雷達(dá)多普勒效應(yīng)ppt課件

1、二、多普勒效應(yīng)、雷達(dá)二、多普勒效應(yīng)、雷達(dá) 3-7微波、雷達(dá)及其應(yīng)用微波、雷達(dá)及其應(yīng)用一、微波通信一、微波通信1、多普勒效應(yīng)機(jī)械波）、多普勒效應(yīng)機(jī)械波） 多普勒效應(yīng)波源或察者相對(duì)于媒質(zhì)運(yùn)而使多普勒效應(yīng)波源或察者相對(duì)于媒質(zhì)運(yùn)而使觀察者接受到的波的頻率有所變化的現(xiàn)象觀察者接受到的波的頻率有所變化的現(xiàn)象觀察者觀察者RS波源波源uSVRVRV觀察者的運(yùn)動(dòng)速度觀察者的運(yùn)動(dòng)速度u：波速：波速0波源和觀察者相對(duì)靜止時(shí)觀察者接收到的波波源和觀察者相對(duì)靜止時(shí)觀察者接收到的波源的頻率源的頻率SV波源的運(yùn)動(dòng)速度波源的運(yùn)動(dòng)速度波源和觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)觀察者接收到的波波源和觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)觀察者接收到的波源的頻率源的頻率1

2、波源與觀察者均相對(duì)媒質(zhì)靜止波源與觀察者均相對(duì)媒質(zhì)靜止t時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面t+1秒時(shí)刻的波陣面秒時(shí)刻的波陣面u觀察者觀察者00uTuu波源振動(dòng)的頻率波源振動(dòng)的頻率0也就是說(shuō)，波源每秒鐘發(fā)出也就是說(shuō)，波源每秒鐘發(fā)出 個(gè)完整波個(gè)完整波00SV0RV接收的頻率，就是接收者單位時(shí)間內(nèi)接收接收的頻率，就是接收者單位時(shí)間內(nèi)接收到的波的個(gè)數(shù)到的波的個(gè)數(shù)2 2波源不動(dòng)，觀察者以速度波源不動(dòng)，觀察者以速度 相對(duì)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng)RVa a、觀察者朝向波源運(yùn)動(dòng)、觀察者朝向波源運(yùn)動(dòng)RVut+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面t時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面0uVuR0SVRVu假如：假如： ，也就是說(shuō)，一秒鐘能走過(guò)兩個(gè)

3、，也就是說(shuō)，一秒鐘能走過(guò)兩個(gè)波長(zhǎng)波長(zhǎng)021RV觀察者不動(dòng)，觀察者不動(dòng)，1秒內(nèi)有秒內(nèi)有5個(gè)波面，也就是說(shuō)有個(gè)波面，也就是說(shuō)有5個(gè)完個(gè)完整波通過(guò)整波通過(guò)50觀察者運(yùn)動(dòng)，觀察者運(yùn)動(dòng)，1秒內(nèi)有秒內(nèi)有7個(gè)波面，也就是說(shuō)有個(gè)波面，也就是說(shuō)有7個(gè)完個(gè)完整波通過(guò)整波通過(guò)7秒/50u秒/20RV00u7250000uVuRb b、觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)、觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)t+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面t時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面RVu0uVuR0SVRVu假如：假如： ，也就是說(shuō)，一秒鐘能走過(guò)兩個(gè)，也就是說(shuō)，一秒鐘能走過(guò)兩個(gè)波長(zhǎng)波長(zhǎng)021RV觀察者不動(dòng)，觀察者不動(dòng)，1秒內(nèi)有秒內(nèi)有5個(gè)波面，也就是說(shuō)有個(gè)波面，也就是

4、說(shuō)有5個(gè)完個(gè)完整波通過(guò)整波通過(guò)50觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)，觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)，1秒內(nèi)有秒內(nèi)有3個(gè)波面，也就是個(gè)波面，也就是說(shuō)有說(shuō)有3個(gè)完整波通過(guò)個(gè)完整波通過(guò)3秒/50u秒/20RV00u3250000uVuR3)觀察者靜止，波源以速率觀察者靜止，波源以速率 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)SVa a、波源朝向觀察者以速度、波源朝向觀察者以速度 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)SVuSvt時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面t+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面接收頻率接收頻率增高了！增高了！00TVuuS00TVuTuS0SVuu0TVSyyt時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面uSVt+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面b b、波源遠(yuǎn)離觀察者以速度、波源遠(yuǎn)離觀察者以速度 運(yùn)

