雷达导论PART II.1 2020-2-21

今天开始进入第二篇-必要的准备知识，全部的篇章结构见我的第一篇文章“雷达导论 引言”。第二篇有3个章节，如下图所示，分别是第4章-无线电波与交变电流信号、第5章-用一种非数学的方法理解雷达、第6章-雷达的数学预备知识。

今天先将第4章，照例先上目录，如下图所示。

4. 无线电波与交变电流信号

4.1 无线电波的本质

       4.1.1 电场和磁场

       4.1.2 电磁辐射

       4.1.3 天线是如何辐射能量的

       4.1.4 电磁场的可视化

   4.2 无线电波的特性

       4.2.1 速度

       4.2.2 方向

       4.2.3 极化

       4.2.4 强度

       4.2.5 波长

       4.2.6 频率

       4.2.7 周期

       4.2.8 相位

   4.3 总结

大家首先要明确无线电波与电磁波的关系，下图为电磁波的频段划分图，可以看出无线电波属于电磁波，它只占了其中的一段频率。

那无线电波又分为哪几个频段呢。答案如下图所示，雷达波又处于无线电波的超高频频段。

雷达波的频率属于涉密信息，为了保密，雷达波的频段用一些字母来代替，如下图所示。雷达的频段在第三篇再展开介绍。

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其实，第4章的内容高中物理就都讲过了，把4.2.3极化那一章的知识补上即可。所以直接进入章末。

扩展阅读：

本章的问题如下：

 

1.天线是如何辐射能量的?

答：见4.1.3节，以偶级天线为模型来解释了天线辐射能量的原理。

 

2.什么是衍射?

答：见高中物理。

 

3.解释极化是什么意思。

答：极化是一个用来描述场的方向的专业术语。为了方便起见，将施加在带电粒子的电场方向作为极化方向。当电场的方向是垂直时，该电磁波被说成垂直极化；而当电场的方向水平时，该电磁波被说成水平极化。

如果天线的极化(方向)与波的极化相同，则放置在波的传播途径上的接收天线就可以从波中取出最大的能量。如果极化不相同，则取出的能量就会减少为正比于二者夹角的余弦。

 

4.电磁波在自由空间中以什么速度传播?如果无线电波在地球大气中传播，会有什么不同呢?

答：光速

    

    Ke为介电常数，

    

所以，严格地说在地球大气中，光速等于2.977122×10^8 m/s，当然这个数值还会随着压强和温度的改变有微小的变化。

 

5.用草图表示无线电波的波长和频率。注意正确标记图形的坐标轴。

答：

 

6.如果雷达系统工作在传输频率为3GHz的情况下，波长是多少(光速可取为3×10^8m/s)?

答：10cm。

 

7.工作频率为3GHz的雷达系统的发射周期是什么?

答：0.33ns。

 

8.描述导致无线电波改变方向的三种机制。

答：反射、折射、衍射。

 

9.描述信号相位的含义

答：见高中物理。

 

这一章的内容很基础，我默认读者至少都有高中学历，并且读完了大学数学和大学物理，所以太基础的问题就不做解答了。