Основы радиолокации
Передающим устройством (передатчиком) называется устройство, предназначенное для создания колебаний высокойчастоты требуемой мощности и излучения в пространство этих колебаний в виде электромагнитных волн.
Задачи передающего устройства радиолокатора
Передающее устройство радиолокатора генерирует короткие высокочастотные импульсы высокой мощности. Для передающего устройства радиолокатора требуются следующие технические характеристики:
- Передатчик должен быть способен генерировать необходимую мощность радиочастот с требуемой импульсной мощностью.
- Передатчик должен иметь соответствующую высокочастотную полосу пропускания.
- Передатчик должен генерировать радиочастотную энергию с достаточной стабильностью частоты для дальнейшей обработки сигнала.
- Передатчик должен быть легко модулируемым и соответствовать требованиям к форме импульса.
- Передатчик должен быть эффективным, надежным и простым в обслуживании, иметь длительный срок службы и быть рентабельным.
Важной составной частью передающего устройства радиолокатора всегда является мощный выходной каскад, поэтому в данной секции речь идет в основном о различных возможностях генерации высокой мощности на высоких частотах. Передающие устройства строят по двум основным схемам:
- однокаскадные передающие устройства («мощный автогенератор»);
- многокаскадные передающие устройства («задающий генератор-усилитель мощности»).
Передающее устройство первого типа («мощный автогенератор»)
Часто используемым типом передающего устройства является самоколебающийся генератор, например, с магнетроном, который включается высоковольтным импульсом. Преимущества, прежде всего, простота схемного решения и конструктивного исполнения, малый вес и габариты, небольшая стоимость, простота малые эксплуатационные расходы. Этот высоковольтный импульс в качестве напряжения питания для передающей трубки обеспечивается специальным модулятором.
Рисунок 1: Псевдо-когерентный передатчик на радиолокационной станции П-37
Рисунок 1: Псевдо-когерентный передатчик на радиолокационной станции П-37
Здесь вы можете увидеть передающий шкаф от исторического русского радиолокатора П-37 «МЕЧ» (1РЛ139). Это типичный передатчик с магнетроном типа «мощный автогенератор», который подает свою высокочастотную энергию непосредственно в систему волноводов. Вы можете увидеть этот магнетрон с его сильными постоянными магнитами в средней части корпуса излучателя. Справа блок модулятора с тиратроном. В нижней плоскости находятся импульсный трансформатор, цепь задержки с зарядным диодом и высоковольтный трансформатор.
Из этих передающих шкафов радар имел в работе 5 штук, три подводили нижнюю антенну, две верхнюю антенну. Для охлаждения через весь шкаф протягивался воздушный поток, вентиляторы которого крепились к наружной стенке кабины. При открытии дверей шкафа отключается высокое напряжение. Если дверь будет открыта очень широко, то механическое устройство даже разрядит высоковольтные компоненты, замыкая их коротким замыканием.
Радиопередающие устройства второго типа («усилитель мощности»)
Передающие устройство данного типа состоят их маломощного задающего генератора (возбудителя) и усилителя мощности или цепочки усилителей мощности в зависимости от требуемой энергии зондирующих сигналов. Стабильность частоты зондирующего сигнала определяется в основном маломощным задающим генератором, частота которого стабилизируется например с помощью кварца. Разработка многокаскадных радиопередающие устройства оказалась возможной благодаря созданию мощных усилительных приборов: пролётных клистронов, мощные лампы бегущей волны (ЛБВ), амплитронов и др.
Обзор
В следующей таблице приведено сравнение типов передатчиков, используемых в настоящее время в радиолокационной технике:
)¹ измерено в X-диапазоне
)² измеренная при 95 ГГц
)³ измеренная при 1 ГГц
Таблица 1: Технологии передатчиков для импульсных радиолокационных устройств
источник: Tracy V. Wallace, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia.
Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)
Как работает передающая часть радиолокатора работает постоянно
§ 16. Радиолокация. Телевидение. Средства связи
Радиолокация использует радиоволны, отражающиеся от объекта для определения его координат. Телевидение, мобильная связь и Интернет — основные элементы современной связи.
