14．3电磁波的发射和接收
三维教学目标
1、知识与技能
（1）通过演示和讲解，让学生理解电磁场的理论；
（2）了解电磁波的产生，掌握电磁波的传播公式及接收。
2、过程与方法
3、情感、态度与价值观
第三节 电磁波的发射和接收
（一）引 入
1、分析闭合电路中电流的形成：
2、感应电流的产生：
3、一个变化的磁场中放一个闭合线圈会产生感应电流，这是一种电磁感应现象。麦克斯韦研究了这种现象，认为若电路闭合就会有感应电流；若电路不闭合，则会产生感应电场；这个电场驱使导体中电子的运动，从而产生了感应电流。
麦克斯韦把这种情况的分析推广到不存在闭合电路的情形，他认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍现象，跟闭合电路是否存在无关。
（二）新课教学
1、变化的磁场产生电场。
2、麦克斯韦的预言
研究了电现象和磁现象，他预言：既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也能产生磁场。
3、分析：
①恒定的电场周围无磁场，恒定的磁场周围无电场。
②均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。
③周期性变化的电场周围存在同周期的磁场，周期性变化的磁场在周围产生同周期的电场。
4、电磁场的形成：变化的电场和变化的磁场是相互联系着的一个不可分割的统一体，这就是电磁场。
麦克斯韦预言：这种电磁场由发生区域向无限远处的空间传播就形成了电磁波。且在真空中电磁波的传播速度跟光速相等。
麦克斯韦的预言最后由物理学家赫兹证实了电磁波的存在，并进一步分析电磁波在真空中的传播速度为C=3.00×108m/s 电磁波的波长由V=λf得到：f=C/λ
5、无线电波：无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。无线电波的波长从几毫米到几十千米。通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段——长波、中波、中短波、短波、微波。
6、无线电波的接收
（1）电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象。
（2）调谐电路
（3）检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。
例1：LC回路的频率为100赫兹，电容为0.1微法.求电感是多大？ ( 25H )如果LC回路的频率为1000赫兹，电容不变，电感又是多大？ （250H ）
例2：一台收音机的接收频率范围从f1=2.2MHz到f=22MHz；设这台收音机能接收的相应波长范围从λ1到λ2，调谐电容器的相应电容量变化范围从C1到C2，那么波长之比为？（λ1：λ2=（10：1），电容之比为C1：C2=（100：1））
课件24张PPT。 无线电波的发射和接收一. 无线电波:无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波二.无线电波的发射1.有效发射无线电波的要求:(1)要有足够高的频率.
频率越高,发射电磁波的本领越大(2)电场和磁场必须分散到尽可能大的空间2.开放电路:3.调制:使各种电磁波随信号而改变的过程叫做调制.调制有两种方式
(1)调幅AM:使高频振荡的振幅随信号而改变
(2)调频FM:使高频振荡的频率随信号而改变二.无线电波的接收电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫做电谐振
调谐:使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐
调谐电路:能够调谐的接收电路叫调谐电路三.电磁波的传播1.地波:2.天波:3.直线传播:电视移动电话雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。
雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。 雷达 接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2 其中S：目标距离,T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间,C：光速
雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，
根据波形来区分，雷达主要分为脉冲雷达和连续波雷达两大类。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。常规脉冲雷达周期性地发射高频脉冲。相关的参数为脉冲重复周期（脉冲重复频率）、脉冲宽度以及载波频率。载波频率是在一个脉冲内信号的高频振荡频率，也称为雷达的工作频率。
雷达的用途广泛，种类繁多，分类的方法也非常复杂。通常可以按照雷达的用途分类，如预警雷达、搜索警戒雷达、无线电测高雷达、气象雷达、航管雷达、引导雷达、炮瞄雷达、雷达引信、战场监视雷达、机载截击雷达、导航雷达以及防撞和敌我识别雷达等。 毫米波雷达
工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷达。它具有天线波束窄、分辩率高、频带宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此它能探测隐身目标。毫米波雷达还具有能力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武器，已获得了各国的调试重视。例如，美国的“爱国者”防空导弹已安装了毫米波雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率为10千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的一些防空系统也都将采用毫米波雷达。激光雷达
工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。隐身兵器通常是针对微波雷达的，因此激光雷达很容易“看穿”隐身目标所玩的“把戏”；再加上激光雷达波束窄、定向性好、测量精度高、分辨率高，因而它能有效地探测隐身目标。激光雷达在军事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精密跟踪和瞄准、目标成像识别、导航、精确制导、综合火控、直升机防撞、化学战剂监测、局部风场测量、水下目标探测等。美国国防部正在开发用于目标探测和识别的激光雷达技术，已进行了前视／下视激光雷达的试验，主要探测伪装树丛中的目标。法国和德国正在积极进行使用激光雷达探测和识别直升机的联合研究工作。 雷达基本组成及各个部分作用从外观组件[简述]上分：
四部件
三部件
二部件收发机显示器1、 组成框图 原理组成——七部分2、各部分作用1）触发电路（Trigger) (又称定时电路，或称定时器）
每隔一定时间（T）产生一触发脉冲（定时脉冲）
它是雷达整机的定时系统。
T--------脉冲重复周期
2）发射机（Transmitter)
在触发脉冲的作用下，产生一定宽度（τ）﹑一定幅度﹑足够
功率的发射脉冲（射频脉冲）。
3）天线部件(Scanner,Antena,Aerial)
收发信号
把天线角位置和船首信号送往显示器。
天线特点：1）收发共用；
2）高度定向性。
4）接收机(Receiver)
把微弱的信号进行变频，放大，检波成视频信号，送往显示器。
5）收发开关(T-R switch,T-R cell)
收发转换
6）显示器(Display,Indicator)
(1)把接收机送来的视频脉冲进行放大，处理，显示。
（2）产生扫描及各种标志信号，完成对目标的测量。
7）电源 (Power Supply)
把船电变换成一定频率及功率的要求，供各分机用电。 三、工作波形
工作波形
本章重点：
① 测距测向原理。
② 组成框图及各部分工作。
本章难点：测向原理
作业：P3：1，4
