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第六章 如何以最快的时间向外行介绍雷达的原理

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  就在凯恩自己快想不起自己在说什么的时候,气氛一度尴尬。
  但虽然凯恩说的很乱,叶卡捷却听得很认真,并且把这些混乱的内容拼接了起来。
  凯恩虽然是基地里的专业技术人员,但是日常工作中真正需要做的最多的则是一声不吭的收集数据以及枯燥的计算任务,突然让他毫无准备就去做讲解员,一时半会还适应不了。
  叶卡捷凭借着她刚才得到的零碎的有限的知识总结道:
  “那么,我这样理解可以吗?
  雷达由高频发射机和接收机组成。
  一个相当于是手电筒,一个相当于是眼睛。
  只不过,因为现在技术的限制,最早期的雷达的眼睛,也就是接收器。
  不但不够灵敏,而且还不能看到清晰的图像。
  只能以电子流在阴极射线管上显示,然后会有专门的技术人员,读取这些数据,把它们“翻译”过来。
  既然人眼所能看到的光,只不过是一小段频率内的,特殊电磁波而已,我这样粗浅地理解没问题吧。”
  凯恩听完后点点头,然后鼓了鼓掌,仿佛找到了思路,并补充道:
  “是的,可以这样理解,不过作为雷达的眼睛,也就是接收器,它只对特定频率,或者说“颜色”的光感兴趣,会无视掉其他的光。
  也就是说雷达的眼睛,看到的这个世界是一片漆黑,无论是白天还是晚上。
  而那个手电筒能发出一道特殊的光,这种光我们看不到,但是雷达的接收器看得到,并作出反应·····”
  凯恩脑子不好使,讲到这里又停顿半天。
  叶卡捷于是又迅速补充道:
  “我明白,你接下来要说什么了,
  当手电筒照射到天空的时候,若天上没有飞行物体,则不会发生明显反光,在雷达的眼睛看来是一片漆黑。
  如果天上出现了飞机,那么手电筒会把飞机照亮,眼睛则会看到一个亮点。
  可雷达的眼睛,接收器看不到真正的图像,只能感知到是否有光,却又不知道光的方位,速度等信息。我们只能通过光的强度频率相位等变化进行分析,我们要想办法让这个近乎瞎子般的雷达,能提供我们需要的数据?”
  凯恩见面前的这位女生已经提前说完了他需要说的话,一下子轻松了很多,开始对叶卡捷吩咐起她的工作来,
  “对,对,对,你既然能理解到这一步,那么接下来,我们就换难一点的内容吧。
  正如你所知道的,目前雷达的这个眼睛是不能成像的,它就和一个眼角膜脱落的盲人一样,只知道前面亮不亮,就不知道其他信息了。
  雷达犹如一个瞎子,但只要它的面前一定范围之内出现了发光的东西,它还是能知道“前方”亮还是不亮的,但却不知道亮点的形状,亮点的位置。
  而现在我们的任务就是想办法,“教”会雷达在这样的情况下,如何通过其他手段,判断亮点的准确位置。
  但是现在电视机这样的显示设备已经发明了多年,军方的要求是,希望能把雷达探测到的信息,以更直观的二维画面显示在电视机上。
  可是阴极射线管提供的只是一维的代表亮度的信号,如何变成二维的图像呢?
  接下来这件事,就拜托给你们这些人来做了。
  把模拟信号转换成数字信号,经过放大,混频,检波后再转换成二维图像。
  现在我们用的雷达使用的是拍频波,这方面的数据处理方法还是你们比较在行吧?”
  “嗯,那我想一想。”
  叶卡捷,假装停顿了几秒钟,然后立刻回答道:
  “二维图像,也就是说,把敌机以地图的形式表示在电视机上。
  那么就要知道,我方雷达和敌机的距离,敌机的速度,以及敌机的方位。
  距离这个好办,先发射一道强光,然后马上关掉手电筒,看看光反射回来的时间,再与光速相乘就是距离。
  敌机的速度,这个只要用多普勒效应,观察发射前后光的频率变化就行了。
  唯一的难点就是方位了,但这也是有办法的,我先想个最简单的,干脆拿一块布把雷达的左右轮流遮盖,观察接收到回波强度的变化规律,就可以搞清楚方位。
  当然我这只是一个大致的想法,是一个比喻,实际中不是照着这么做。
  我也看到了,你们的那个铁锅有几百米的直径,往上面挂一块布很不方便。
  实际操作中,可以把雷达独立成许多个能够单独控制的小雷达。
  再利用相位控制技术,利用两个互相干涉的波,调节相位差,就能影响干涉后的波传播的方向,也能达到同样的效果。”
  作为这个领域原本的专家,前面的内容还能立刻听懂,但后面就不不知道叶卡捷在说什么了,凯恩无奈地打断道:
  “等等!等等!
  这些问题,是打算让你来后,用好几年的时间慢慢解决的!
  不是指望,你在这个食堂,用吃饭的时间就全部想明白的!
  另外,关于解决方向的问题,我不懂你在说什么,但我们现在有一个很精巧的办法。
  那就是让雷达跟着转!!”
  听到这里,叶卡捷愣了一下,不过并不是因为知识上的不理解,
  “嗯?让那个几百米的大铁锅转起来?
  这么大的质量,也能行?”
  凯恩见状,不好意思地回答道:
  “其实·····那个大铁锅并不是一台真正能用的雷达。
  虽然也能转动,但速度极慢,完全不能用于军事用途,它只是一个用来验证一些理论的。
  而且实验中的飞机是会盘旋逗留在空中尽可能不乱跑的。
  说白了,虽然瞎子的问题没解决,但是我们让目标不动,这下它总能判断对方向了吧?毕竟现在我们还没有能力造成真正意义上的雷达,只是在做预研究与验证性工作而已。”
  叶卡捷想了想,开始担心起什么事情来,
  “哦,那么说,你们的研究进展如何,这些验证工作完成后,那个大铁锅就可以拆掉了吧?”
  “不!它必须被保留,因为现在它有了一个重要的机密任务!一场秘密的通讯!”
  琼斯学姐望着叶卡捷,神秘地宣布道。
  突然就在这个时候,一个传令兵跑到了三人的面前,气喘吁吁喊道:
  “你们三个赶快去指挥室!
  领导现在有重要的事情,找你们!”
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