Радиолокацией называют обнаружение объектов и измерение их координат с помощью радиоволн . Радиолокация основана на том, что радиоволны распространяются прямолинейно, с постоянной скоростью и отражаются встретившимися на их пути объектами. Установку для радиолокации называют радиолокатором или радаром, которая состоит из передающей и приёмной частей (рис. 16а). Передающая часть является источником радиоволн высокой мощности с частотой в диапазоне от 10 7 до 10 11 Гц, которые с помощью антенны собираются в узкий луч, направленный в сторону объекта. Часть отражённого от объёкта луча распространяется обратно в направлении радиолокатора и улавливается его антенной и приёмной частью. Передающая часть излучает волны в виде коротких импульсов длительностью около 10 -6 с. В промежутках между этими из лучаемыми импульсами приёмная часть радиолокатора улавливает отражённые от объекта импульсы и определяет интервал времени t , затраченный радиоволнами на путь до объекта и обратно. Зная t и скорость радиоволн с, легко вычислить расстояние до объекта R :
Океанские суда используют радиолокационные системы для навигации и для обнаружения косяков рыбы. На самолетах радиолокаторы используют для определения высоты полета, а в аэропортах — для управления воздушным движением, что помогает пилотам в условиях плохой видимости. Радиолокацию также применяют для прогнозирования погоды. В космических исследованиях радиолокаторы применяют для управления полетом, слежения за спутниками и космическими станциями. Радиолокатор намного расширил наши знания о Солнечной системе и ее планетах.
Телевидением называют передачу и приём видеоинформации с помощью электромагнитных волн. Чтобы смена изображения на экране телевизора казалось человеку плавной, картинку на экране меняют 25 раз в секунду. При этом каждая картинка на экране создаётся в результате 625 горизонтальных пробегов луча, постепенно перемещающегося в вертикальном направлении. Поэтому, чтобы передать изменения яркости и цвета в каждой точке экрана, происходящие с частотой 25 Гц, необходима более высокая, чем для радиосвязи, несущая частота — от 50 до 800 МГц.
Так как электромагнитные волны, соответствующие телевещанию, не отражаются от ионосферы, то они могут распространяться от передающей телевизионной антенны только в пределах видимости. Поэтому, чтобы передать телевизионный сигнал дальше, башни телевизионных антенн стараются делать как можно выше. Останкинская башня в Москве высотой 540 м является одной из самых высоких в мире и обеспечивает устойчивый приём телепередач в радиусе 120 км. Спутник, находящийся на высоте несколько десятков тысяч километров над поверхностью Земли, способен ретранслировать телевизионный сигнал почти на половину её поверхности (рис. 16б). Система таких спутников, каждый из которых постоянно находится над определённой точкой поверхности Земли, составляет основу спутникового телевидения.
Сотовый (мобильный) телефон, являясь комбинацией радиоприёмника и радиопередатчика, использует традиционную телефонную коммутацию для поддержания связи в так называемой «зоне покрытия», состоящей из «сот» уверенного приёма, окружающих базовые станции мобильной связи (рис. 16в). Телефон постоянно поддерживает радиоконта кт с бл ижайшей станцией мобильной связи, а если связь становится невозможной, то автоматически переключается на связь с соседней станцией. В настоящее время основным средством передачи и получения информации становится Интернет – сеть, соединяющая миллионы компьютеров во всём мире с помощью различных линий связи.
Вопросы для повторения:
· Как происходит радиолокация объекта?
· Зачем нужны телебашни и спутники связи?
· Как работает мобильная связь?
Рис. 16. (а) — радиолокатор, излучающий короткий импульс электромагнитных колебаний и улавливающий ту их часть, которая отразилась от самолёта; (б) – ретрансляционный спутник на геостационарной орбите; (в) – башни 1 мобильной связи, расположенные вдоль дороги и соответствующие зоны («соты») уверенного приёма сигнала, управляемые оператором 2.
