微波工程基础实验.doc

本文由【中文wordbeplayapp体育下载库】搜集整理。中文wordbeplayapp体育下载库免费提供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学****和社会经济等wordbeplayapp体育下载*实验五微波多普勒效应和测速一、目的与意义了解多普勒效应和多普勒雷达测速二、,接收器接收到的波源频率会发生变化的现象叫做多普勒效应。波源频率与接收到的波源频率之差称为多普勒频移或多普勒频率。多普勒现象是奥地利人多普勒于1842年首先在声学上发现,1930年左右开始将这一规律运用到电磁波范围。本实验以三公分连续波作为波源,发射微波信号,接收由活动目标反射回来的回波信号。已知波源频率,测量出多普勒频率就可以计算出目标的运动速度。这种测速装置称为连续波多普勒雷达。,ω是发射信号的角频率。若目标是固定不动的,那么该目标反射到雷达的回波信号为:式中K为比例常数,,是目标与雷达距离,是电磁波速度,它等于光速,时延是常数。由指数可知,回波信号频率不变。当目标以速度相对雷达作径向运动时,那么在时间时刻目标距雷达的距离式中目标向雷达运动取负号,背离雷达运动取正号。这时由运动目标反射的回波具有时延,是电磁波往返雷达与目标所需的时间,反射回波上式说明,在时刻接收到的波形上的某点,是在时刻发射的,由于通常雷达和目标的相对速度远小于电磁波速度,所以时延可以近似写为:时延是时间的函数。代入上式:由指数项可知,接收到的回波信号频率变为接收信号频率与发射信号频率之差就是多普勒频率。波源发射信号频率一定时,与目标径向速度成正比。当目标向雷达运动时,多普勒频率为正值,接收信号频率高于发射信号频率。而当目标背离雷达运动时,多普勒频率为负值,接收信号频率低于发射信号频率。由已知的发射信号频率,测量出多普勒频率,就可以由上式计算出目标的运动速度。(1).方框图发射机产生频率为的等幅高频振荡,其中大部分能量从发生天线射向目标,一部分能量耦合到接收机输入端作为基准信号与目标发射的回波信号在混频器中混合,滤除高频成份后,检出多普勒频率输入指示器指示。(2).最简单的实验装置如图二所示。这里使用一只环流器使发射和接收合用一个天线。微波信号经环流器由天线发射至目标。目标发射的回波信号由同一个天线接收,经环流器至检波器。由于环流器的隔离性能不是理想的,总有一小部分发射信号发射至检波器,同时天线与波导匹配的不完善,也会将一小部分发射信号反射至检波器。这样,检波器混合发射信号和回波信号后滤除高频成份输出它们的差频信号,示波器显示的差频信号频率即多普勒频率。(3).本实验装置如图三所示。微波信号经定向耦合器主波导、环流器由天线发射,定向耦合器副波导耦合部分发射信号到混频器作为基准信号。由目标反射的回波信号由