(Luận văn thạc sĩ) báo cáo bài tập lớn vật lý đề tài số 3 sóng radar ứng dụng

ĐỀ TÀI SỐ 03

SĨNG RADAR
&
ỨNG DỤNG
Giảng viên hướng dẫn: Ngơ Thị Minh Hiền
Luan van


• PHẦN I: SĨNG RADAR
• I.1: Sóng Radar được tìm ra và phát
triển như thế nào
• I.2: Sơ lược về sóng Radar
• I.3: Cơ chế phát và thu sóng
• I.4: Tính chất sóng Radar
• I.4.1: Sự phản xạ
• I.4.2: Sự phân cực
• I.4.3: Sự nhiễu
• I.5: Hiệu ứng Dopple và sóng Radar
van
• I.6: Dải tần làm việc của Luan
Radar


• PHẦN II: ỨNG DỤNG CỦA SÓNG RADAR

• II.1: Tổng quan
• II.2: Ứng dụng chính
• 1: Điều khiển, theo dõi giao thơng hàng
khơng ( ATC )
• 2: An tồn hàng hải

• 3: Khơng gian vũ trụ
• 4: Qn sự
• 5: Dự báo thời tiết
• 6: Cảnh báo động đất – sóng thần
• 7: Kiểm sốt an tồn giao thơng đường bộ
Luan van


Phần I: Sóng Radar
• I.1: Sóng Radar đã
được tìm ra và
phát triển như thế
nào?
• Dơi phát ra sóng
siêu âm từ mũi,
nhận tiếng vọng lại
bởi hai “ăng ten” ở
hai tai.

Luan van


• Radar là tên viết tắt của
Radio Detection and
Ranging
• Năm 1887, nhà vật lý
người Đức lần đầu tiên tạo
ra sóng vơ tuyến trong
phịng thí nghiệm.
• Năm 1897 liên lạc vơ

tuyến giữa hai tàu bị cắt
đứt lúc có một tuần dương
hạm chạy ngang qua.
Luan van

Heinrich Hertz


• Năm 1922, Guglielmo
Marconi đã có một bài
diễn thuyết trình bày về ý
tưởng là có thể phát hiện
được những vật thể từ xa
sử dụng sóng vơ tuyến

Guglielmo Marconi
Luan van


I.2: Sơ lược về sóng Radar
𝒗
• Là sóng điện từ siêu cao tần ( sóng vơ
𝝀
=
tuyến, sóng radio )
𝒇
• Có bước sóng cực ngắn từ 1 milimet đến
100 met với tần số tương đương từ 3GHz
đến 300 GHz
• Nhờ vào ăng-ten, sóng radar tập trung

thành một luồng hẹp phát vào trong khơng
gian.
• Sóng radar gặp bất kỵ mục tiêu nào thì nó
Luan van
bị phản xạ trở lại.


I.2: Sơ lược về sóng Radar
• Sóng radar khơng truyền xa được trong
mơi trường nước.
• Nên sử dụng máy sonar dùng siêu âm
để định vị dưới nước.
• Muốn định vị chính xác cần có bước sóng
thích hợp
• Bước sóng càng ngắn sẽ cho hình ảnh độ
phân giải càng cao
Luan van


I.3: Cơ chế phát và thu sóng
• Máy phát vơ tuyến là thiết bị dao động dòng điện.
Dòng điện này tạo ra năng lượng điện từ và khi
dòng điện dao động, năng lượng này di chuyển trong
khơng khí như sóng điện từ.
• Một máy thu điện từ chỉ là sự đảo ngược của máy
phát: nó thu sóng điện từ với một ăng-ten và chuyển
đổi chúng thành dòng điện.
Luan van

I.4: Tính chất sóng Radar
1.Sự phản xạ
• Một chất rắn trong khơng khí hay chân khơng, hoặc
một sự thay đổi nhất định trong mật độ nguyên tử của
vật thể với mơi trường ngồi, sẽ phản xạ sóng radar
• Radar đặc biệt thích hợp để định vị các máy bay
hay tàu thuyền. (Kim loại hay sợi cacbon)
• Các vật liệu hấp thụ sóng radar (chất có điện trở và
có từ tính) dùng trong các thiết bị quân sự để giảm sự
phản xạ radar.
Luan van