«Радиоволны. 2 вариант»
Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.
Тест для проверки знаний и умений учащихся по теме
Система оценки: 5 балльная
Список вопросов теста
Вопрос 1
- Процесс обнаружения объектов при помощи радиоволн, называется…
Варианты ответов
- сканирование
- радиолокация
- телевещание
- модуляция
- детектирование
Вопрос 2
- С помощью какого устройства можно получить электромагнитные волны?
Варианты ответов
- радиоприёмник
- иконоскоп
- колебательные контур
- открытый колебательный контур
Вопрос 3
- Как увеличить частоту колебательного контура?
Варианты ответов
- надо увеличить ёмкость конденсатора и уменьшить индуктивность катушки
- надо уменьшить ёмкость конденсатора и увеличить индуктивность катушки
- надо уменьшить и ёмкость конденсатора, и индуктивность катушки
- надо увеличить и ёмкость конденсатора, и индуктивность катушки
Вопрос 4
- Процесс изменения высокочастотных колебаний с помощью колебаний низкой частоты, называется…
Варианты ответов
- детектирование
- радиолокация
- радиовещание
- модуляция
Вопрос 5
- Как работает передающая часть радиолокатора?
Варианты ответов
- работает постоянно
- отключается сразу послепередачи сигнала
- отключается самопроизвольно в любое время
Вопрос 6
- Электромагнитные волны являются…
Варианты ответов
- продольными
- поперечными
- и продольными и поперечными одновременно
Вопрос 7
- Процесс выделения низкочастотного сигнала называется…
Варианты ответов
- модуляция
- радиолокация
- детектирование
- сканирование
Вопрос 8
Передача звукового сигнала на большие расстояния осуществляется…
Варианты ответов
- непосредственной передачей звукового сигнала без каких-либо преобразований;
- с помощью детектированного сигнала;
- с помощью модулированного сигнала.
Вопрос 9
Прямая, перпендикулярная совокупности точек равной фазы называется…
Варианты ответов
- лучом
- фронтом волны
- волновой поверхностьюм
Вопрос 10
Для чего нужен процесс детектирования?
Варианты ответов
- для передачи сигнала на большие расстояния;
- для обнаружения объектов;
- Для выделения низкочастотного сигнала;
- Для преобразования низкочастотного сигнала.
Вопрос 11
Несет ли модулированный сигнал информацию?
Варианты ответов
- да, но мы ее не воспринимаем;
- да, и мы можем ее воспринимать непосредственно органами слуха;
- Нет
Вопрос 12
Кто первым использовал способность радиоволн передавать информацию на большие расстояния?
Варианты ответов
- Генрих Герц
- Александр Попов
- Джеймс Максвелл
- Гульельмо Маркони
Вопрос 13
Что относится к принципам радиосвязи? (выберите все нужные пункты)
Варианты ответов
- В передающей антенне создаётся переменный ток высокой частоты.
- Ток вызывает переменное ЭМП, которое распространяется в пространстве в виде ЭМВ.
- ЭМВ вызывает в приёмной антенне переменный ток той же частоты, что и частота передатчика
- Для передачи звука используют колебания высокой частоты, но изменяют их амплитуду со звуковой частотой.
Вопрос 14
По какой формуле определяется расстояние до объекта при радиолокации?
Варианты ответов
Вопрос 15
На рисунке изображена схема детекторного приемника. С помощью какого элемента приемника производится его настройка на определенную длину волны?
Тест «Электромагнитные волны. Радио» 11 класс
2. С помощью какого устройства можно получить электромагнитные волны?
А. радиоприемник Б. телевизор В. Колебательный конту р
Г. Открытый колебательный контур
3. Как увеличить частоту колебательного конту ра?
А. надо уменьшить емкость конденсатора и у величить инд у ктивность колебательного контура;
Б. надо увеличить емкость конденсатора и у меньшить инд у ктивность колебательного контура;
В. Надо уменьшить и емкость конденсатора, и инду ктивность колебательного контура;
Г. Надо увеличить и емкость конденсатора, и инду ктивность колебательного конт у ра.
