、发射机、接收机、定时器、显示器、电源等部分组成。

发射机产生强功率高频振荡脉冲。具有方向性的天线，将这种高频振荡转变成束状的电磁波（简称波束），以光速在空间传播。电磁波在传播过程中遇到目标时，目标受到激励而产生二次辐射，二次辐射中的一小部分电磁波返回雷达，为天线所收集，称为回波信号。

接收机将回波信号放大和变换后，送到显示器上显示，从而探测到目标的存在。为了使雷达能够在各个方向的广阔空域内搜索、发现和跟踪目标，通常采用机械转动天线或电子控制波束扫描的方法，使天线的定向波束以一定的方式在空间扫描。

定时器用于控制雷达各个部分保持同步工作。收发转换开关可使同一副天线兼作发射和接收之用。电源供给雷达各部分需要的电能。目标的距离是根据电磁波从雷达传播到目标所需要的时间（即回波信号到达时间的一半）和光速（每秒30万公里）相乘而得的。目标的方位角和仰角是利用天线波束的指向特性测定的。

根据目标距离和仰角，可测定目标的高度。当目标与雷达之间存在相对运动时，雷达接收到目标回波的频率就会产生变化。这种频移称为多普勒频移，它的数值与目标运动速度的径向分量成正比。据此，即可测定目标的径向速度。

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