第二节 雷达与通信——微波在线视频

大家好

上一讲我们了解了无线电的一些应用

这一讲我们来学习一种超高频的无线电波

叫微波

那么

微波有哪些应用呢

在日常生活中我们最熟知的是微波炉

只要将食物放进微波炉里

2-3分钟后叮的一声食物就已经热好了

非常的便捷

食物可以被加热

是由于微波能够被水等物质吸收

激发食物内部的水分子振动

分子运动加剧从而达到加热的目的

当然大家也都知道另外一个常识

加热食物不能使用金属器皿

通常要用微波专用瓷器

这是为什么呢

这个问题就离不开微波的特性

微波可以穿透玻璃 塑料和瓷器

这也是为什么塑料袋放进微波炉不会被融化的原因

而金属类器皿会反射微波

如果将食物放在金属器皿中去加热

微波被大量反射

不仅食物不会被加热

同时微波在金属中会激发电子产生很大电流

在金属器皿和炉体之间产生放电火花

严重时会烧坏炉体或器皿

所以在微波炉中使用金属器皿会非常危险

其实

像微波炉这样利用微波来加热

只是微波的一个简单应用

而雷达和通信才是微波的最重要的应用

首先我们来谈一谈微波雷达

雷达在国防 导航 气象和大地测量 工业检测

以及交通管理等方面已经广泛的应用

第二次世界大战后

希特勒和戈林非常嚣张

计划发动2669架战机

试图一举炸平英伦三岛

而此时的英国皇家空军能够投入战斗的只有约900架战机

但是希特勒和戈林千算万算

就是没有算到英国的雷达有多厉害

1938年

英国已在其东南海岸线部署完成防空警戒雷达系统

可以探测到110千米以外的飞机

提前约20分钟发出预警

20分钟在我们的生活中

不算是很长的时间

刷几个微信朋友圈

发会儿呆很快就过去了

而战争是拿千万人的生命与时间赛跑

有时分秒都能决定一个人的生死

一场战斗的输赢

一个国家的存亡

英国空军充分利用这宝贵的20分钟

迅速制定最好的截击地点和战术

给德国空军突然袭击

以少胜多

可以说

雷达的利用扭转了这场战争的结果

后来科学家通过磁控管的发明

将雷达装载在飞机和舰艇上

并且经过科学家的努力

雷达技术逐渐升级

每一次科学技术的进步

都离不开奋斗在科研第一线的专家们

在我国

就有这样一位科学家

他在二十多年的时间里只做了一件事

但是却是这个世界上独一无二的事

他就是南仁东教授

他带领团队在西南大山里翻山越岭

克服重重困难

修建了让世界瞩目的国之重器中国天眼

而在天眼落成启用前

南教授已罹患肺癌

他却仍然不忘科研事业

坚持在第一线

他用8000多个日夜

在世界的天文界镌刻了中国高度

而天眼实际上就是更加灵敏的雷达

通过接收天体传来的电磁波对天体进行分析判断

另外一位科学家

也是2018年国家最高科学技术奖获得者

刘永坦院士

他40年逐梦雷达创新

建成我国第一个新体制雷达实验站

研制成功我国第一台新体制对海远程探测雷达

核心技术处于国际领先地位

为我国海疆筑起坚不可摧的海防长城

讲到这里

我们已经知道雷达可探测预警

俗话说

有矛必有盾

随着雷达的广泛应用

各种反雷达的技术也逐渐兴起

比如隐身

通过结构设计和涂抹吸波材料

尽量减少雷达波的发射

目前

最先进的一些战斗机和轰炸机的雷达发射面积

比一只鸟还小

被探测和识别的概率很低

为对付雷达

进攻方可谓是花样百出

难道防守方就无计可施了吗

当然不是

破解之道

就在进攻的武器本身上

现在不管是飞机

还是导弹

都需要燃烧燃料来推动

有燃烧就有高温

有高温就会发射红外线

红外线也是电磁波

飞机能伪装得像小鸟一样

但高强度的红外线很快就暴露了它的真实面目

不需要开动雷达发射电磁波主动探测

只要打开红外线接收装置即可

让来袭的飞机和导弹无所适形

现在

已装备的不少防空导弹都在利用热红外制导自动追踪目标

在这种魔高一尺道高一丈的较量中

一种新的武器应运而生

在小说笑傲江湖中

谁的功夫最高呢

我想大家都知道

答案是东方不败

东方不败最让人忌蝉的功夫

就是他的绣花针

绣花针小 快还没看见就扎到对方身上了

防不胜防

这里最关键的就是看不见

不管是用雷达探测

还是用红外线制导

根本地就是为了能看见下一代的进攻武器

就是让对手看不见

既不反射电磁波

也不发射红外线

这样的武器已经出现

电磁炮就是其中之一

在电影变形金刚2卷土重来中

就已经出现了电磁炮的身影

为制造能量源

邪恶的堕落金刚爬上金字塔顶

妄图启动灭日机器

此时

美国的一搜驱逐舰发射秘密武器电磁炮

将强大的堕落金刚打成重伤

电磁炮利用电磁场给炮弹加速

以极高的速度发射出去

打击几百公里之外的目标

炮弹本身没有动力装置

可以做的很小再涂上吸波材料

极难被发现和拦截

由于没有烟雾和大火

发射平台也不容易暴露

雷达技术也不止用于战争

可以说我们的日常生活已经离不开它了

比如雷达测速 汽车雷达等

好了

讲到这里

大家已经对微波雷达有了一定认识

那么微波的另外一个重要应用微波通信又到底是什么呢

我们在日常生活中

随处可以看到移动通信基站

大概是这样的

或者这样的

但是

如果你细心观察的话

会发现在有些大楼的楼顶上

除了基站还会有一些像大鼓一样的设备

在荒郊野外可能更加容易看到

白色圆型那个

这些大鼓

就是我们通常所说的微波设备

更准确一点是微波通信天线

由于微波的绕射能力和穿透力很差

在地表传输距离短

而且地球是一个球体

地球的表面是有弧度的

微波天线发出的微波

经过一定距离之后

就会被地球表面所阻挡

无法继续传播

通常

微波天线挂在正常高度的铁塔上

传输距离是50公里

如果要进行远距离传输就必须进行接力

也就是说

需要设置微波中继转接站

中继转接站接收到前一站的微波信号

加以放大等处理

再转发到下一站去

就像接力赛跑一样直到抵达最终收信端

也就是说

微波天线距离地面越高越好

大家一定会想到

为什么我们不干脆把中继站挂到天上去呢

没错我们这样做了

这就是卫星通信

借助地球同步卫星将微波中继站挂在太空中

可以最大化的扩大微波通信距离

地球同步卫星距离地面36000公里

可以覆盖地球表面积的三分之一

理论上

只需要3颗卫星

就能保证地球上任意两个中继站进行通信

雷达和通信是微波的最重要的应用

当然微波还有其他许多应用

如利用微波进行食品杀菌

利用微波萃取的方法提取天然产物等等

好了

这一讲就到这里

谢谢大家