新课标粤教版3-4选修三3.5《电磁波的应用》word教案1

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1、电磁波的应用――雷达原理及应用1．雷达概述雷达，英文单词radar中文译音，即radioDetectionandranging（无线电发现和测距）开头字母组成，早期的雷达就是用来发现目标和测量目标距离，那么雷达在什么时间、什么情况下出现的呢？二十世纪初，无线电技术的迅速发展，得力于人们对电磁波的不断深化认识，同时人们对电磁波的应用也不断扩大。电磁波帮助人类将通信距离伸展几千公里，是一个很好的例子。那么，能否利用电磁波实现对运动物体的远距离测量呢？人们从蝙蝠这一动物得到启发，它利用喉部发出的超声波，通过障碍物如虫、飞蛾的反射，再被耳朵接收，从而

2、发现目标。利用电磁波探测目标是在二十世纪三十年代后期出现的。１９３４年，英国科学家R.W瓦特在对地球大气层进行无线电回波信号研究时，偶然发现荧光屏上有一串明亮的光点。经过反复试验，证实了这些光点正是实验室附近某幢大楼的反射回波信号。这个意外的发现，使他萌发了利用无线电回波探测移动目标的设想。１９３５年由瓦特和其他英国电气工程师研制的第一部用于探测飞机的雷达，虽然探测距离只有几十公里，但却开辟了利用电磁波探测和定位的道路。[来源:学.科.网Z.X.X.K]第二次世界大战却给刚刚诞生的雷达事业提供了良好的发展机会。大战开始阶段，雷达作为一种新型防

3、御系统用来预报敌机的入侵，当时在德国飞机狂轰滥炸的威胁下，英国根据瓦特的建议在沿海地带建起了许多雷达站，用来预报来犯敌机的数量，航向和距离。这是雷达首次投入使用。而随后太平洋战争爆发，著名的"珍珠港"事件给美国了沉重的一课，使他们从轻视雷达神奇作用的迷梦中惊醒过来。１９４１年１２月７日，美国夏威夷海军基地风平浪静，谁会想到一场著名的偷袭战的来临，而战前美国的雷达预警确有一群来犯的日本飞机。而美国人的猛醒又给日军以沉重的打击。在随后爆发的中途岛海战中，美国打了一个漂亮的报复仗，而在其中，雷达也帮了不少美国的忙。[来源:学*科*网Z*X*X*K]

4、在战争中逐渐成长起来的雷达，不断接受战争的洗礼，因此越发变得成熟完美。战争后期，雷达与武器操纵系统结合在一起。也被炮兵、部队用于搜索自动跟踪和轰击目标，从而使火炮的命中率大为提高，逐渐广泛用于海、陆、空全面的防御和打击战中，发挥着举足轻重的作用。雷达不仅在国防军事方面有着重要的作用。同样，雷达的广泛应用不断渗透到国民经济的各个领域。如：应用雷达探测大气奥秘，进行天气灾害预报；跟踪导航对卫星进行跟踪和定轨。对飞船进行和控制，所有这些都是雷达电波为人类社会做出的卓越贡献。作为一名大学生，有必要对雷达的工作系统、原理作较为系统、全面的了解。２．雷达

5、工作原理２．１雷达系统的组成雷达最主要的功能是发现目标和测定目标的位置，它的基本组成包括三个部分，发射机，接收机和无线外加显示器、定时器和控制系统等主要构件。脉冲发射机在定时器控制下周期地产生强大功率的矩形脉冲调制的高频电磁波，这个电磁波经系统和收发开关到天线后，按特定的方向向空间集束辐射。天线受控制系统操纵使波束在空间扫描，以便搜索目标，当目标受电磁图１雷达系统示意图波照射时，产生后向散射回波。这个回波经收集，通过无线开关送到接收机。接收机将收到的回波信号连同发射机工作时通过收发开头漏过来的一小部分主波信号，一起进行高频放大、中放、检波和视

6、频放大、最后将视频脉冲信号加至显示器。雷达显示器在受到定时信号触发后开始工作，最初在显示器的荧光屏上出现的是经开线开头漏过来的主波信号。这也是电磁波离开天线时的起始信号。待回波信号到来时，经计算机处理，荧光屏上显示目标的位置及有关参数。最常用的雷达显示器采用极坐标的平面显示装置，屏幕的中心代表雷达站所处的位置，目标以亮点显示出来。亮点与圆心之间的距离即目标与雷达站之间的距离显示。它与正北的夹角就是目标的方位角，在实际的显示器中都有坐标的机械刻度和电子刻度；因此能直接从显示器上读出有关目标的系列参数。新型雷达采用电子计算机进行数据处理，内置相应

7、支撑软件，计算机控制各部分协调工作达到方便、快捷，有的雷达还根据实际情况，由计算机控制工作频率或变更工作方式，以提高工作效率和精度。２．２电磁波定位和测速的原理和方法：如右图是电磁波定位的原理图，由发射机产生的一定调制的高频电磁波，经发射天线按特定方向辐射到空间，若电磁波在空间传播时遇到目标，一部分高频电磁波被反射回来，经过无线并且进入接收机，观察人员通过显示器图２雷达工作原理示意图在接收终端判断有无目标及目标的性质，且通过自动化处理，给出目标的系列参数，以明辩敌我，及时作出应对。一般情况下，我们只用一副即可完成电磁波的发射和接收，当有脉冲时

8、，电磁波通过天线发射出去，这时可以利用触动开关或电子信号使接收机关闭，当发射机停止工作时，立即打开接收机，则可利用一副天线，而完成电磁波的发射和接收。现在我们假设空