高频地波雷达的工作原理是什么？

高频地波雷达的高频地波雷达工作原理~

无线电波朝海面发射时，在海水表面会存在一种电磁波传播模式，称为地波(Ground Wave)是一种表面波(Surface Wave)，因此高频地波雷达也叫做高频表面波雷达(HF Surface Wave Radar)。在中波和短波段海水表面的地波传播衰减很小，而且地波在一定程度上会沿着弯曲的地球表面传播，到达地平线以下很远的地方，即实现超视距传播。因此利用地波超视距传播特性进行探测的高频地波雷达也称为地波超视距雷达(Over-The-Horizon Radar)，探测距离根据发射功率和频率的不同通常可达到200～500km。另外两种类型的超视距雷达分别是天波超视距雷达和利用大气波导特征的微波雷达，前者通过电离层对高频无线电波的反射实现对数千公里外目标的探测，后者可以对一两百公里外的目标进行探测。地波雷达海况探测的基础类似于晶格对X射线的Bragg散射，如图1所示，从左上方入射的两条射线（相同波源）被原子散射，在特定的观察方向上，如果两条射线的波程差为2的整数倍，那么将会观察到亮条纹；如果波程差比2的整数倍多，那么两射线能量相消，观察到的是暗条纹。真实的海面不会是简单正弦波列，但是可以用类似于Fourier变换的方式把一个真实的海面分解成为千千万万简单正弦波列成分的叠加，这些正弦波列有不同幅度、周期、初相和传播方向。那么这无数列正弦海浪成分是否都对电磁波产生散射呢？当然都会！但是并非所有的成分都产生相同的贡献，贡献最大的海浪成分还是图2所示的那类正弦波列，即满足,并且波矢量方向位于电磁波入射平面内的正弦海浪。对于岸基雷达探测， = 0?，即L = / 2，也就是波长等于雷达电波波长一半的海浪会对电波产生最强的后向散射（图2）。综上所述，虽然海面由无数的波浪组成，但岸基地波雷达主要只对特定的海浪感兴趣：A. 波长等于电波波长的一半；B. 传播方向要么接近雷达，要么远离雷达。海面上满足上述条件的海浪总是存在，因此雷达总可以收到较强的海面回波，这也是前面所说当初人们发现海面上总是存在雷达“干扰”的原因！我们知道运动的物体可以对入射波产生多普勒效应，电磁波照射到动态的海面上时，回波也会由于多普勒效应而产生相对于雷达发射频率的偏移。对回波信号进行谱分析就会发现，回波谱峰相对于雷达载频有多普勒频偏，如图5所示，其特点有二：1. 同时存在正、负频偏，频谱图上的正、负谱峰称为左、右Bragg峰；2. 左、右Bragg峰的频率偏移量基本相同，且主要只与雷达工作频率有关。导致这两个特点的因素正好与上述产生主要散射的海浪特点相对应：特点1对应上述特征B，特点2对应上述特征A。在理解特点2时需要明白海洋重力波传播的一个基本结论：海面上确定波长的重力波，其传播相速度也是确定的。相速度确定的话，它对电磁波所产生的多普勒频移就是确定的了，也就有了上述特点。上面所说的是没有海水流动的情形。由于各类物理、化学过程的作用，海面上总是有海流存在，海流作为海水的整体运动，会在上面所说的由波浪传播相速度所导致的较大固定频移的基础上再附加一个由流速所导致的微小频偏，这个附加频偏对左、右Bragg峰的影响是相同的：远离雷达的流速分量使左、右Bragg峰均向负频率方向偏移，接近雷达的流速分量使它们向正频率方向偏移。地波雷达就是通过测量这个附加频偏从而获知海面海流速度的。当然一部雷达只能测量到海流的径向分量，要获得矢量海流，要么用两部以上的雷达从不同方向探测，要么就需要结合海洋动力学模型进行推算。

据专家介绍，地波雷达和天波雷达是两种主要的对海探测手段，它们都是通过发射高频电波工作的。天波雷达的工作方式是向大气层中的电离层发射高频无线电信号，当电波到达电离层后，会被反射向地面。天波雷达的探测距离多在3000公里左右，可以远距离探测。然而，天波雷达需要建设数百米的雷达天线，探测效果也容易受到电离层干扰。地波雷达的原理则不同。由于海面是电波的良导体，地波雷达发射的电波会沿着海面“爬行”，因此可以突破地平线，探测到300公里外的目标。尽管探测距离较短，但是地波雷达体积很小，探测精度也更高。美国1961年就研发出天波雷达，除了在本土部署外，目前正在加紧在日本部署。

