无线电知识.

第一章无线电知识无线电知识是电子对抗兵应具备的专业基础知识。本章主要任溶包括；无线电技术及其运用；无线电波段划分和电波传播原理；发射接收原理，天线知识等。线面主要介绍无线电收发新的基本原理：无线电波段划分方式，电波传播特点及信号频谱的基本概念。第一节无线电技术及其应用自1864年麦克斯韦（MAXWEL）建立电磁场理论，1887年赫兹（HERTZ）发现电磁波的100多年来，无线电技术得到了前所谓未有的发展和应用。1895年和1896年，意大利大马尼克和俄国的波波夫在不同的国度里陈宫的试验了原始的无线电通信。通过不懈的努力，马可你在1901年实现了跨越大西洋3000多千米，从加拿大到英格兰的无线电通信。人类从此写开了无限点应用的新世纪元。无线电波多发现是19事迹人类科学史上最伟大的成就之一。一．无线电技术无线电技术是利用无线电波传给各种信号的一门技术科学。人类认识电磁波经历了一个漫长的人不断发展的过程。早在两千多年前，人们就发现了电现象和磁现象，而人类对电和磁的真正认识和广泛应用，迄今还只有一百多年的历史。1785年，法国物理学家库伦在总结前人对于电磁现象认识的基础上，根据电荷之间的作用力，提出了“库伦定律”。1820年物理学家奥斯特发现通电导线下的小磁针会发生偏转，及其周围存在在磁场，提出了“安培定律”。在此之前，人类还没有建立电场磁场之间的明确关系。经过10多年的艰苦努力，知道1831年，英国物理学家法拉第在前人多做大量工作的基础上，提出了电磁感应定律，证明了以磁场可以产生磁场。那么电场能不能产生磁场呢？1856-1865年，英国科学家麦克斯在前人研究的基础上，大胆提出位移电流假说，变化的电场可以产生磁场，建立了电与磁的统一理论，及麦克斯电磁理论。利用该理论分析表明，变化的电场会产生磁场没变化的磁场会产生电场，形成逐渐向外传播，看不见的电磁波。1887年，德国物理学家赫兹用实验方法证明了电磁波的存在，实现了电磁波的产生和接收。无线电技术的各种应用都要借助于无线电波。无线电波实际上就是在空点传播的交变电磁场。电工学基础告诉我们，电场中储存有电能，磁场中储存有磁能。交变的电场会在其周围空间产生交变的磁场，把电能转变为磁能。把电能转化为磁能，如图1-1-1（A）所示；交变的磁场也会在其周围产生交变的电场把磁能转化为电能，如图1-1-1（B）所示。在一导体再有高频交变电流I时，其周围空间就会产生交变磁场H，交变磁场H又将在邻近的区域产生交变的电场E，如图1-1-1（C）所示。交变电场E又将在较远的地方产生新的交变磁场H。H又将在更远的地方产生新的交变电场E。于是，交变电厂与交变磁场相互转化，将电磁场一波动的形式由近及远地厢空间传播出去。无线电波就是这种波动着的交变磁场。在真空中无线电波的传播速度等于光速C，即每秒30万千米。无线电波变化的快慢用频率F或周期T来表示。频率F定义为无线电波每秒钟内周期性变化的次数，单位为赫兹（HZ）;周期T定义为无线电波完成一个周期的变化所需的时间，单位是秒（S）。频率F和周期T互为倒数，即F=1/T或T=1F。无线电波另一个重要的物理量是波长。波长定义为无线电波在一个周期的时间内所传播的距离，单位十米（M）。若无线电波的传播速度为（C），频率为F，周期为T，则：列：某电台的发射频率为20MHZ，则它的波长ƛ=C/F=310/8/20×10/6=15米（米）。某雷达的发射频率为100MHZ，则它的波长ƛ=3×10/8/10/6=3（米）。从上述计算公式1-1-1可以看出，频率越高，波长越短。二，无线电技术应用无线电技术已经渗透到人们生活的方方面面，深入影响着人类生活方式。它使人类文明，整个物质世界的面貌发生了深远的变化。人们日常生活中无时无刻不在享受着无线电技术带来的便易，如电视，电话，广播，网络。手机通信等等。无线电技术在军事领域也得到了广泛的应用，并已经成为现代化武器装备的耳目和神经中枢。如通信联络，指挥作战，侦察敌情。