可見(jiàn)光(赤橙紅綠青藍(lán)紫),自動(dòng)駕駛中常提到的毫米波,戰(zhàn)機(jī)上使用的雷達(dá)波,都是無(wú)線電波的一種。
無(wú)線電波有哪些分類呢,他們的波長(zhǎng)是多少呢?現(xiàn)在我們就講解。
毫米波介于紅外和微波之間,波長(zhǎng)為1~10mm的電磁波,兼具紅外和微波兩種波的特性。
激光雷達(dá)線數(shù)含義:一個(gè)發(fā)射器,一個(gè)接收器,就是一線。多線,就是多個(gè)發(fā)送接收組合??赡苁菍?shí)體發(fā)送器,也可以是一個(gè)發(fā)送器,轉(zhuǎn)換成多個(gè)發(fā)送信號(hào);接收器是多個(gè)。
多線時(shí)代有多種方式比如增加接收器陣列然后把發(fā)射器擺動(dòng)或者移動(dòng)起來(lái),目前主要是擺動(dòng)這樣就會(huì)被陣列上不同層的接收器接收,目前占主流,也有用多個(gè)發(fā)射器的但是一般用在線數(shù)不多的,還有一種技術(shù)一個(gè)光源通棱鏡變成多個(gè)光源的。
激光雷達(dá)因?yàn)槠渚哂懈呔?、大信息量、不受可?jiàn)光干擾的優(yōu)勢(shì),受到前所未有的追捧。
激光的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于毫米波雷達(dá)(nm vs mm),所以霧霾會(huì)導(dǎo)致激光雷達(dá)失效。同樣的原因,毫米波雷達(dá)的探測(cè)距離可以輕松超過(guò) 200 米,而激光雷達(dá)目前的性能一般不超過(guò) 150 米,所以對(duì)于高速公路跟車這樣的情景,毫米波雷達(dá)能夠做的更好。
物質(zhì)受激,發(fā)射出光。激光具有波長(zhǎng)純,方向性強(qiáng)特點(diǎn)。
可見(jiàn)光,波長(zhǎng)是: 400納米~700納米
雷達(dá)是RADAR的音譯。RADAR是RAdio Detection And Ranging的首字母縮寫(xiě),含義是無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距。
雷達(dá)工作原理:
雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波,接收返回波,根據(jù)收發(fā)之間的時(shí)差測(cè)得目標(biāo)的相對(duì)位置、相對(duì)速度、相對(duì)方位角度。
相對(duì)位置:根據(jù)發(fā)射和接收無(wú)線電波的時(shí)間差,結(jié)合發(fā)射器和被探測(cè)器二者速度,計(jì)算得到。
相對(duì)速度:法一,根據(jù)doppler多普勒效應(yīng),通過(guò)返回波頻率變化,計(jì)算得到;法二,
相對(duì)方位角度:通過(guò)返回波的相位差,計(jì)算得到
激光雷達(dá)、可見(jiàn)光、超聲波都會(huì)受惡劣天氣環(huán)境影響,而毫米波可以穿透雨(大雨除外)、雪、塵、霧,全天候工作。
超聲波是物體機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生,無(wú)線電波是電子原子的電磁振動(dòng)產(chǎn)生的。
一個(gè)是宏觀物體的整體振動(dòng),一個(gè)微觀粒子的振動(dòng)。
波長(zhǎng)越短,頻率越高,分比率越高,傳輸損耗大,從而傳輸距離短。
波長(zhǎng)愈長(zhǎng),頻率愈低,繞射力愈強(qiáng),傳輸損耗小,從而傳輸距離長(zhǎng)。
激光的方向性強(qiáng),波的方向性與波長(zhǎng)無(wú)光。激光是單頻的,光的頻率單一性強(qiáng)。
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常見(jiàn)電磁波波長(zhǎng)
無(wú)線電波 0.1mm~100Km (3kHz~3000GHz)
頻段名稱
段號(hào) (含上限不含下限) 頻段范圍 波段名稱 波長(zhǎng)范圍(含上限不含下限)
1 甚低頻(VLF) 3~30千赫(KHz) 甚長(zhǎng)波 100~10km
2 低頻(LF) 30~300千赫(KHz) 長(zhǎng)波 10~1km
3 中頻(MF) 300~3000千赫(KHz) 中波 1000~100m
4 高頻(HF) 3~30兆赫(MHz) 短波 100~10m
5 甚高頻(VHF) 30~300兆赫(MHz) 米波 10~1m
6 特高頻(UHF) 300~3000兆赫(MHz) 分米波 微波 100~10cm
7 超高頻(SHF) 3~30吉赫(GHz) 厘米波 微波 10~1cm
8 極高頻(EHF) 30~300吉赫(GHz) 毫米波 微波 10~1mm
9 至高頻 300~3000吉赫(GHz) 絲米波 1~0.1mm