I.4: Tính chất sóng Radar
2.Sự phân cực
• Thể hiện hướng dao động của sóng
• Mặt phẳng phân cực là mặt phẳng chứa vector dao động từ trường.
• Radar sử dụng sóng radio được phân cực ngang, phân cực dọc,
và phân cực trịn tùy theo từng ứng dụng
3: Sự nhiễu
• Các sóng làm nhiễu bắt nguồn từ các nguồn bên trong và bên ngồi,
gồm chủ động và bị động
• VD: Các máy bay tàng hình có thể tung ra thêm các mảnh kim loại
dẫn điện có chiều dài bằng nửa bước sóng, gọi là các miếng nhiễu
xạ, có tính phản xạ cao nhưng không trực tiếp phản hồi năng lượng
trở lại nguồn
Luan van


I.5: Hiệu ứng Doppler

Khi sóng điện từ chiếu xạ vào mục tiêu đang chuyển động
với một tần số nào đó gọi là tần số chiếu xạ thì năng lượng
phản xạ về là tín hiệu phản xạ có tần số sai khác so với tần số
chiếu xạ.
f(chieuxa)  f(doppler) = f(chieuxa)  f = f(phanxa)
Dấu “+” khi mục tiêu tiến dần về phía nguồn chiếu xạ.
Dấu “ - ” khi mục tiêu đi xa nguồn chiếu xạ.
Luan van


Phần II: Ứng dụng của sóng Radar
HÀNG
KHƠNG

QN
SỰ

HÀNG
HẢI

SĨNG
RADAR
VŨ
TRỤ

GIAO
THƠNG
ĐƯỜNG
BƠ

KHÍ
TƯỢNG

Luan van


1: Điều
khiển, theo
dõi giao
thơng hàng
khơng
( ATC )
• Đài
kiểm
sốt khơng
lưu kếtkhơng
hợp tín hiệu
hiệu từquả
radar
Nếu
radar
hoạt động
thìvà tín
hiệu từ bộ tiếp sóng (nhận/phát tín hiệu) trong buồng lái
hậu quả gây ra là vơ cùng nghiêm trọng
của máy bay để có một bức ảnh chi tiết về các máy bay
lưu thông trên bầu trời.
Luan van

2: An
toàn
hàng hải

Radar giúp xác định vật cản ở trên mặt
nước, phát hiện vật cản dưới nước, ngày
nay sóng Radar còn được áp dụng để
thăm dò và khai thác
thuỷ hải sản.
Luan van


3:
Khơng
gian vũ
trụ
Hình
ảnh:Trạm
vũ
trụ
Quốc
Tế
Hình ảnh trên thực tế
Hình ảnh trên màn hình Radar

• Các tàu vũ trụ được phóng lên với độ chính xác cao bởi sự
dẫn đường của các trạm Radar vũ trụ trên khơng.
• Dự án radar có tên là 'hàng rào không gian’ được Mỹ công
bố nhằm chặn rác thải vũ trụ từ đó bảo vệ phi thuyền, tàu
van dặm.

không gian trong phạm viLuan
1200


3:
Khơng
gian vũ
trụ
Hình ảnh mơ phỏng Vệ tinh TESS của NASA

• Kính viễn vọng khơng gian TESS đã được phóng vào
khơng gian với mục đích khám phá những hành tinh bên
ngồi hệ mặt trời bằng hệ thống radar được tích hợp bên
trong thiết bị 337 triệu USD có kích thước bằng ½ máy giặt
Luan van


4:
Qn
sự

Phịng
khơng
khơng
qn
Radar được dùng để bám
sát máy bay địch. Báo động
tên lửa và dẫn đường tên
lửa hành trình đánh chặn.
Luan van

Luan van


4:
Quân
sự

Hải quân

Hệ thống Radar lớn được
lắp đặt trên tàu Sân bay
để phát hiện các máy bay
tiêm kích, tên lửa và tàu
ngầm của địch.
Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van

Luan van