雷达如何工作

回声是您一直在体验的东西。如果您大喊大叫井或峡谷，回声片刻后回来。发生回声之所以发生回声，是因为您的喊声中的某些声波从表面（井底的水或远端的峡谷墙的水）反射出来，然后回到耳朵。在您喊叫的那一刻到听到回声的那一刻之间的时间长度是由您与创建回声的表面之间的距离确定的。

多普勒换档：汽车后面的人听到的音调低于驾驶员，因为汽车正在移开。汽车前面的人听到的音调比驾驶员高，因为汽车正在接近。

多普勒移位也很常见。您可能每天都会体验它（通常没有意识到）。当由移动对象产生或反映声音时，发生多普勒换档。极端创造的多普勒转移声音繁荣（见下文）。这是了解多普勒班次的方法（您可能还想在空停车场尝试此实验）。假设有一辆汽车以每小时60英里（MPH）的速度朝您驶去，其喇叭声在闪烁。随着汽车的临近，您会听到喇叭弹奏一个“音符”，但是当汽车通过您时，喇叭声会突然转移到较低的音符。这是相同的喇叭，整个时间都可以发出相同的声音。您听到的更改是由多普勒移位引起的。

这就是发生的事情。这声音的速度通过停车场的空气固定。为了简化计算，假设它是600 mph（确切的速度取决于空气的压力，温度和湿度）。想象一下，汽车静止不动，它距离您只有1英里，它的喇叭就固定了一分钟。喇叭的声波将以600 mph的速度从汽车向您传播。您将听到的是六秒钟的延迟（而声音以600 mph的速度行驶1英里），然后是一分钟的声音。

现在，假设汽车以60 mph的速度向您移动。它从一英里远的地方开始，然后伸出一分钟的喇叭。您仍然会听到六秒钟的延迟。但是，声音只会播放54秒。那是因为一分钟后，汽车将就在您旁边，而在一分钟结束时的声音会立即触及您。汽车（从驾驶员的角度来看）仍将其喇叭吹一分钟。但是，由于汽车正在移动，因此从您的角度来看，一分钟的声音价值被打包到54秒钟。相同数量的声波被挤满了较小的时间。因此，它们的频率增加，喇叭的音调听起来更高。当汽车通过您并移开时，该过程被逆转，声音会膨胀以填补更多时间。 Therefore, the tone is lower.

您可以通过以下方式组合回声和多普勒移动。假设您向您向您移动的汽车发出巨大的声音。一些声波会从汽车上弹起（回声）。但是，因为汽车向您移动，所以声波将是压缩。因此，回声的声音将比您发送的原始声音更高。如果测量回声的音高，则可以确定汽车的进展速度。

左：Goldstone Deep Space Communications综合大楼的天线（NASA深空网络的一部分）有助于为NASA的星际航天器提供无线电通信。 右：表面搜索雷达和空气搜索雷达安装在导弹驱逐舰的前提上。

照片礼貌NASA（剩下），国防部（正确的）

我们已经看到，声音的回声可用于确定某事的距离，并且我们还可以看到我们可以使用Echo的多普勒换档来确定事情的进展速度。因此，可以创建一个“声音雷达”，这正是声纳是。潜艇船只一直在使用声纳。您可以在空中使用相同的原理，但是空气中的声音有几个问题：

因此，雷达使用无线电波而不是声音。无线电波传播得很远，人类看不见，即使它们晕倒也很容易检测到。

让我们来做一个典型的雷达套件，旨在检测飞行中的飞机。雷达套件打开其发射器，并射出短而高强度的高频无线电波。爆发可能会持续一个微秒。然后，雷达设置关闭其发射器，打开其接收器并倾听回声。雷达集可以测量回声到达的时间以及回声的多普勒偏移。无线电波以光速行驶，每微秒大约1,000英尺；因此，如果雷达集具有良好的高速时钟，它可以非常准确地测量飞机的距离。使用特殊的信号处理设备，雷达组还可以非常准确地测量多普勒移动，并确定飞机的速度。

在基于地面的雷达中，与空气基雷达相比，潜在干扰要多得多。当一个警察雷达射出一个脉搏，它与各种物体相呼应 - 栅栏，桥梁，山，建筑物。消除所有此类混乱的最简单方法是通过识别它不是多普勒移位来过滤掉。警察雷达只寻找多普勒偏移的信号，并且由于雷达梁紧密地聚焦，因此仅撞到一辆汽车。

警察现在正在使用激光测量汽车速度的技术。该技术称为LIDAR，它使用光代替无线电波。看雷达探测器的工作方式有关激光雷达技术的信息。