4. Процесс изменения выс окочастотных колебаний с помощью колебаний низкой частоты,
называется…
А. модуляция Б. радиолокация В. Детектирование Г. Сканирование
5. Как работает передающая ча сть радиолокатора?
А. работает постоянно Б. отключается самопроизвольно в любое вре мя
В. Отключается сразу после передачи сигнала
6. Электромагнитные волны являются…
А. поперечными Б. продольными В . И поперечными и продольными одновременно
7. Процесс выделения низкочастотного сигнала называ ется…
А. модуляция Б. радиолокация В. Детектирование Г. Сканирование
8. Передача звукового сигнала на большие расстояния осу ществляется…
А. непосредственной передачей звукового сигнала без каких — либо преобразований;
Б. с помощью детектированного сигнала;
В. С помощью моделированного сигнала.
9. Прямая, перпендикулярная совокупности точек равной фазы называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
10. Для чего нужен процесс детектирования?
А. для передачи сигнала на большие расстояния;
Б. для обнаружения объектов;
В. Для выделения низкочастотного сигнала;
Г. Для преобразования низкочастотного сигнала.
11. Совокупность точек одинаковой фазы называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
12. Фронт волны – это…
А. последняя волновая поверхность Б. первая волновая поверхность
В. Любая волновая поверхность
13. Совокупность точек, до которых дошло возмущение к моме нту времени t , называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
14. Несет ли модулированный сигнал информацию?
А. да, но мы ее не воспринимаем;
Б. да, и мы можем ее воспринимать непосредственно органами слу ха;
15. По какой формуле определяется расстояние до объекта при радиолокации?
А . R=2ct Б . R= υt/2 В . R=ct/2 Г . R=2υt
16. Электромагнитные волны распространяются со скоростью, равной…
А. с любой Б. 3*10
мм / с В. 3*10
Тест №3 «Электромагнитные волны. Радио»
1. Для чего нужен процесс детектирования?
А. для передачи сигнала на большие расстояния;
Б. для обнаружения объектов;
В. Для выделения низкочастотного сигнала;
Г. Для преобразования низкочастотного сигнала.
2. Как увеличить частоту колебательного конту ра?
А. надо уменьшить емкость конденсатора и у величить инд у ктивность колебательного контура;
Б. надо увеличить емкость конденсатора и уменьшить индуктивность колебательного конту ра;
В. Надо уменьшить и емкость конденсатора, и инду ктивность колебательного контура;
Г. Надо увеличить и емкость конденсатора, и инду ктивность колебательного конт у ра.
3. Процесс изменения высокочастотных колебаний с помощ ью колебаний низкой частоты,
называется…
А. модуляция Б. радиолокация В. Детектирование Г. Сканирование
4. Электромагнитные волны являются…
А. поперечными Б. продольными В . И поперечными и продольными одновременно
5. Процесс выделения сигнала низкой частоты называется….
А. модуляция Б. радиолокация В. Детектирование Г. Сканирование
6. По какой формуле определяется расстояние до объектов?
А . R=2ct Б . R=υt/2 В . R=ct/2 Г . R=2υt
7. Передача звукового сигнала на большие расстояния осу ществляется…
А. непосредственной передачей звукового с игнала без каких — ли бо преобра зований;
Б. с помощью детектированного сигнала;
В. С помощью моделированного сигнала.
8. Прямая, перпендикулярная совокупности точек равной фазы, называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
9. Процесс обнаружения объектов с помощью радиоволн, называ ется…
А. сканирование Б. радиолокация В. Телевещание Г. Модуляция Д. детектирование
10. С помощью какого устройства можно получить электромагнитные волны?
А. радиоприемник Б. телевизор В. Колебательный конту р
Г. Открытый колебательный контур
11. Совокупность точек одинаковой фазы называется…
А. лучом Б. волновой поверхностью В. Фронтом волны
12. Фронт волны – это…
А. последняя волновая поверхность Б. любая волновая поверхность
В. Первая волновая поверхность
13. Совокупность точек, до которых дошло возмущение к моме нту времени t , называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
14. Несет ли модулированный сигнал информацию?