收集情报，预报空袭，测距，测高和炮瞄，全球通信，定位导航与自动驾驶，卫星发射和回收的自动控制，电子干扰，精确制导武器控制以及单导航行等。无线电通信是人类应用最早的无线电技术活动，无线电波由电磁振荡电路产生并通过天线发射，在空中传送信号，因为不用到线传送，所以叫无线电。最早的无线电通信使用长波，中波波段，认为波长短于200M的电磁波不适于远距离通信。1923年业余无线电爱好者发现用小功率电台发射无线电信号也能传播很远的距离，此后短波无线电通信迅速发展起来，1924年在英国与法国之间建立了世界上第一条超短波通信线路。1936年，超短波接力线路建立。20世纪50年代，出现了诶波接力通信系统；60年代，对流层散射通信得到很大发展；80年代，毫米波波段开始用于接力通信。1965年美国及苏联发射应用卫星成功，卫星通信进入实用阶段。卫星通信是利用人到地球卫星作为中继站来转发无线电波，在两个或两个地球站之间进行通信，属于微波接力通信的一种特例。但与地面微波接力通信不同的是，卫星通信传播煤质每只组成复杂，受大气层运动和太阳活动影响明显，卫星通信的工作范围较大，也容易受到优异的干扰破坏。由于无线电通信建立迅速，便于机动，能使运动中的，方位不明的以及被敌人分割或被自然障碍阻隔的部队迅速建立通信联络，在对飞机，舰艇，坦克等运动目标进行指挥时，甚至是唯一的通信手段，因而他被迅速应用于战场。当无线电通信商在实现完善阶段，，俄国和英国就开始在他们的军舰上装备和使用了。各国列强相继也纷纷在海军及路军装备上使用无线电。1904年2月爆发的日俄海战，就是世界战争史上第一次双方都是用无线嗲。从此以后，无线电通信在世界各国部队长迅速发展和普遍使用。在这之后的百余年，无线电通信得到飞速发展。现代通信应用领域不断扩大，除了通常的语音通信之外。还有数据通信，导航，遥控等。各国都高度重视通信的发展，新的通信技术合同新体制层出不穷，如扩展频谱调制，调频技术，通信组网等，这些在提高通信效率的同时，由于使用了数目繁多的频率点，也就占用了很多的频谱资源。雷达是广泛应用军事，国名经济和科学研究等领域的电子技术设备，他是主动向空间发射电磁波，就收从目标反射回来的回波信号来探测目标并测定位子，速度和其他特征的。现代雷达具有发现距离远，测定目标位置和参量的速度快，精度高，能全天候使用等特点，这使得它的军事用途范围及广，包括警戒，引导，武器控制，侦察，测量，航行保障，敌我识别和气象观测等多方面。雷达原理的形成可追溯到19世纪年代的末期，而作为一种军事装备服务于战争是20世纪30年代的事。英国在第一次世界大战中饱受空袭之苦，于是非常重视新型的电子技术来对付同样是信心的飞机的威胁。他们认为，运用电磁波反射的原理有可能提出提早发现远方的飞行物，于是在1935年6月研制出了探测非距离达17英里的第一部使用雷达。1938年美国研制出了第一步防空火力控制雷达，第一部实用的舰载雷达。1939年，英国在一架飞机装了一部200MHZ的雷达，这可称得上是世界上第一部记载预警雷达。第二次世界大战期间，由于战争的需要，雷达技术得到了飞跃的发展，短短几年间，雷达已经在海陆空三军中得到了广泛应用，进入武器控制应用领域，火炮射击和飞机轰炸等都借助雷达进行瞄准控制。1941年12月9日日本偷袭珍珠港时，美国已经生产了近百部警戒雷达，其中的一步就假设在珍珠港，可惜那天执勤的美军指挥官误把荧光屏上出现的飞机回拨当成自己飞机的回拨，由此酿成惨重损失。在二战初期，高射炮击落一架飞机平均要消耗5000发炮弹，到二战末期，尽管飞机性能大为提高，但用雷达控制高射炮进行设计，击落一架飞机平均只需用50发炮弹，命中率是以前的100倍。战后近半个世界的冷战时期，军备竞赛刺激和推动着雷达斯通奇数继续发展。大量雷达技术得以应用，例如动目标显示技术，脉冲多普勒技术。相控阵技术等。出现了相控阵雷达，超视距雷达，合成孔径雷达等多种体制雷达。现代雷达辐射功率越来越大，从而可以“看”的距离很远，探测的区域很广，这给战场电磁环境带来很大的影响。