无线电波朝海面发射时，在海水表面会存在一种电磁波传播模式，称为地波(Ground Wave)是一种表面波(Surface Wave)，因此高频地波雷达也叫做高频表面波雷达(HF Surface Wave Radar)。在中波和短波段海水表面的地波传播衰减很小，而且地波在一定程度上会沿着弯曲的地球表面传播，到达地平线以下很远的地方，即实现超视距传播。因此利用地波超视距传播特性进行探测的高频地波雷达也称为地波超视距雷达(Over-The-Horizon Radar)，探测距离根据发射功率和频率的不同通常可达到200～500km。另外两种类型的超视距雷达分别是天波超视距雷达和利用大气波导特征的微波雷达，前者通过电离层对高频无线电波的反射实现对数千公里外目标的探测，后者可以对一两百公里外的目标进行探测。 地波雷达海况探测的基础类似于晶格对X射线的Bragg散射，从左上方入射的两条射线（相同波源）被原子散射，在特定的观察方向上，如果两条射线的波程差为2的整数倍，那么将会观察到亮条纹；如果波程差比2的整数倍多，那么两射线能量相消，观察到的是暗条纹。 　真实的海面不会是简单正弦波列，但是可以用类似于Fourier变换的方式把一个真实的海面分解成为千千万万简单正弦波列成分的叠加，这些正弦波列有不同幅度、周期、初相和传播方向。那么这无数列正弦海浪成分是否都对电磁波产生散射呢？当然都会！但是并非所有的成分都产生相同的贡献，贡献最大的海浪成分还是图2所示的那类正弦波列，即满足L cos = / 2 并且波矢量方向位于电磁波入射平面内的正弦海浪。对于岸基雷达探测， = 0?，即L = / 2，也就是波长等于雷达电波波长一半的海浪会对电波产生最强的后向散射综上所述，虽然海面由无数的波浪组成，但岸基地波雷达主要只对特定的海浪感兴趣： 　　A. 波长等于电波波长的一半； 　　B. 传播方向要么接近雷达，要么远离雷达。 　　海面上满足上述条件的海浪总是存在，因此雷达总可以收到较强的海面回波，这也是前面所说当初人们发现海面上总是存在雷达“干扰”的原因！ 　　我们知道运动的物体可以对入射波产生多普勒效应，电磁波照射到动态的海面上时，回波也会由于多普勒效应而产生相对于雷达发射频率的偏移。对回波信号进行谱分析就会发现，回波谱峰相对于雷达载频有多普勒频偏，其特点有二： 　　1. 同时存在正、负频偏，频谱图上的正、负谱峰称为左、右Bragg峰； 　　2. 左、右Bragg峰的频率偏移量基本相同，且主要只与雷达工作频率有关。 　　导致这两个特点的因素正好与上述产生主要散射的海浪特点相对应：特点1对应上述特征B，特点2对应上述特征A。在理解特点2时需要明白海洋重力波传播的一个基本结论：海面上确定波长的重力波，其传播相速度也是确定的。相速度确定的话，它对电磁波所产生的多普勒频移就是确定的了，也就有了上述特点。 　　上面所说的是没有海水流动的情形。由于各类物理、化学过程的作用，海面上总是有海流存在，海流作为海水的整体运动，会在上面所说的由波浪传播相速度所导致的较大固定频移的基础上再附加一个由流速所导致的微小频偏，这个附加频偏对左、右Bragg峰的影响是相同的：远离雷达的流速分量使左、右Bragg峰均向负频率方向偏移，接近雷达的流速分量使它们向正频率方向偏移。 　　地波雷达就是通过测量这个附加频偏从而获知海面海流速度的。当然一部雷达只能测量到海流的径向分量，要获得矢量海流，要么用两部以上的雷达从不同方向探测，要么就需要结合海洋动力学模型进行推算。与普通雷达的不同（1）作用距离远（300～400km）； （2）极强的反隐身能力； （3）抗低空突防； （4）抗反辐射导弹

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凤城市14797773654： 高频地波雷达的工作原理是什么? - ？
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茅郭必理： 雷达的基本组成包括三个部分:发射机、接收机、天线.开始时将接收机关闭,把发射机打开,由发射机产生一定形式的高频电磁波(超短波或微波),经发射天线按特定的方向辐射出去.然后再将发射机关闭,把接收机打开,这时原来的发射...

凤城市14797773654： 雷达的工作原理是什么? - ？
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凤城市14797773654： 探地雷达的方法与原理是什么? - ？
茅郭必理： 探地雷达(Ground Penetrating Radar简称GPR)又称地质雷达,透地雷达,是用频率介于10^6-10^9Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种方法.探地雷达的使用方法和原理是通过发射天线向地下发射高频电磁波,通过接收天线接收反射回...

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茅郭必理： 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(图 1).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...

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凤城市14797773654： 高频地波雷达海洋遥感？
茅郭必理： “高频地波雷达海洋环境监测技术”是武汉大学主持完成的国家863计划海洋领域重大项目,今年初已通过国家科技部验收.课题组研制出两套用于探测200公里内海洋表面流、浪高和风扬的高频地波雷达,其系统软件及应用软件达到国际先进...

凤城市14797773654： 雷达是什么东西 - ？
茅郭必理： 雷达,是英文Radar的音译,源于radio detection and ranging的缩写,意思为＂无线电探测和测距＂,即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置.因此,雷达也被称为“无线电定位”.雷达是利用电磁波探测目标的电子设备.雷达发射...

凤城市14797773654： 高周波的工作原理是什么? - ？
茅郭必理： 高周波的工作原理是介质材料在高频电磁的作用下击活正电分子,使介质材料的正电分子高速运动,摩擦产生热量,使熔接. 高周波即高频波.高周波与超声波是不同的两个概念,高周波是指频率大于100Khz的电磁波,超声波是指频率超过20千赫兹的声波. 高周波的焊接原理、熔接原理与超声波也是不一样的,高周波是利用高频电磁场使物料内部分子间互相激烈碰撞产生高温达到焊接和熔接的目的,而超声波是利用摩擦生热的原理产生大量的热量达到焊接和熔接的目的.高周波应用领域广泛,所以目前已有高周波塑料熔接机、高周波皮塑熔断机、高周波折盒压痕机、高周波金属加热机等.

凤城市14797773654： 雷达是怎样探测目标的? - ？
茅郭必理： 雷达的原理 :(radar)原来事“无线电探测与定位”的英文缩写.雷达的任务就是探测目标,测定有关目标的距离、方问、速度等状态.雷达主要由天线、发射机、接收机)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...