А. да, но мы ее не воспринимаем;
Б. да, и мы можем ее воспринимать непосредственно органами слу ха;
15. Как работает передающая ча сть радиолокатора?
А. работает постоянно Б. отключается самопроизвольно в любое время
В. Отключается сразу после передачи сигнала
16. Электромагнитные волны распространяются со скоростью, равной…
А. с любой Б. 3*10
мм / с В. 3*10
Тест №3 «Электромагнитные волны. Радио»
1. Процесс из менения высокоча стотных колебаний с помощью колебаний низкой частоты
называется…
А. модуляция Б. радиолокация В. Детектирование Г. Сканирование
2. Для чего нужен процесс детектирования?
А. для передачи сигнала на большие расстояния;
Б. для обнаружения объектов;
В. Для выделения низкочастотного сигнала;
Г. Для преобразования низкочастотного сигнала.
3. Несет ли модулированный сигнал информацию?
А. да, но мы ее не воспринимаем;
Б. да, и мы можем ее воспринимать непосредственно органами слу ха;
4. Электромагнитные волны являются…
А. поперечными Б. продольными В . И поперечными и продольными одновременно
5. Процесс выделения сигнала низкой частоты называе тся….
А. модуляция Б. радиолокация В. Детектирование Г. Сканирование
6. По какой формуле определяется расстояние до объектов?
А . R=2ct Б . R=υt/2 В . R=ct/2 Г . R=2υt
7. Передача звукового сигнала на большие расстояния осу ществляется…
А. непосредственной передачей звукового с игнала без каких — ли бо преобра зований;
Б. с помощью детектированного сигнала;
В. С помощью моделированного сигнала.
8. Как уменьшить частоту колебательного контура?
А. надо уменьшить емкость конденсатора и у величить инд у ктивность колебательного контура;
Б. надо увеличить емкость конденсатора и уменьшить инду ктивность коле бательного к онту ра;
В. Надо уменьшить и емкость конденсатора, и инду ктивность колебательного контура;
Г. Надо увеличить и емкость конденсатора, и инду ктивность колебательного конт у ра.
9. Процесс обнаружения объектов с помощью радиоволн, называ ется…
А. сканирование Б. радиолокация В. Телевещание Г. Модуляция Д. детектирование
10. С помощью какого устройства можно получить электромагнитные волны?
А. радиоприемник Б. телевизор В. Колебательный конту р
Г. Открытый колебательный контур
11. Совокупность точек одинаковой фазы называется…
А. лучом Б. волновой поверхностью В. Фронтом волны
12. Прямая, перпендикулярная совокупности точек равной фазы, называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
13. Электромагнитные волны распространяются со скоростью, равной…
А. с любой Б. 3*10
мм / с В. 3*10
14. Фронт волны – это…
А. последняя волновая поверхность Б. любая волновая поверхность
В. Первая волновая поверхность
15. Совокупность точек, до которых дошло возмущение к моменту времени t , называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
16. Как работает принимающая часть радиолокатора?
А. работает постоянно Б. отключается самопроизвольно в любое время
В. включается сразу после передачи сигнала
Тест №3 «Электромагнитные волны. Радио»
1. Процесс обнаружения объектов с помощью радиоволн называ ется…
А. сканирование Б. радиолокация В. Телевещание Г. Модуляция Д. детектирование
2. Совокупность точек одинаковой фазы называется…
А. лучом Б. волновой поверхностью В. Фронтом волны
3. С помощью какого устройства можно получить электромагнитные волны?
А. радиоприемник Б. телевизор В. Колебательный конту р
Г. Открытый колебательный контур
4. Процесс из менения высокоча стотных колебаний с помощью коле баний низкой частоты
называется…
А. модуляция Б. радиолокация В. Детектирование Г. Сканирование
5. Как работает передающая ча сть радиолокатора?