5、動(dòng)運(yùn)動(dòng)SV接收頻率接收頻率降低了！降低了！0TVSyy00TVuuS00TVuTuS0SVuu接收頻率降低了！接收頻率降低了！a a、波源與接收者相互靠近、波源與接收者相互靠近uSVSVt時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面t+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面0SRVuVu接收頻率接收頻率增高了！增高了！4波源及觀察者同時(shí)運(yùn)動(dòng)波源及觀察者同時(shí)運(yùn)動(dòng)b b、波源與接收者相互遠(yuǎn)離、波源與接收者相互遠(yuǎn)離0SRVuVuuSVoVt時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面t+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面oV接收頻率接收頻率降低了！降低了！公式歸一：公式歸一：其中：波源靜止其中：波源靜止觀察者靜止觀察者靜止0SV0RV二者相互靠近二者

6、相互靠近RSVV 、取正值代入取正值代入RVSVoSRVuVu注意：默認(rèn)的前題：注意：默認(rèn)的前題：uVuVRS ,二者相互遠(yuǎn)離二者相互遠(yuǎn)離取負(fù)值代入。取負(fù)值代入。RSVV 、5沖擊波激波沖擊波激波) 如果波源的速度等于波的速度，波源總在波陣如果波源的速度等于波的速度，波源總在波陣面上面上能量聚集區(qū)能量聚集區(qū)聲障聲障 如果波源的速度等大于波的速度，波源總在波陣如果波源的速度等大于波的速度，波源總在波陣面前面面前面沖擊波沖擊波uttVssVusin馬赫角馬赫角馬赫數(shù)馬赫數(shù)=uVs飛機(jī)沖破聲障時(shí)將發(fā)出巨大聲響，造成燥聲污染飛機(jī)沖破聲障時(shí)將發(fā)出巨大聲響，造成燥聲污染2、電磁波的多普勒效應(yīng)、電磁波的多普

7、勒效應(yīng)1當(dāng)觀測(cè)者和光源相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)靠近）當(dāng)觀測(cè)者和光源相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)靠近）0ucuc其中其中 為觀測(cè)者與光源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為觀測(cè)者與光源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度u0光源發(fā)光頻率光源發(fā)光頻率觀測(cè)者接收到的頻率觀測(cè)者接收到的頻率2當(dāng)觀測(cè)者和波源互相遠(yuǎn)離時(shí)當(dāng)觀測(cè)者和波源互相遠(yuǎn)離時(shí)0ucuc3綜合：綜合：0ucuc0u相互接近相互接近0u相互遠(yuǎn)離相互遠(yuǎn)離3、雷達(dá)的定位、測(cè)速、雷達(dá)的定位、測(cè)速1定位定位cts21 2測(cè)速測(cè)速目標(biāo)以速度目標(biāo)以速度 相對(duì)雷達(dá)運(yùn)動(dòng)相對(duì)雷達(dá)運(yùn)動(dòng) u0ucuc目標(biāo)接收到的頻率目標(biāo)接收到的頻率目標(biāo)反射電磁波、目標(biāo)作為波源，地面接收反射目標(biāo)反射電磁波、目標(biāo)作為波源，地面接收反射波的頻率為波的頻率為u

8、cuc0ucucucucucuc0ucuc00022cuucucu020cos2cucos2cos200cu 若天線與目標(biāo)飛行方向夾角為若天線與目標(biāo)飛行方向夾角為 , ,那么那么三、微波能的利用三、微波能的利用例例1一人測(cè)得火車來(lái)時(shí)鳴笛的頻率為一人測(cè)得火車來(lái)時(shí)鳴笛的頻率為Hz4401 離去離去 ，已知聲速為，已知聲速為Hz3922 smu/330 求車速求車速解：解：440330330001 ssvvuu392330330002 ssvvuu39244033033021 ss sms/19 得得：例例2、在雷達(dá)技術(shù)中常采用拍頻的方法測(cè)定物體的、在雷達(dá)技術(shù)中常采用拍頻的方法測(cè)定物體的運(yùn)動(dòng)速度，若雷達(dá)天線發(fā)射的波長(zhǎng)為運(yùn)動(dòng)速度，若雷達(dá)天線發(fā)射的波長(zhǎng)為0.1m的的雷的的雷達(dá)波與一架飛機(jī)相遇而被反射回來(lái)，反射波束與達(dá)波與一架飛機(jī)相遇而被反射回來(lái)，反射波束與發(fā)射波束的頻率差為發(fā)射波束的頻率差為 ，求飛機(jī)指向雷達(dá)方，求飛機(jī)指向雷達(dá)方向的速度為多大？向的速度為多大？Hz990解：解： 02cusmcccu/5 .441 . 029902/22000 例例3 利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車速，固定波源發(fā)出頻率為利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車速，固定波源發(fā)出頻率為 的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時(shí)，與波源安裝在一起的接收器接的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時(shí)，與波源安裝在一起的接收器接收到從汽車反