紅外線 770納米~14微米
可見(jiàn)光 400納米~700納米
紫外線 200納米~400納米
X射線(倫琴射線) 波長(zhǎng)0.1納米~10納米 頻率:30pHz~3eHz
γ射線(伽馬射線) 小于0.1埃米 (核彈最大的破壞性來(lái)自于該射線)
波長(zhǎng)和頻率換算關(guān)系:
令波長(zhǎng)為λ,頻率為f,速度為V,得: λ=V/f
波長(zhǎng)的單位是米(m),速度的單位是米/秒(m/sec),頻率的單位為赫茲(Hertz,Hz)。
光速 = 299 792 458 m / s
長(zhǎng)度單位
10埃米(埃格斯特朗)=1納米 原子的平均直徑(由經(jīng)驗(yàn)上的半徑計(jì)算得)在0.5埃(氫)和3.8埃(鈾,最重的天然元素)之間。
1000納米=1微米
1000微米=1毫米
1000毫米=1米
頻率單位
1 千赫 kHz 10^3 Hz 1 000 Hz
1 兆赫 MHz 10^6 Hz 1 000 000 Hz
1 秭赫 GHz 10^9 Hz 1 000 000 000 Hz
1 澗赫 THz 10^12 Hz 1 000 000 000 000 Hz
1 拍赫 PHz 10^15 Hz 1 000 000 000 000 000 Hz
1 艾赫 EHz 10^18 Hz 1 000 000 000 000 000 000 Hz
在雷達(dá)行業(yè)中,以雷達(dá)工作頻率劃分為若干的波段,由低到高的順序是:高頻(HF)、甚高頻(VHF)、超高頻(UHF)、L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、K波段和Ka波段。
P波段:由于最早的雷達(dá)使用的是米波,這一波段被稱為P波段(P為Previous的縮寫(xiě),即英語(yǔ)“以往”的字頭)。
L波段:最早用于搜索雷達(dá)的電磁波波長(zhǎng)為23cm,這一波段被定義為L(zhǎng)波段(英語(yǔ)Long的字頭),后來(lái)這一波段的中心波長(zhǎng)變?yōu)?2cm。 S波段:當(dāng)波長(zhǎng)為10cm的電磁波被使用后,其波段被定義為S波段(英語(yǔ)Short的字頭,意為比原有波長(zhǎng)短的電磁波)。
X波段:在3cm電磁波的火控雷達(dá)出現(xiàn)后,3cm波長(zhǎng)的電磁波被稱為X波段,因?yàn)閄代表座標(biāo)上的某點(diǎn)。
C波段:為了結(jié)合X波段和S波段的優(yōu)點(diǎn),逐漸出現(xiàn)了使用中心波長(zhǎng)為5cm的雷達(dá),該波段被稱為C波段(C即Compromise,英語(yǔ)“結(jié)合”一詞的字頭)。
K波段:在英國(guó)人之后,德國(guó)人也開(kāi)始獨(dú)立開(kāi)發(fā)自己的雷達(dá),他們選擇1.5cm作為自己雷達(dá)的中心波長(zhǎng)。這一波長(zhǎng)的電磁波就被稱為K波段(K = Kurtz,德語(yǔ)中“短”的字頭)。
Ku波段、Ka波段:“不幸”的是,德國(guó)人以其日爾曼民族特有的“精確性”選擇的波長(zhǎng)可以被水蒸氣強(qiáng)烈吸收。結(jié)果這一波段的雷達(dá)不能在雨中和有霧的天氣使用。戰(zhàn)后設(shè)計(jì)的雷達(dá)為了避免這一吸收峰,通常使用比K波段波長(zhǎng)略長(zhǎng)(Ka,即英語(yǔ)K-above的縮寫(xiě),意為在K波段之上)和略短(Ku,即英語(yǔ)K-under的縮寫(xiě),意為在K波段之下)的波段。
相控陣?yán)走_(dá)相當(dāng)于很多個(gè)普通雷達(dá),且不需要轉(zhuǎn)動(dòng),就能實(shí)現(xiàn)多方位觀測(cè)。
普通雷達(dá)是通過(guò)信號(hào)發(fā)射/接受器的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)探測(cè)的,相控陣?yán)走_(dá)是直接控制電磁波的照射方位起到掃描的作用,可對(duì)雷達(dá)陣面前方120讀進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè),反應(yīng)速度優(yōu)于普通雷達(dá);相控陣?yán)走_(dá)可以同時(shí)形成多個(gè)波束以應(yīng)對(duì)復(fù)數(shù)目標(biāo),而普通雷達(dá)只有一個(gè)波束,難以應(yīng)對(duì)多個(gè)目標(biāo)。此外,相控陣?yán)走_(dá)在工作時(shí)相當(dāng)于有很多的小雷達(dá)同時(shí)工作,它們之間相互獨(dú)立,部分單元的損壞不會(huì)影響正常使用,抗干擾的能力也更強(qiáng)。
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