А. работает постоянно Б. отключается самопроизвольно в любое время
В. Отключается сразу после передачи сигнала
6. По какой формуле определяется расстояние до объектов?
А . R=2ct Б . R=υt/2 В . R=ct/2 Г . R=2υt
7. Процесс выделения сигнала низкой частоты называе тся….
А. модуляция Б. радиолокация В. Детектирование Г. Сканирование
8. Несет ли детектированный сигнал информацию?
А. да, но мы ее не воспринимаем;
Б. да, и мы можем ее воспринимать непосредственно органами слу ха;
9. Передача звукового сигнала на большие расстояния осу ществляется…
А. непосредственной передачей звукового с игнала без каких — ли бо преобра зований;
Б. с помощью детектированного сигнала;
В. С помощью моделированного сигнала.
10. Как уменьшить период колебаний колебательного конту ра?
А. надо уменьшить емкость конденсатора и у величить инд у ктивность колебательного контура;
Б. надо увеличить емкость конденсатора и у меньшить инд у ктивность колебательного контура;
В. Надо уменьшить и емкость конденсатора, и инду ктивность колебательного контура;
Г. Надо увеличить и емкость конденсатора, и инду ктивность колебательного конт у ра.
11. Прямая, перпендикулярная совокупности точек равной фазы, называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
12. Для чего нужен процесс моду лирования?
А. для передачи сигнала на большие расстояния;
Б. для обнаружения объектов;
В. Для выделения низкочастотного сигнала ;
Г. Для преобразования низкочастотного сигнала.
13. Электромагнитные волны являются…
А. поперечными Б. продольными В . И поперечными и продольными одновременно
14. Фронт волны – это…
А. последняя волновая поверхность Б. любая волновая поверхность
В. Первая волновая поверхность
15. Совокупность точек, до которых дошло возмущение к моме нту времени t , называется…
А. лучом Б. фронтом волны В . Волновой поверхностью
16. Электромагнитные волны распространяются со скоростью, равной…
А. с любой Б. 3*10
мм / с В. 3*10
Список литературы:
1. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Б у ховцев. — 15- е
изд. — М.: Просвещение, 2009. — 381с.
2. Физика. Задачник. 10 — 11 к л.: Пособие для общеобразоват. учреждений / Рымкевич А. П. —
12- е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2008. — 192 с.
3. Самостоятельные и контрольные работы. Физика. Кирик, Л. А П. — М.:Илекса,2005.
Для скачивания поделитесь материалом в соцсетях
После того как вы поделитесь материалом внизу появится ссылка для скачивания.
Получить код —>
Физика — еще материалы к урокам:
- Презентация «Световые явления» 8 класс
- Презентация «Умники и умницы» 10-11 класс
- Контрольная работа «Геометрическая оптика» 9 класс
- Презентация «Полупроводники» 10 класс
- Презентация «Кипение. Удельная теплота парообразования» 8 класс
- Презентация «Радиоактивность» 9 класс
Предметы
Алгебра
Английский язык
Биология
География
Геометрия
ИЗО
Информатика
История
Литература
Математика
Музыка
МХК
Начальная школа
ОБЖ
Обществознание
Окружающий мир
ОРКСЭ
Педагогика
Русский язык
Технология
Физика
Физкультура
Химия
Экология
Похожие материалы
- 31-01-2017, 20:08 Тест «Электромагнитные колебания и волны»
- 27-01-2017, 18:36 Контрольная работа «Электромагнитное поле. Электромагнитные волны» 9
- 21-12-2016, 17:28 Тест «Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Свет» 9 класс
- 8-12-2016, 12:49 Презентация «Электромагнитные волны и колебания» 11 класс
- 8-12-2016, 00:24 Контрольная работа «Механические и Электромагнитные волны» 11 класс
- 21-11-2016, 20:50 Контрольная работа «Электромагнитные колебания и волны» 11 класс
- 15-09-2015, 22:39 Презентация «Электромагнитное поле. Электромагнитные волны» 9 класс
- 10-09-2015, 13:09 Презентация «Электромагнитные волны»