随着信息化装备的快速发展，雷达进一步获得了更广泛的应用，安装平台的种类也日益增多，除了地面有多种雷达。雷达多占用的频谱资源已经从传统的米波，分米波，厘米波向高端扩展到毫米波，神之光波段。现代信息和雷达设备都主要工作在无线电频段，有无线电波的特性及频率使用划分可知，无线电频段是人类使用密度最高的频段，在这个频段上的频谱资源远远不能满足急剧膨胀的用户需求，于是就刺激人们对广播资源的开发利用。第二节无线电波段划分及电波传播无线电波的频率范围很宽，频率不同，无线电波的传播特点，用途也不同。因此，必须对无线电波的波长（或频率）范围进行合理的划分，以方便研究和应用。一，无线电波段的划分频率从几千赫兹到几万兆赫兹的电磁波都属于无线电波，不同频率的无线电波具有明显不同的特性。为便于研究和应用，习惯上将无线电波的频率划分为若干个区域，称为频段，也叫波段，如表1-2-1和1-2-2所示。无线电波占用的波段只是电磁频谱家族的一段。电磁波频谱划分，如图1-2-1多是。米波和分米波又是合成为超短波，波长小于30CM的分米波和厘米波称为微波。上述各种波段的划分是相对的，因为波段之间并没有显著分界线，不过各个不同波段的特点仍然有明显的差别。因此粗略的把无线电波分成上述各种波段，对问题的讨论回来带很大的方便。电磁频谱是指电磁辐射在频域上分布状况的一种描述，他发硬电磁辐射在频率或波长上的表现形态。其频率范围主要是覆盖甚低频，低频，中频，高频，甚高频，他高频，超高频，极高频。安波长分为超长波，长波，中波，短波，超短波。微波，毫米波，红外线，可见光，紫外线灯。如同家谱一样，电磁频谱是按一定规则有序排列的，家谱主要按辈分和年代排序，称道树状结构。而电磁频谱是按频率或者波长排序，成条状结构，如图1-2-1所示。各种电磁波在电磁频谱中占有不同的频率范围，如无线电波战友的频率范围成为无线电频谱，其频率范围从0到3000GHZ。电磁波在一个振荡周期内传播的距离较波长，基本计量单位为米（米）。与波长相对应的另一个物理量叫频率，就是每秒钟内同一个波形重复变化的次数，基本计量单位为赫兹（HZ）。波长ƛ与频率ƒ的关系为ƛ=C/ƒ，其中C为电波传播速度，频率越高，波长越短。频率，波长不同的电磁波有不同的产生方法，不同的传播特性和用途。从路伦上将电磁频谱资源是无限的，但受技术，设备，外界环境，传播特性，实现机理等条件的制约，目前人们通常只适用国际电联划分出来的9KHZ-275GHZ的频谱范围，而绝大部分在20GHZ以下。耕地或更高的频谱资源还有待进一步研究和开发。电磁频谱也是一种自然资源，具有有限性，三维性，非耗竭性，传播的固有性，易受污染性等特点，他同矿山，森另等自然资源的区别在于，可以被人们多利用，但不会被消耗掉，不使用它，是一种浪费，但如果使用不当，同样是一种浪费。由于频谱不受地域，空域，是与限制，也不受行政区域，国家边界的限制，因此对他的开发和利用国际上均有严格管理规定，任何部门，地区和个人，包括任何国家都应在一定范围内使用，以避免造成相互干扰。另外，频谱极易受到外界污染，人为噪声，自然噪声，宇宙环境噪声，高压输电线以及工，科，医电子设备等都有可能对空中传播的电波产生干扰。二，无线电波的传播无线电和光波一样，也是一种电磁波。它也具有直射，绕射，反射，折射等现象。无线电波主要传播方式有四种；（一）地波传播地波传播是电磁波眼地球表面绕线传播，如图1-2-2(A)由于地面是不良导体，地波传播是有一部分能量被地面吸收。频率越高，地面吸收越严重，电磁波能量损耗也越大，多以，地波传播只是用于中波和长波，由于地面的电性能在较短时间内变化不会很大，多以信号由地面传播比天波，空间波船舶要稳定。（二）天波传播天波传播市直射向天空的无线电波被电力等反射后到达地面接收点的传播方式，如图1-2-2（B）所示。无线电波静电力层反射后进行远距离传播，但电离层的高度，密度随季节，昼夜和地区的不同而变化，多以天波传播不够稳定，并有电波衰落现象。